Third harmonic generation on exciton-polaritons in bulk semiconductors subject to a magnetic field
本文报道了在外加磁场作用下，锌掺杂半导体GaAs、CdTe和ZnSe中激子-极化激元共振的光学三次谐波（THG）的实验和理论研究，这是迄今为止尚未探索的课题。在这些晶体中，在电偶极近似下允许晶体THG，因此预期没有强磁场诱导的THG变化。因此，令人惊讶的是，我们在高达10 T的磁场中观察到GaAs中$1s$激子极化激元的THG强度急剧增强了50倍。相反，相应的增强是适度的CdTe和几乎可以忽略的ZnSe。为了解释这种强烈的变化，我们发展了一个微观理论，占激子-极化激元的光学谐波产生和分析的三倍频机制引起的磁场。计算结果表明，激子振子强度的增强是由磁场的增强所决定的，在所研究的磁场强度范围内，激子振子强度的增强对GaAs特别明显. CdTe和ZnSe的三次谐波强度的弱得多的增加是由相当大的激子结合能解释的，从而导致磁场对它们的振子强度的较弱的修改。
2018-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multi-harmonic Quantum Dot Optomechanics in fused LiNbO$_3$-(Al)GaAs hybrids
我们制作了一个声光半导体混合器件，用于单个量子发射器和表面声波的强光机耦合。我们的器件包括一个表面声波芯片由高压电铌酸锂$_3$和GaAs基半导体薄膜与嵌入层的量子点。采用多谐波换能器，我们产生的声波铌酸锂$_3$在很宽的范围内的射频。我们监测他们的耦合和传播的半导体膜在电学和光学域。我们证明了嵌入的量子点随着频率的增加而增强的光机械调谐。这种效果通过我们的装置几何形状的有限元建模来验证，并且归因于半导体膜内的声场的增加的局部化。对于中等高的声学频率，我们的模拟预测强大的光机耦合，使我们的混合器件非常适合于基于半导体的量子声学应用。
2017-08-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
High-order harmonic generation from gapped graphene: perturbative response and transition to non-perturbative regime
在双带近似下，我们采用显式含时方法研究了带隙石墨烯的相互作用。除了完整的高次谐波产生（HHG）光谱，我们还获得了微扰谐波响应，使用时间相关的方法，在光子能量覆盖所有显着的功能的响应。从微扰过渡到完全非微扰制度的高次谐波在这些光子能量的详细研究。
2016-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Gallium Arsenide Thermal Conductivity and Optical Phonon Relaxation Times from First-Principles Calculations
本文采用第一性原理晶格动力学方法计算了GaAs晶体的热导率。谐波和立方力常数通过将它们拟合到来自密度泛函理论计算的力-位移数据而获得。利用简谐力常数构造的动力学矩阵计算声子色散，利用费米黄金定则计算声子弛豫时间。计算的GaAs热导率与实验数据吻合良好。得到了热导累积随声子平均自由程和波长的变化关系。我们的研究结果预测在纳米尺度下GaAs的热导率有显著的尺寸效应。研究了光学声子的弛豫时间及其在不同散射通道中的贡献。这些信息将有助于理解热声子效应的GaAs基器件。
2013-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ultrafast shift and rectification photocurrents in GaAs quantum wells: Excitation intensity dependence and the importance of bandmixing
采用基于14带${\mathbf k} \cdot {\mathbf p}$模型的多子带半导体Bloch方程的微观方法，计算了GaAs量子阱在飞秒激光脉冲激发下光电流的时间动力学.这种方法提供了一个透明的带间，子带间和带内激发的描述，完全包括所有的共振以及非共振激发，并对待光-物质相互作用的非微扰。对于线性极化激发，光电流包含来自移位和整流电流的贡献。我们数值计算和分析这些电流产生的飞秒激光脉冲激发[110]和[111]取向的GaAs量子阱。结果表明，经常采用的微扰$χ^{(2)}$的方法打破了峰值场大于约10 kV/cm和非微扰效应导致的位移和整流电流的峰值的减少和时间振荡，起源于拉比flopping。特别是，我们发现一个复杂的振荡光子能量的位移和整流电流的大小的依赖关系。我们的模拟表明，这种依赖性是重空穴和轻空穴价带之间混合的结果。这是一个令人惊讶的发现，因为能带混合对光电流强度的影响甚至比吸收系数更大。对于[110]取向的GaAs量子阱，计算的光子能量依赖性与实验结果进行了比较，得到了很好的一致性，这验证了我们的理论方法。
2016-06-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum information processing with large nuclear spins in GaAs semiconductors
