Giant optical nonlinearity of graphene in a strong magnetic field
我们提出了量子力学密度矩阵形式主义计算磁化石墨烯的非线性光学响应，适用于任意强的磁场和光场。我们发现，磁化石墨烯具有迄今为止最高的三阶光学非线性之间的所有已知的材料。这种巨大的非线性效应源于狄拉克点附近独特的电子性质和选择定则。因此，即使是一个单层的石墨烯也会对入射红外辐射产生可观的非线性频率转换效率。
2011-12-12 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Electrodynamics and Optics of Graphene
石墨烯是一种具有强非线性电动力学和光学性质的二维材料。我们提出了一些我们最近的理论结果的量子和非微扰准经典理论的非线性效应在石墨烯，石墨烯的非线性，等离子体振荡在非线性制度和其他影响的基板的影响。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall
Surface plasmons at the interface between graphene and kerr-type nonlinear medium
研究了石墨烯与克尔型非线性介质界面上三维局域表面等离子体激元的性质。与金属表面的表面等离子体激元相比，由于不可避免的非线性折射效应，等离子体激元的约束可以提高到没有非线性贡献的石墨烯等离子体激元的三倍，但相对传播长度几乎相同。此外，石墨烯等离激元的色散关系和传播距离可以通过改变石墨烯的费米能级、温度和弛豫时间来控制。我们的研究结果表明，一个简单的，但有用的潜在应用，精密的非线性材料传感器使用石墨烯等离子体。
2011-12-07 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Conductivity in Graphene
我们考虑紧束缚近似对石墨烯能带的描述，结合标准玻尔兹曼输运方程和常数弛豫时间，得到了电导率的表达式。我们预测了石墨烯中的强非线性效应，这可能对高频产生有用。
2015-10-23 cond-mat.mes-hall
Nonlinear optical response of doped mono- and bilayer graphene: length gauge tight-binding model
我们使用基于紧束缚模型的全色散计算了掺杂单层和双层石墨烯的非线性光学响应。的响应是来自与密度矩阵的形式主义，使用长度规范，是有效的任何周期性系统，任意掺杂。通过收集条款，定义有效的非线性响应张量，我们确定所有非线性Drude类条款（三阶），并显示所有额外的杂散发散存在于感应电流消失。石墨烯的非线性响应包括一个大的类德鲁德发散和三个与费米能级附近发生的跃迁紧密相连的共振。使用狄拉克近似得到的解析解准确地捕获了石墨烯的一阶和三阶响应，即使在非常高的掺杂水平。带隙石墨烯的二次响应也通过掺杂强烈增强，即使对于具有小间隙的系统，例如SiC上石墨烯的相称结构。双层石墨烯的非线性响应明显更丰富，结合了源于掺杂的共振与其固有的强低能共振。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall
Intrinsic response time of graphene photodetectors
基于石墨烯的光电探测器是一种很有前途的新型高速光电器件。然而，尽管最近的努力，目前还不清楚是什么决定了这些设备的最终速度限制。在这里，我们提出了测量的固有响应时间的金属-石墨烯-金属光电探测器与单层石墨烯使用的光学相关技术与超短激光脉冲。我们得到的响应时间为2.1 ps，这主要是由于光生载流子的寿命短。这个时间转换为约262 GHz的带宽。此外，我们调查的响应时间的依赖关系的栅极电压和照明激光功率。
2011-05-17 cond-mat.mes-hall
Strong terahertz response in bilayer graphene nanoribbons
我们发现，存在一类石墨烯结构（双层石墨烯纳米带的子类），其在太赫兹（THz）和远红外（FIR）制度中具有异常强的光学响应。太赫兹/FIR有源双层带的峰值电导比石墨烯片中观察到的$e^2/4\hbar$的通用电导高大约两个数量级。太赫兹/FIR有源子类的标准是在$Γ$点附近具有一维无质量狄拉克费米子能量色散的双层石墨烯纳米结构。我们的研究结果克服了阻碍石墨烯在电子和光子学中潜在应用的重大障碍。
2009-05-26 cond-mat.mes-hall
Nonlinear light mixing by graphene plasmons
