Electrostatically interacting Wannier qubits in curved space
本文从薛定谔理论出发，推导了在静态和含时电场作用下，各种位置基半导体量子比特拓扑结构的紧束缚模型。简单的紧束缚模型允许描述大集成规模的单电子器件。在薛定谔模型中，给出了两个静电Wannier量子比特（也称为基于位置的量子比特）的情况，其中省略了自旋自由度。可编程量子物质的概念可以在耦合的半导体量子点链中实现。事实上，高度集成和开发的低温CMOS纳米结构可以映射到耦合的量子点，其连接性可以通过施加在晶体管栅极上的电压以及外部磁场来控制。利用电子之间库仑排斥相互作用产生的反相关原理，可以实现经典和量子反相器（经典/量子交换门）和许多其他逻辑门。由于物理过程的量子性，使得关联与反关联同时存在，这种反关联将被削弱。在这项工作中提出的核心结果之一依赖于耗散过程的出现在光滑弯曲的半导体纳米线的经典和量子图像的情况下。我们观察到强烈的本地化的波包由于纳米线弯曲。所得结果可以映射到弯曲空间中的电子问题，从而可以用嵌入薛定谔方程中的可编程位置相关度规来表示。事实上，半导体量子点系统能够模仿弯曲的空间，这在单电子器件的实现中提供了基础科学和应用科学之间的桥梁。
2021-12-27 cond-mat.mes-hall
Photoexcitation of planar Wannier excitons by twisted photons
该研究推导了半导体薄膜中涡旋光子激发平面Wannier激子的跃迁概率公式与角动量选择定则，分析了两种相互作用势，提出平面激子可作片上涡旋光子源，公式还适用于带电杂质束缚载流子的光激发描述。
2022-09-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum Dot Lattice Embedded in An Organic Medium: Hybrid Exciton State and Optical Response
我们提出了一个新的模型，通过将半导体量子点阵列嵌入到有机介质中来实现有机激子-半导体激子杂化。当每个半导体点中的激子通过多极-多极耦合与阵列中不同dto中的其它激子相互作用时，形成Wannier-Mott转移激子。由于有机分子的Frenkel激子与量子点阵列的Wannier-Mott转移激子之间的强偶极-偶极相互作用，在体系中出现了一种新的混合激子。这种混合激子既有大的振子强度（类Frenkel）又有大的玻尔半径（类Wannier）。在这两种类型的激子之间的共振，光学非线性是非常大的，可以通过改变系统的参数，如点半径和点间距控制。
1999-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wannier-Bloch approach to localization in high harmonics generation in solids
固体的高次谐波辐射为阿秒科学提供了一条新的途径。一方面，它允许调查的基本过程的非线性响应的电子驱动的强激光脉冲在周期性晶格。另一方面，它开辟了新的途径，有效的阿秒脉冲的产生，电子波函数的新的成像，并提高高次谐波产生（HHG）的强度。HHG在固体中的一个关键特征（与原子气体中HHG的众所周知的现象相比）是该过程的离域，由此从周期性晶格中的一个位置电离的电子可以与任何其他位置重新结合。在这里，我们开发了一个分析模型，基于局域化的Wannier波函数的价带和离域的Bloch功能的导带。这种Wannier-Bloch方法评估了单个晶格位点对HHG过程的贡献，因此精确地解决了固体中谐波发射的局部化问题。我们应用这个模型来研究ZnO晶体中两种不同取向的高次谐波，分别对应于更宽和更窄的价带和导带。有趣的是，对于较窄的频带，HHG过程显示出显着的本地化，类似于原子中的谐波产生。对于所有的情况下，离域的贡献高次谐波发射是最高的带隙能量附近。我们的研究结果铺平了道路，以控制本地化的贡献，高次谐波在固体晶体，很难高估的影响，新兴领域的阿托纳米科学。
2016-07-26 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Generalized s-d model for Wannier-Mott excitons in layered magnetic semiconductors
Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau（莱茵兰-普法尔茨技术大学凯泽斯劳滕-兰道校区）；Hanyang University（汉阳大学）
本文提出广义s-d模型，以CrSBr双层为案例，结合自旋与层赝自旋量子数守恒，揭示层状A型反铁磁半导体的亮暗激子态，为相关研究提供指导。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Time-resolved second harmonic generation study of buried semiconductor heterointerfaces using soliton-induced transparency