提出了一种基于GaAs半导体中I=3/2核自旋相干操作的量子信息处理的实现方案。我们从理论上描述了一种NMR方法，它涉及多光子跃迁，并利用由于四极分裂核自旋能级的非等距。从已知的自旋各向异性，我们推导出有效的哈密顿在一个广义的旋转框架，有效的任意I，这使我们能够描述的非微扰时间演化的自旋状态所产生的磁射频场。我们确定了一个实验可访问的制度，多光子拉比振荡是可观察的。在非线性区域，我们发现Berry相位干涉效应。
2002-04-17 cond-mat.mes-hall
Hyperfine interaction in InAs/GaAs self-assembled quantum dots : dynamical nuclear polarization versus spin relaxation
研究了超精细相互作用对自组装InAs/GaAs量子点中单电荷激子X+和X-光学取向的影响。所有测量都是在低温下通过显微光致发光研究的单个量子点上进行的。我们表明，超精细相互作用导致一个有效的部分自旋弛豫，在50 kHz调制激发极化，但由于动态核极化在稳定的光泵浦条件下，这成为强烈抑制。这种光学产生的类磁核场在与纵向施加场相反的方向上产生时可以变得非常强（高达~4 T），并且然后表现出双稳态状态。这种效果是很好地描述了一个理论模型，在微扰的方法，它揭示了电子自旋翻转的能量成本在总磁场中发挥的关键作用。最后，我们强调了X+和X-三重离子在超精细相互作用方面的异同，这与理论描述是完全一致的。
2009-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-photoluminescence in GaAs/AlAs core-multishell nanowires: a theoretical investigation
在非微扰横向磁场中，预测了调制掺杂核-多壳纳米线的磁光致发光随光激发强度的变化。我们使用自洽场的有效质量近似内的方法来确定光激发的电子和空穴的人口，包括复杂的组成和各向异性的几何形状的纳米材料。的光致发光的演变分析作为一个函数的i）光激发功率，ii）磁场强度，iii）类型的掺杂，和iv）各向异性相对于场取向。
2015-09-21 cond-mat.mes-hall
Micropatterned Electrostatic Traps for Indirect Excitons in Coupled GaAs Quantum Wells
我们展示了一个基于耦合GaAs量子阱的场效应结构中间接激子的静电陷阱。在双量子阱的平面内，间接激子被捕获在夹在GaAs异质结构的表面和半透明金属顶栅之间的SiO2区域的周界处。量子限制斯塔克效应和局域场增强的结合很好地解释了捕获机制。我们发现量子阱平面中的一维俘获势与超过10 keV/cm ^2的高弹性常数近似为谐波。
2007-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.str-el
Theory of the giant plasmon enhanced second harmonic generation in graphene and semiconductor two-dimensional electron systems
建立了二维电子系统在电场幅值下二阶非线性电磁响应的解析理论。二阶极化率和二次谐波信号的强度内的自洽场方法计算的半导体二维电子系统和石墨烯。在典型的实验参数下，石墨烯中的二次谐波产生比GaAs量子阱中强约两个数量级。在二维等离子体共振条件下，二次谐波辐射强度进一步增加了几个数量级。
2011-02-25 cond-mat.mes-hall
Piezo-optic effect of high-harmonic generation in semiconductors
本文从理论上研究了剪切应变半导体中高次谐波的压光效应。通过集中在一个典型的半导体，砷化镓，我们表明，有旋光性，这意味着不同的响应右手和左手椭圆偏振电场。我们还表明，这种旋光性是更明显的高次谐波的微扰阶超过带隙能量。这些发现为非线性光学的应变工程控制高次谐波的互易性提供了一条有用的途径。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Giant magnetoresistance oscillations caused by cyclotron resonance harmonics
对于GaAs/AlGaAs异质结中的高迁移率二维电子，我们从实验和理论两方面研究了最近发现的在微波辐射下出现的巨磁电阻振荡，其振荡极小值中的电阻几乎为零。我们提出了一个基于辐射引起的朗道能级非平衡占据的模型来描述振荡图象。
2003-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
High-order Harmonic Generation and Dynamic Localization in a driven two-level system, a non-perturbative solution using the Floquet-Green formalism
我们应用Floquet-Green算子形式主义的情况下，谐波驱动的两能级系统。我们推导出精确的表达式的准能量和分量的Floquet本征态与使用连分数。我们研究了准能量作为驱动场强度的函数的避免交叉结构，并给出了共振多光子过程的解释。从Floquet本征态，我们得到的时间演化算子。利用这个算子，我们研究了非微扰区域的动力学局域化和高次谐波的产生。