石墨烯具有很强的光学非线性。石墨烯等离子体激元可以进一步增强其非线性响应。在这里，我们报告了一种新的非线性电吸收效应观察到纳米结构的石墨烯由于激发的石墨烯等离子体。我们实验检测和理论解释增强的非线性混合的近红外和中红外线的石墨烯纳米带阵列。石墨烯等离子体激元对光的强压缩意味着这种效应本质上是非局域的，并且比传统的局域石墨烯非线性大几个数量级。该效应可用于各种应用中，包括非线性光调制器、光多路复用器、光逻辑和传感器件。
2017-05-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nonlinear vs. bolometric radiation response and phonon thermal conductance in graphene-superconductor junctions
石墨烯是一个有前途的候选人，建立快速和超灵敏的测辐射热探测器，由于其弱的电子-声子耦合和低热容量。为了实现一个实用的石墨烯基测辐射热计，几个重要的问题，包括辐射响应的性质，耦合效率的辐射和热导需要仔细研究。为了解决这些问题，我们提出了石墨烯-超导体结作为一种可行的选择，以实现高效和灵敏的测辐射热计，超导体接触作为热电子屏障。对于具有高度透明界面的石墨烯-超导体装置，在存在射频辐射的情况下的电阻读出由非线性响应主导。另一方面，石墨烯-超导体隧道器件显示出对辐射的主要热响应。对于在$SiO_{2}$衬底上制造的石墨烯器件，我们证实了最近的理论预测$T^{2}$的声子热导的温度依赖性在石墨烯通道中存在的无序在低温下。
2014-02-24 cond-mat.mes-hall
Nonlinear quantum optical properties of graphene: the role of chirality and symmetry
我们提出了石墨烯线性和非线性光学响应的半经典理论。重点放在石墨烯的非线性光学响应的基本手征对称性的观点。在低能极限，简并点附近的布洛赫准粒子主要是手征的。它是第一次表明，这种手征行为与周围的狄拉克点的石墨烯的尺度不变性的结果在强的非线性光学响应。基于半导体布洛赫方程（SBE），导出了线性和非线性电导率张量的显式表达式。线性项与Kubo公式的结果一致。石墨烯的非线性光学响应主要有三种加性机制：纯带内、纯带间以及它们之间的相互作用。对于每一个贡献，一个明确的响应函数。研究了石墨烯的克尔型非线性，证明了石墨烯的克尔非线性系数比许多已知的半导体高几个数量级。此外，石墨烯的非线性折射率也可以通过施加栅极电压来调节和增强。
2015-07-29 cond-mat.mes-hall
Electronic response of graphene to linelike charge perturbations
未掺杂或弱掺杂的石墨烯对带电线的静电屏蔽的问题被处理为超出线性响应理论。在离带电线的中间距离x处，感生电子密度近似与掺杂无关，为n（x）~（logx）^2/x^2。在较大的x处，如果外部扰动对于石墨烯载流子是排斥的，则可以形成双pn结。计算了这种非均匀性对石墨烯电导和量子电容的影响。结果是相关的石墨烯晶界的输运性质和局部静电控制的石墨烯与双栅极。
2015-05-02 cond-mat.mes-hall
The impact of nitrogen doping on the linear and nonlinear terahertz response of graphene
众所周知，杂质在石墨烯在光学和太赫兹频率下的线性和非线性响应中起着核心作用。在这项工作中，我们使用密度泛函紧束缚方法计算氮掺杂单层石墨烯的能带和带内偶极连接元。利用这些结果，我们计算了掺杂石墨烯的线性和非线性响应的太赫兹脉冲使用密度矩阵的方法在长度计。我们提出的线性和非线性迁移率以及三次谐波产生的石墨烯吸附和替代氮掺杂的各种掺杂密度的结果。我们发现，在石墨烯结构与取代氮掺杂比那些吸附氮的导带更抛物线。结果表明，取代掺杂对石墨烯的太赫兹迁移率和非线性响应的影响要大于吸附氮的影响。
2021-06-11 cond-mat.mes-hall
Temperature Dependence of the Response Functions of Graphene: Impact on Casimir and Casimi-Polder Forces in and out of Thermal Equilibrium
该研究推导并分析了石墨烯的纵向与横向介电响应函数，探究其温度依赖性及零频双极点特性，应用于热平衡与非平衡下Casimir力和Casimir-Polder力的计算，为基础科学和纳米技术提供参考。
2025-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quantum Size Effects in the Terahertz Nonlinear Response of Metallic Armchair Graphene Nanoribbons