同时测量了GaAs/GaSb/InAs和GaAs/GaSb异质结的瞬态二次谐波和线性反射率信号，揭示了一种基于双频电光孤子传输的窄带半导体低温自感透明的新机制.这使得在掩埋半导体异质界面的超快载流子动力学进行研究。
2011-10-23 cond-mat.mes-hall
Binding energies of trions and biexcitons in two-dimensional semiconductors from diffusion quantum Monte Carlo calculations
激子效应在二维（2D）半导体的光电行为中起着特别重要的作用。为了便于解释实验的光吸收和光致发光光谱，我们提供了统计上精确的扩散量子Monte Carlo结合能数据Mott-Wannier模型的激子，trions，和双激子在二维半导体。我们还提供接触对密度，允许使用一阶微扰理论的载流子之间的接触（交换）的相互作用的描述。我们的数据表明，在二维半导体中，三电子的结合能通常大于双激子的结合能。我们提供的插值公式给出的结合能和接触密度的二维半导体作为电子和空穴的有效质量和面内极化率的函数。
2017-01-25 cond-mat.mes-hall
Plasmon-enhanced second harmonic generation in semiconductor quantum dots close to metal nanoparticles
我们报道了非中心对称半导体CdS量子点与孤立的银纳米颗粒紧密接触时，其光学二次谐波信号的增强。强度增强约为1000。我们还表明，当入射激光频率$ω$朝向银等离子体激元在$2ω$的光谱位置调谐时，增强增加，证明银纳米颗粒修改非线性发射。
2012-02-14 cond-mat.mes-hall
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
Excitation of relaxation oscillations in a semiconductor superlattice by incident waves: efficient terahertz harmonics generation
理论研究了入射波激发弛豫振荡产生的半导体超晶格倍频太赫兹谐波。结果表明，弛豫振荡激发成为可行的，如果超晶格直流电阻是足够低的比较与外部波导系统的特征辐射阻抗。作为入射波功率的函数的所产生的谐波的功率在取决于超晶格峰值电流的特定输入功率水平下展示了阈值状行为。我们表明，对于典型的超晶格参数的卷的频率所产生的谐波主要是指定的等离子体频率的电子在超晶格的迷你带。我们认为，超晶格的迷你带宽的增加可以从根本上提高效率和产生的太赫兹谐波的光谱范围。
2010-12-13 cond-mat.mes-hall
Dynamical calculation of third harmonic generation in a semiconductor quantum well
光激发半导体结构中的非线性现象引起了人们的高度兴趣。在这里，我们开发了一个模型，能够研究的动力学的光激发载流子，包括库仑相互作用的Hartree-Fock水平，在同一个立足点上的动态的光场撞击在一个任意的光子结构。应用该方法计算了嵌入布拉格镜结构的半导体量子阱中的三次谐波，发现三次谐波强度依赖性的幂律指数依赖于激发脉冲的频率。非共振脉冲遵循预期的立方依赖性，而由于感应载流子密度的饱和效应，共振脉冲的指数较小。我们的研究提供了一个详细的了解在非线性过程中的载体和光场动力学。
2016-08-31 cond-mat.mes-hall
Bloch Oscillation under a Bichromatic Laser: Quasi-Miniband Formation, Collapse, and Dynamical Delocalization and Localization
提出了一种新的半导体超晶格直流和交流驱动结构，其中太赫兹交流驱动由强双色连续激光提供。激光的两个分量，通常在可见光范围内，与带间Wannier-Stark跃迁接近但不完全共振，并且它们的频率差等于Wannier-Stark阶梯间距。导（价）带中间态的多光子过程导致价（导）电子的动态离域和定域，以及相应的准迷你带的形成和坍塌。
1999-06-24 cond-mat.mes-hall
Controlling the harmonic conversion efficiency in semiconductor superlattices by interface roughness design
在半导体超晶格中，当布拉格振荡电子与输入电磁场相互作用时，频率倍增是可能的。理想的超晶格具有纯反对称的电压电流响应，因此只能产生奇次谐波。然而，现实世界的超晶格也可以具有偶次谐波响应，这增加了可能的输出频率范围。这些影响最近已经解释了一个预测模型，该模型结合了玻尔兹曼方程与非平衡格林函数方法的Ancillary解决方案。这种预测工具，加上最近在GHz输入源方面的进展，支持开发可以在GHz到THz范围内工作的紧凑型室温器件的兴趣日益增长。自然要问的问题是，可以期望什么样的效率。本文通过研究辐照半导体超晶格的功率转换效率来解决这个问题。界面缺陷一直包括在理论中，它们强烈影响的奇次谐波和偶次谐波的功率输出。预测的奇次谐波输出与实验数据在很宽的频率范围内得到了很好的一致性。所使用的固有转换效率是基于样品内部的输入场的估计幅度，因此与表征不同设置的几何因素无关。该方法开辟了通过控制接口质量来设计偶次谐波输出功率的可能性。