2005-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.atom-ph
The photoresponse of a two-dimensional electron gas at the second harmonic of the cyclotron resonance
在磁场和低温条件下，对高电子迁移率GaAs/AlGaAs异质结上不同栅形状的样品进行了太赫兹光谱实验。对于一个给定的辐射频率，多个磁等离子体共振观察到的磁导张量的局部近似内描述的色散关系。回旋共振的二次谐波被观察到，其外观被解释为从一个高频，不均匀的电磁场的边界上的二维电子气与金属栅极和/或欧姆接触。
2014-12-09 cond-mat.mes-hall
Strong second harmonic generation in two-dimensional ferroelectric IV-monochalcogenides
二维铁电体GeS、GeSe、SnS和SnSe有望具有大的自发面内电极化的强度和增强的移位电流响应。使用密度泛函方法，我们表明这些材料也表现出迄今为止报道的最大有效二次谐波产生。它可以达到高达$10$ nm/V的量级，这比原型GaAs的大约大一个数量级。为了使这一结果合理化，我们沿着自发极化方向用一个简单的一维两带模型来模拟光学响应。在这个模型中，二次谐波产生张量与漂移电流响应张量成比例。GeS、GeSe、SnS和SnSe的大的位移电流和二次谐波响应使它们成为光电应用中很有前途的非线性材料。
2017-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Increased sensitivity of spin noise spectroscopy using homodyne detection in $n$-doped GaAs
为了提高自旋噪声光谱中的极化灵敏度，我们采用了零差探测方案。控制本机振荡器的激光强度，这是周围的样品引导，并不扰动所测量的自旋系统，我们能够提高信噪比。测量信号强度的额外放大的机会允许我们降低入射到样品上的探测激光强度，从而接近非微扰机制。该方案的效率与信号增强了3倍以上，在低探测功率的散装$n$掺杂的GaAs，其中减少的电子自旋弛豫率实验证明。此外，光学相位的控制为我们提供了在法拉第旋转和椭圆率测量之间切换的可能性，而无需改变光学设置。
2018-02-18 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
High spectral resolution of GaAs/AlAs phononic cavities by subharmonic resonant pump-probe excitation
本文介绍了GaAs/AlAs超晶格平面腔和低温微柱腔（$\sim 20\,\textrm{K}$）中几十GHz范围内受限声模的谐振频率、寿命和形状的精确测量。已经使用了次谐波共振泵浦-探测技术，其中泵浦激光器的重复率被调谐到腔共振的次谐波以使声共振的振幅最大化，与用于对表面位移的高灵敏度（$\sim 10 \,\textrm{fm}$）的Sagnac干涉仪技术相结合。在$\sim 20\,\textrm{GHz}$处的腔基模和高达$\sim 180\,\textrm{GHz}$的高次腔谐波已被清楚地分辨。在平面超晶格中测量了高达$2.7 \times 10^4$的机械Q值，并证明了超晶格腔微柱中受限声学模式的直接空间映射。所获得的Q-频率产品是$ \sim 5 \times 10^{14}$，证明这些超晶格腔适用于光学机械应用。
2018-09-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Terahertz superlattice parametric oscillator
报道了一种GaAs/AlAs超晶格参量振荡器。它被微波场（功率为几mW）泵浦，产生三次谐波辐射（频率接近300 GHz）。活性超晶格的非线性是由于导电电子在超晶格平面上的布拉格反射造成的。的非线性理论表明，参数振荡应该是可能的频率以上10太赫兹。活性超晶格可能是预测的非常非线性太赫兹场的进一步研究的对象。
2005-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonperturbative Topological Current in Weyl and Dirac Semimetals in Laser Fields
在动力学理论的框架下，我们非微扰地研究了强椭圆偏振激光场在Weyl和Dirac半金属中产生的反常霍尔电流及其高次谐波。我们发现了一个新的微扰和非微扰制度之间的交叉，其特征在于电场强度$\mathcal{E}^{*}= \frac{μω}{ 2 e v_F}$（$ω$：激光频率，$μ$：费米能量，$v_F$：费米速度）。在微扰制度，反常霍尔电流平方依赖于磁场强度（$\mathcal{E}$），而高阶校正，以及高次谐波，消失在零温度。在非微扰区，反常霍尔电流饱和并衰减为$(\log{\mathcal{E}})/\mathcal{E}$，而当面内旋转对称性破缺时，产生偶次高次谐波。基于Boltzmann方程的解析解，我们揭示了这种尖锐交叉的拓扑起源：在微扰和非微扰区域的虚拟运动中，Weyl粒子分别处于费米球内部或外部.我们的研究结果建立了一个新的非线性响应内在地连接到拓扑结构，特征外尔和狄拉克半金属。