利用含时微扰理论研究了量子尺寸对有限长金属石墨烯扶手椅型纳米带在外加电场作用下的太赫兹非线性响应的影响。我们的工作表明，量子化由于有限的长度的纳米，所施加的场分布，和扩大的石墨烯光谱都发挥了重要的作用，在所产生的非线性电导。在某些情况下，这些效应可以显着增强非线性超过无限长的金属扶手椅石墨烯纳米粒子。
2016-05-05 cond-mat.mes-hall
Comment on "Graphene---A rather ordinary nonlinear optical material" [Appl. Phys. Lett. \textbf{104}, 161116 (2014)]
对《应用物理学通讯》一文的评论。104，161116（2014）中所述。
2018-04-25 cond-mat.mes-hall
Nonlinear electromagnetic response of graphene: Frequency multiplication and the self-consistent-field effects
石墨烯是最近发现的具有独特物理性质的碳基材料。这是一个单层石墨，其中的二维电子和空穴由有效质量为零的有效狄拉克方程描述。因此，石墨烯的电磁响应被预测为强非线性的。考虑自洽场效应，我们发展了石墨烯非线性电磁响应的准经典动力学理论。被认为是系统的谐波和脉冲激励的响应。在实际的实验条件下，研究了由于电磁响应的非线性引起的倍频效应。分析了上转换效率与外加电场和样品参数的关系。讨论了石墨烯在太赫兹电子学中的可能应用。
2008-02-29 cond-mat.mes-hall
Electromagnetic response and pseudo-zero-mode Landau levels of bilayer graphene in a magnetic field
研究了双层石墨烯在磁场中的电磁响应，并与单层石墨烯的电磁响应进行了比较。这两种类型的石墨烯在介电和屏蔽特性方面在质量上非常相似，特别是那些来自真空波动的特性，但双层的影响通常要大得多。零（能量）模式朗道能级的存在是石墨烯特有的特征。在双层膜中，与单层膜不同，零模能级的影响变得可见，甚至在密度响应中占主导地位，因为外部可控的带隙发展。指出双层石墨烯的准零模能级分裂是由面内电场或注入电流控制的。此外，还建立了双层石墨烯的低能有效规范理论。
2008-04-23 cond-mat.mes-hall
Nonlinear broadening of the plasmon linewidth in a graphene stripe
与半导体结构相反，实验观察到的石墨烯中的等离子体共振显示出不对称且相当宽的线宽。我们表明，这可以解释在这种材料中的线性电子能量色散，并与广义科恩定理在石墨烯的违反。
2012-10-08 cond-mat.mes-hall
Linear response correlation functions in strained graphene
在推导出具有和不具有单轴应变的石墨烯中的线性响应关联函数之间的一般对应关系之后，我们研究了所选电子性质（例如等离子体色散关系、光学电导率以及磁和电双折射率）对应变模量和方向的依赖性。具体来说，我们发现，最近预测的横向等离子体激元模式的色散表现出各向异性偏离线性，从而有利于其在应变石墨烯样品的实验检测。
2011-10-18 cond-mat.mes-hall
Nonlinear electromagnetic response of few-layer graphene: A nonperturbative description
基于弛豫时间近似下Boltzmann动力学方程精确解的非微扰方法，研究了电子掺杂少层石墨烯对高频电磁场的非线性响应.结果表明，非微扰方法可以应用到一个二维导体与任意各向同性频谱的载波。
2020-03-05 cond-mat.mes-hall
Frequency Stability of Graphene Nonlinear Parametric Oscillator
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Ben-Gurion University（本-古里安大学）
研究通过相位锁定环操作证明石墨烯参数振荡器在强非线性条件下能提升频率稳定性，其非线性阻尼机制有效抑制了幅度到频率噪声的转换。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall
Large nonlinear Kerr effect in graphene
在强激光照射下，少层石墨烯表现出由于可饱和吸收和非线性相移的透射率增加。在这里，我们明确区分这两种非线性光学效应，并确定石墨烯的复非线性折射率的实部和虚部。我们发现石墨烯具有巨大的非线性折射率n2=10- 7 cm ~ 2 W ~（-1），比体相石墨烯大9个数量级。我们发现，非线性折射率随激发光通量的增加而减小，但比吸收慢。这表明石墨烯可能是一种非常有前途的非线性介质，为基于石墨烯的非线性光子学铺平了道路。
2012-03-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Waveguide engineering of graphene's nonlinearity
石墨烯最近被证明具有巨大的非线性，然而，这种非线性的效用是有限的，由于高损耗和小的相互作用体积。我们发现，通过对石墨烯的非线性进行波导工程，我们能够显着增加非线性参数，并将开关光功率降低到亚瓦级。我们的设计利用了混合等离子体激元波导，并通过调节其费米能级来仔细操纵石墨烯的折射率。通过费米能级定制石墨烯基波导中的非线性参数的能力提供了待实现的非线性光学器件的范例。
2014-11-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Discrete solitons in graphene metamaterials
我们研究了由介电层分隔的石墨烯片形成的多层超材料的非线性特性。我们证明了这种结构可以支持由离散非线性薛定谔方程描述的局域非线性模，并且它的解与稳定的离散等离子体孤子相关联。我们还分析了截顶石墨烯超材料中的非线性表面模式，其是表面Tamm态的非线性模拟。
2015-02-12 cond-mat.mes-hall
Efficient nonlinear generation of THz plasmons in graphene and topological insulators
石墨烯中的表面等离子体可以提供贵金属等离子体的有吸引力的替代方案，这是由于其更紧密的限制、特有的色散和更长的传播距离。我们目前的理论研究的非线性差频产生的太赫兹表面等离激元模式支持的二维层的无质量狄拉克电子，其中包括石墨烯和表面态的拓扑绝缘体。我们的研究结果表明，在等离子体共振附近的DFG效率的强烈增强和相位匹配的非线性产生的等离子体激元在很宽的频率范围内的可行性。
2013-12-01 cond-mat.mes-hall
Photo-thermal response in dual-gated bilayer graphene
通过光学和输运测量研究了带隙双层石墨烯的光伏和辐射热光响应。在1.5 μ m的脉冲符合技术被用来测量响应时间作为温度的函数。测辐射热和光伏响应时间被发现是相同的，这意味着光伏响应也受热电子热弛豫。在3 - 100 K温度范围内，τ的响应时间约为100 - 20 ps。在10 K以上，观察到弛豫时间τ = 25 +/- 5 ps，与噪声内的温度无关。
2013-02-20 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Damping in Graphene Resonators
基于单层石墨烯的连续介质力学模型，我们提出并分析了纳米机电石墨烯谐振器中耗散的微观机制。我们发现，弯曲模和面内声子之间的耦合导致的线性和非线性阻尼的面外振动。通过调整外部参数，如偏置和交流电压，可以跨越从线性到非线性阻尼为主的制度。我们讨论的行为的有效品质因数在这方面。
2012-12-14 cond-mat.mes-hall
Negative nonlinear damping of a graphene mechanical resonator
我们实验研究了多层石墨烯谐振器的非线性响应，使用超导微波腔来检测其运动。辐射压力用于驱动光机械诱导透明配置中的机械谐振器。通过改变驱动音和探测音的振幅，可以使机械谐振器进入非线性极限。利用光机械耦合的标定，我们量化了机械Duffing非线性。通过增加驱动力，我们观察到在大振幅的机械耗散率的下降，这表明在石墨烯谐振器中的负非线性阻尼机制。增加的光学机械反作用，我们观察到一个非线性政权不描述的Duffing响应，包括新的不稳定性的机械响应。
2015-08-18 cond-mat.mes-hall
Topological piezoelectric response in moiré graphene systems
从理论上研究了莫尔石墨烯系统中的压电效应。由于应变耦合到系统中的电子作为伪矢量势，其对于石墨烯的$K$和$K'$谷具有相反的符号，因此其对具有相反陈数的两个谷的影响不会抵消，而是相加。因此，在这些系统中的压电张量的一些组件，通常具有非平凡的拓扑结构，在其平坦的频带，几乎量化的谷陈数。利用连续介质模型和原子紧束缚模型对hBN取向的扭曲双层石墨烯、扭曲双层-单层石墨烯和扭曲双层石墨烯体系的面内压电响应进行了数值计算，验证了上述结论.我们发现，通过调整垂直位移场和/或扭转角，这可能会导致在这些系统中的平带和远程带之间的间隙关闭，高原形状的压电响应得到，与跨越拓扑相变的突然跳跃。我们建议这种近似量子化的压电响应可以作为一个直接的实验探针的谷陈数的平带莫尔石墨烯系统。