2020-08-10 cond-mat.mes-hall
High-harmonic generation in graphene under the application of a DC electric current: From perturbative to nonperturbative regimes
本研究结合量子主方程与玻尔兹曼方程，提出统一计算石墨烯在直流电流下激光驱动动力学的数值方法，揭示了直流电流等外参数对HHG谱的调控作用及对称性破缺机制。
2024-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Observation of High Harmonics of the Cyclotron Resonance in Microwave Transmission of a High-Mobility Two-Dimensional Electron System
本文报道了微波功率通过GaAs量子阱高迁移率二维电子系统的磁振荡现象。振荡反映了增强的辐射吸收在高谐波的回旋共振，并遵循同时测量的微波诱导的电阻振荡（MIRO）在直流运输。虽然透射率振荡的相对振幅（高达1%）似乎很小，但它们代表了吸收系数的显著（>50%）调制。对所得结果的分析表明，低B衰减，幅度和偏振依赖的透射率振荡准确地遵循理论描述的光子辅助散射之间的遥远的无序加宽朗道能级。提取的样本参数合理地很好地描述了同时测量的MIRO。我们的研究结果提供了一个深入了解MIRO极化免疫问题，并铺平了道路，探测不同的高流动性系统的高频传输特性，使用精确的传输测量。
2020-08-25 cond-mat.mes-hall
Observation of electrical high-harmonic generation
本研究首次观测到高达300阶的电高次谐波产生（e-HHG），证实其具有非微扰特征且随驱动电流倒数周期性振荡，理论模拟表明能带边缘贝里曲率奇异分布是成因，为极端非平衡物理等领域开辟新方向。
2024-08-19 cond-mat.mes-hall
Controllable single spin evolution at sub-harmonics of electric dipole spin resonance enhanced by four-level Landau-Zener-St{ü}ckelberg-Majorana interference
该研究分析强自旋轨道耦合四能级双量子点中 LZSM 干涉介导的 EDSR 次谐波，证明辅助点隧穿耦合可在主谐波及高次谐波处显著加速自旋旋转并实现 10 ns 量级 π 旋转。
2023-11-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superlattice nonlinearities for Gigahertz-Terahertz generation in harmonic multipliers
半导体超晶格是强非线性介质，其提供了与产生高频千兆赫辐射和非常有效的频率倍增（高达几太赫兹）相关联的若干技术挑战。然而，电荷积累，陷阱和界面缺陷导致显着的非线性电流的不对称性，从高谐波产生干。这个问题需要一个完整的非微扰的解决方案下的非对称电流照射，我们在本文中提供的玻尔兹曼-布洛赫方法。我们调查的非线性输出的频域和时域上，并证明了显着增强的偶次谐波通过调整接口的质量。此外，我们发现，任意增加的输入功率是不是一个高非线性输出的解决方案，与传统的介电常数描述的材料。不对称和功率值的复杂组合导致最大高谐波产生。
2020-05-07 cond-mat.mes-hall
Generation of even and odd high harmonics in resonant metasurfaces using single and multiple ultra-intense laser pulses
本文提出利用超薄共振 GaP 超表面在强中红外激光脉冲驱动下实现高效高次谐波产生，借助晶体宽带隙和反演对称性缺失同时产生 1.3–3 eV 的偶次与奇次谐波，并通过共振增强实现低损伤单发测量。
2020-10-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical nonlinearity due to intersubband transitions in semiconductor quantum wells
我们计算了子带间跃迁对三阶非线性光学极化率的贡献，非共振和共振三次谐波的$χ^{(3)}(ω,ω,ω)$以及非线性折射和吸收的$χ^{(3)}(ω,-ω,ω)$.作为例子，我们考虑InAs/AlSb和GaAs/GaAlAs量子阱。有限的势垒高度，能带nonparabolicity，和高载流子浓度的影响。结果表明，量子限制，而不是带的非抛物性，是负责高值的非共振$χ^{(3)}_{zzzz}$。对于入射波长在10.6 $μ$ m附近的三次谐波产生和双光子吸收，获得了非常高的$χ^{(3)}_{zzzz}$值。强度依赖性的折射率和吸收系数也讨论了强度远高于饱和强度。有效介质理论被用来考虑集体效应。
1999-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