2021-09-20 cond-mat.mes-hall
Electromagnetic response and effective gauge theory of graphene in a magnetic field
研究了石墨烯在磁场中的电磁响应，特别强调了其基态（真空）的量子特性。与传统的量子霍尔系统不同，石墨烯真空是一种介电介质，具有可观的电磁兼容性。介电效应随着填充因子nu的增加而快速增长，这种方式反映了石墨烯的“相对论”朗道能级特性以及其谷和自旋简并性。仔细观察介电函数还表明，库仑相互作用在磁性长度的尺度上被有效地屏蔽，导致石墨烯中激子光谱的显著减少。此外，一个有效的规范理论的石墨烯的响应被构造出来。由此指出，磁化率一般用霍尔电导与朗道能隙之比来表示。
2007-06-18 cond-mat.mes-hall
Second-order quantum nonlinear optical processes in single graphene nanostructures and arrays
在单光子水平上实现非线性光学相互作用是近几年来的一项重要工作。大部分工作集中在实现强三阶非线性，例如通过使用单原子或其他量子发射体，而实现强二阶非线性的可能性仍未探索。在这里，我们描述了一种新的技术来实现这样的非线性使用石墨烯，利用强per-photon场与紧密限制的石墨烯等离子体结合空间非局域非线性光学相互作用。我们表明，在适当设计的石墨烯纳米结构，这些条件使一个单一的量子化的等离子体激元和纠缠的等离子体激元对之间的非常强大的内部下转换，或二次谐波产生的逆过程。一个单独的问题是如何观察到如此强的内部非线性，给定这些等离子体共振和自由空间辐射场之间名义上的弱耦合。一方面，通过使用集体耦合到辐射的纳米结构阵列，我们表明，内部的非线性可以表现为有效的频率转换的辐射场在极低的输入功率。另一方面，有效耦合到单个纳米结构的技术的发展将允许这些非线性过程在单个输入光子的水平上发生。
2015-08-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum Effects in the Nonlinear Response of Graphene Plasmons
石墨烯支持与光强烈相互作用的长寿命、电可调谐等离子体激元的能力，结合其高度非线性光学响应，对原子级薄材料应用于纳米光子器件产生了很大的期望。这些预期主要是加强了经典的分析，使用来自扩展的石墨烯的响应，忽略了有限尺寸和非局部效应，成为重要的碳层在实际设备设计中的纳米级结构。在这里，我们表明，有限尺寸效应产生较大的贡献，增加纳米结构石墨烯的非线性响应显着高于经典理论预测的水平。我们的分析基础上的量子力学描述的石墨烯紧束缚电子态结合随机相位近似。当等离子体激元能量低于费米能或结构的尺寸超过几十纳米时，经典和量子描述对于线性响应很好地吻合，但对于非线性响应并不总是如此，特别是三阶克尔型非线性通常被经典理论低估。我们的研究结果揭示了纳米结构石墨烯中光学响应的复杂量子性质，同时进一步支持了这种材料用于非线性纳米光子器件的特殊潜力。
2017-04-11 cond-mat.mes-hall
Anomalous Non-linear Optical Response Of Graphene Near Phonon Resonances
本文利用相干反斯托克斯拉曼光谱研究了石墨烯、六方氮化硼及其异质结构的三阶非线性光学性质。当两个输入场的能量差与声子能量相匹配时，如通常所预期的，h-BN中的反斯托克斯发射强度增强，而对于石墨烯，观察到异常降低。这种行为可以用电子连续谱和离散声子态之间的q耦合来理解。我们还测量了石墨烯/h-BN异质结构，并证明石墨烯中的异常效应主导异质结构的光学响应。
2017-01-31 cond-mat.mes-hall
Coherent nonlinear optical response of graphene in the quantum Hall regime
我们研究了石墨烯在量子霍尔机制下对强激光脉冲的非线性光学响应。特别地，我们考虑谐波产生过程。我们证明了石墨烯的广义磁光电导率在强泵浦激光辐射的谐波上具有特征霍尔平台特征。平台的高度取决于激光强度和朗道能级的展宽，因此不能精确地量子化。这种非线性效应对朗道能级的显着加宽仍然是鲁棒的。通过对三次谐波信号和非线性法拉第效应的观测，我们预测了实验的实现，这是在实验的可行性。
2016-10-31 cond-mat.mes-hall
Nonlinear optical responses and quantum geometry in rhombohedral trilayer graphene
本研究理论探究了位移场破缺反演对称性的菱方三层石墨烯的非线性光学响应，发现其量子几何特性可调控位移电流电导率，且该电导率的符号变化可用于探测量子几何。
2024-07-03 cond-mat.mes-hall
Narrowband nanomechanical mass measurement using nonlinear response of a graphene membrane
我们提出了一个方案来测量一个单一的粒子的质量使用的非线性响应的二维纳米谐振器与简并的本征模。使用数值和分析计算，我们表明，通过驱动一个正方形的石墨烯纳米谐振器进入非线性制度，同时确定的质量和位置的添加粒子是可能的。此外，该方案仅需要在基本谐振附近的窄频带中进行测量。
2010-10-08 cond-mat.mes-hall
Dynamic conductivity of doped graphene in post-linear response
在线性响应之外，对掺杂石墨烯的带间和带内电导进行了理论研究。在共振近似下，当电场足够强时，确定了感应电流与外电场频率和幅值、石墨烯温度和化学势的新关系.特别地，在任意温度和掺杂情况下，得到了感应电流的饱和和光学透明度随波强增长的非线性增加。与固定强度下带间跃迁的增加相反，带内机制的透射系数随化学势和温度的升高而减小。
2013-08-16 cond-mat.mes-hall
Quantum theory of the third-order nonlinear electrodynamic effects in graphene
石墨烯电子的线性能量色散导致该材料的强非线性电磁响应。我们发展了石墨烯$σ_{αβγδ}(ω_1,ω_2,ω_3)$的三阶非线性局域动态电导率的一般量子理论，该理论描述了石墨烯对均匀电磁辐射的非线性响应。导出的解析公式描述了大量不同的非线性现象，如三次谐波产生，四波混频，饱和吸收，直流电流激励的二次谐波产生等，其可用于不同的太赫兹和光电子器件。
2016-02-02 cond-mat.mes-hall
Linear response function in the presence of elastic scattering: plasmons in graphene and the two-dimensional electron gas
在线性响应理论中，我们推导出一个响应函数，该函数充分考虑了弹性散射的影响，并且在长波长极限之外是有效的。我们将该理论应用于石墨烯和二维电子气（2DEG）中的等离子体激元，在随机相位近似下，对于前者考虑带内和带间激发。散射环修改的色散关系表明，低于临界散射强度$γ_c$，简单地与等离子体频率$ω$，没有等离子体是允许的。石墨烯中带内和带间跃迁的临界强度$γ_c$和允许的$(ω, q)$等离子体激元谱是不同的。在石墨烯和2DEG中，对于小的$ω$，强度$γ_c$迅速下降，但是对于大的$ω$，下降得慢得多。
2018-01-15 cond-mat.mes-hall
Ultrafast terahertz responses in monolayer graphene
我们从理论上研究了单层石墨烯的超快太赫兹（THz）特性。通过求解布洛赫方程，得到了超快太赫兹高斯脉冲下的载流子、电极化的强度和光电流的解析表达式。石墨烯在太赫兹频率下表现出很大的非线性和超快的光学响应，这是由于具有近似线性能量色散的无隙和相对论性狄拉克粒子。结果表明，随着太赫兹脉冲频率的增加，光子载流子密度、电极化的强度和光电流密度均增加。这些理论结果与最近的实验结果是一致的。该研究进一步证实了石墨烯具有重要的特性，并与超快THz领域的应用有关。
2016-06-22 cond-mat.mes-hall
Strong nonlinear optical response of graphene flakes measured by four-wave mixing
我们提出了第一个实验研究的非线性光学性质的石墨烯薄片。我们发现，在近红外频率的石墨烯单层表现出非常高的三阶光学非线性，这是几乎独立于入射光的波长。非线性光学响应可用于成像目的，石墨烯的图像对比度比使用线性显微镜获得的图像对比度高几个数量级。
2009-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate tunable third-order nonlinear optical response of massless Dirac fermions in graphene
具有无质量狄拉克费米子的材料可以具有非常强和广泛可调的光学非线性。石墨烯单层的实验确实发现了非常大的三阶非线性响应，但报道的非线性光学系数的数量级变化尚未被理解。很大一部分的困难是缺乏掺杂或化学势如何影响不同的非线性光学过程的信息。在这里，我们报告的第一个实验研究，在证实与理论，在石墨烯的三次谐波产生（THG）和四波混频（FWM），其化学势调整离子凝胶门控。当原始石墨烯被重掺杂时，THG被认为增强了约30倍，而差频FWM则正好相反。后者被发现在未掺杂的石墨烯中具有向简并四波混频的强烈发散，导致巨大的三阶非线性。石墨烯的这些真正惊人的特性来自于门控化学势的可能性，其选择性地打开和关闭相干地贡献于光学非线性的单光子和多光子共振跃迁，因此可以用于开发基于石墨烯的非线性光电子器件。
2017-10-13 cond-mat.mes-hall
Measurable lattice effects on the charge and magnetic response in graphene
最简单的紧束缚模型用于研究晶格对掺杂石墨烯的两个性质的影响：i）磁轨道磁化率和ii）规则的Friedel振荡，两者都在通常的狄拉克锥近似中被抑制。i）得到紧束缚磁化率的精确表达式，导致石墨烯中的轨道顺磁性，对于宽范围的掺杂水平，当与其他贡献相比时，这是相关的。ii）弗里德尔振荡的粗粒度的电荷响应被认为是数值和解析和明确的表达的最低阶的晶格效应的响应，显示恢复正常的二维行为，但具有较强的六重各向异性。
2011-01-12 cond-mat.mes-hall
Energy shift of collective modes in spin-imbalanced graphene on SiO$_2$ from spin-sensitive linear response theory
随着光学和散射实验精度的不断提高，需要更好地理解阻尼对片电子集体模的影响。由于自旋极化系统是特别感兴趣的自旋电子学应用，我们在这里报告自旋敏感的线性响应函数的石墨烯，这使得访问电荷和自旋密度相关的激发。我们进一步计算的反射率的石墨烯在二氧化硅表面，在s波扫描近场显微镜中使用的设置。由于少数自旋载流子的单粒子带间跃迁，增加石墨烯载流子的部分自旋极化导致等离子体激元模式的显著加宽和移位。我们还预测了反共振的纵向磁响应函数，类似于半导体异质结构。
2018-08-16 cond-mat.mes-hall
Bolometric response in graphene based superconducting tunnel junctions
我们制备了石墨烯-TiOx-Al隧道结并表征了其射频响应。在Al的超导临界温度以下，当在超导能隙内偏置时，器件显示出随温度降低而增加的增强的动态电阻。射频辐射的应用通过电子加热影响动态电阻。测量了电子温升与吸收辐射功率之间的关系，并由此表征了热传导、噪声等效功率和响应度等测辐射热参数。
2011-10-25 cond-mat.mes-hall
Optomechanical tuning of nonlinearity in graphene resonators
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
该研究提出一种光机械方法，通过光热加热与光腔的光机械相互作用，实现对石墨烯谐振器非线性响应的主动可逆原位调控，为二维纳米机电系统力学响应调控提供通用策略。
2026-08-03 cond-mat.mes-hall
Nonlinear optics of graphene in a strong magnetic field
置于磁场中的石墨烯具有极高的中/远红外光学非线性，这源于其不寻常的能带结构和狄拉克点附近光学跃迁的选择规则。本文利用量子力学密度矩阵方法研究了石墨烯在强磁场和强光场中的线性和非线性光学响应。我们计算了石墨烯中四波混频产生的相干太赫兹辐射的功率。我们发现，即使是一个单层的石墨烯引起可观的非线性频率转换效率和拉曼增益为适度强度的入射红外辐射。
2012-09-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Irreversibility in response to forces acting on graphene sheets
石墨烯片中的波纹的量与与衬底或与悬浮结构的相互作用有关。在这里，我们报告了对作用于悬浮石墨烯片的力的反应的不可逆性。这可以解释为什么人们总是在悬浮的石墨烯上观察到波纹结构。我们表明，压缩-松弛机制产生静态波纹的石墨烯片，并确定一个特殊的温度$T_c$，使$T<T_c$的自由能的波纹石墨烯小于粗糙的石墨烯。我们还表明，$T_c$依赖于结构参数，并随着样本量的增加而增加。
2010-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear quantum logic with colliding graphene plasmons
石墨烯已经成为将非线性量子光学带到纳米尺度的有前途的平台，其中大的固有光学非线性使得长寿命和主动可调谐的等离子体激元能够强烈地相互作用。在这里，我们从理论上研究了两个对向传播的等离子体激元之间的碰撞在石墨烯纳米粒子，其中横向亚波长限制赋予传播的等离子体激元与%大的有效质量的平带色散，增强了它们的相互作用。这种情况下提出了有趣的可能性，实现多模极化激元门，规避由夏皮罗不去定理的光子门在非线性光纤中的限制。作为一个典型的例子，我们证明了高保真度条件Pi相移（CZ）的可行性，其中门的性能从根本上只受单等离子体激元寿命的限制。这些结果为强相互作用极化激元的量子信息和多体应用开辟了新的途径。
2023-03-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Nonlinear atom-plasmon interactions enabled by nanostructured graphene
电可调石墨烯等离子体有望实现与共振量子发射器的强光-物质相互作用。然而，石墨烯中的等离子体共振通常限于红外频率，低于鲁棒量子光源和许多生物学上感兴趣的分子中的光学激发的频率。在这里，我们建议利用纳米结构石墨烯的等离子体辅助的非线性光学响应所产生的近场与在近红外操作的邻近量子发射器共振耦合。我们发现，石墨烯纳米盘产生的非线性近场可以强烈激发和相干控制量子态在二能级和三能级原子系统时，其等离子体共振的三次谐波被调谐到一个特定的电子跃迁。在本方案中，发射体和等离子体共振是非简并的，避免了自发发射的强烈增强。我们设想的非线性等离子体激元耦合方案在传感和时间量子控制的潜在应用。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
The effect of microscopic scattering on the nonlinear transmission of terahertz fields through monolayer graphene
本文利用载流子动力学的微观理论研究了室温下n掺杂单层石墨烯的非线性太赫兹响应。我们的紧束缚模型在长度规范中处理载流子-场相互作用，包括声子以及短程中性杂质散射，并充分考虑了Dirac点附近石墨烯的固有非线性响应。在微观上处理每个相互作用使我们能够将电流削波、声子产生和弹性杂质散射的贡献分开。虽然中性杂质散射和声子散射都是高度依赖于能量的，但我们发现它们对导带电子动力学的影响非常不同，并且它们可以一起帮助解释有关场依赖的太赫兹通过石墨烯传输的实验结果。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall
Nonlinear interaction of spin and charge currents in graphene
我们描述了电荷流和自旋电流之间的非线性相互作用，这是由电导率的能量依赖性引起的。这允许将双极接触用于测量和控制自旋信号。我们选择石墨烯作为模型系统来研究这些效应，并预测其在非局域自旋阀器件中的大小。石墨烯的双极行为被用来证明放大的自旋积累在pn结通过施加充电电流，通过接触。
2011-12-29 cond-mat.mes-hall
Sensory Organ like Response of Zigzag Edge Graphene Nanoribbons
利用连续介质Dirac理论，研究了锯齿形边缘石墨烯带在边缘势和塞曼场作用下的密度和自旋响应。我们的分析计算的密度和自旋的封闭系统（固定粒子数）的静态边缘场的响应，显示出高度非线性的韦伯-费希纳型行为的响应依赖于边缘电位的mechanically。响应对系统尺寸的依赖性（例如纳米尺度的宽度）也未被揭示。因此，锯齿形边缘石墨烯纳米带提供了遵守韦伯-费希纳定律的器官（例如眼睛和耳朵）的响应的实现。我们验证我们的分析结果与紧束缚计算。这些结果对于理解石墨烯纳米带中电子-电子相互作用的重要影响，如边缘磁性等至关重要，并且还提出了石墨烯纳米带的器件应用的可能性。
2010-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A study of the nonlinear optical response of the plain graphene and gapped graphene monolayers beyond the Dirac approximation
在这项工作中，我们提出了与二次和三次谐波产生，光学整流和光学克尔效应的平面石墨烯和带隙石墨烯单层的二阶和三阶电导率的数值结果。这里考虑的频率范围从微波到光谱的紫外线部分，后者还没有被研究过。这些计算在速度计中进行，并直接处理电导率张量的分量。在速度规范中，辐射场由矢量势中的幂级数表示，我们讨论了在紧束缚模型的背景下计算其系数的一种非常有效的方法。
2020-02-04 cond-mat.mes-hall