2019-01-28 cond-mat.mes-hall
Progress in Analytical Solutions for High Order Harmonic Generation in Semiconductor Superlattice Multipliers
针对半导体超晶格高次谐波建模现有方案的噪声与谐波丢失问题，提出修正逻辑函数拟设，可保留50阶高次奇次谐波且消除数值噪声，提供更高效稳健的解析建模方法。
2023-10-08 cond-mat.mes-hall
Ab initio quantum approach to electron-hole exchange for semiconductors hosting Wannier excitons
本文用二次量子化和 Bloch 态电子算符提出电子-空穴对交换的从头算量子理论，揭示其源于带间 Coulomb 过程、仅作用于自旋单态，并指出奇异性来自倒格矢零项，同时反驳既有激子与极化激元推论。
2023-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
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
Nonlinear optics in the electron-hole continuum in 2D semiconductors: two-photon transition, second harmonic generation and valley current injection
我们研究了单层过渡金属双硫族化物中电子-空穴散射连续谱的双光子跃迁，并确定了两个对这个具有相反圆偏振谷选择规则的非线性光学过程的贡献。在非相互作用极限下，随着双光子能量的增加，两种贡献之间的竞争导致了选择定则的交叉。由于电子和空穴之间存在强烈的库仑相互作用，这两种贡献在正交的角动量通道中激发出电子-空穴散射态，而这种相互作用可以显著增强跃迁的强度。基于这一双光子跃迁的图像，二次谐波产生（SHG）的电子-空穴连续的分析，其中库仑相互作用被证明大大改变不同的交叉圆极化SHG过程的相对强度。在强库仑相互作用下，单光子和双光子跃迁的量子干涉也可以产生谷电流注入，从而显著提高注入速率。
2019-03-13 cond-mat.mes-hall
Direct current generation due to harmonic mixing: From bulk semiconductors to semiconductor superlattices
讨论了在交流电场及其相移n次谐波作用下，半导体超晶格中直流电流和直流电压（停止偏压）的产生效应。在低场极限，我们发现一个简单的依赖于直流电压的强度，频率和相对相位的混合谐波的任意偶数值的n。我们表明，产生的直流电压有一个最大值时，交流场的频率是在超晶格中的电子的散射常数的顺序。这意味着，对于典型的半导体超晶格在室温下在太赫兹频域中工作的效果是真正可观察的。我们还比较了最近一篇描述在交流场及其二次谐波（n=2）作用下半导体超晶格中定向电流产生效应的论文[K.Seeger，Appl.Phys.Lett. 76（2000）82]与我们早期描述相同效果的发现[K.Alekseev et al.，欧罗巴Lett. 47（1999）595; cond-mat/9903092 ]。对于交流场与其n次谐波（n>=4）的混合，我们发现，除了直流电流的相移控制之外，还有频率控制。在n=2的情况下，不存在这种直流电流方向的频率控制。发现的效果是，直流电流抑制和直流电流反转存在一些特定的值的交流磁场频率。对于典型的半导体超晶格这样一个有趣的行为的直流电流应该也可以观察到在太赫兹域。最后，我们简要回顾了半导体和半导体微结构中谐波混合时产生直流电流问题的历史。
2000-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Quantum transport: The link between standard approaches in superlattices
描述半导体超晶格中的电输运的理论基本上可以分为三个不相交的类别：i）在迷你带中的输运; ii）在Wannier-Stark阶梯之间的跳跃;以及iii）顺序隧穿。我们提出了一个量子输运模型，非平衡格林函数的基础上，在适当的限制，再现了三个传统的理论，并描述了在以前无法访问的参数空间区域的运输。
1998-01-08 cond-mat.mes-hall
Semiconductor-Bloch Formalism: Derivation and Application to High-Harmonic Generation from Dirac Fermions
我们重新推导的半导体布洛赫方程，强调密切联系的贝瑞连接。我们严格的推导揭示了存在两个进一步的贡献，目前，除了经常考虑的带内和极化相关的带间条款。额外的贡献变得相当大的情况下，与强大的退相或偶极矩阵元素时，强烈的波数依赖。我们应用的形式主义高谐波产生的狄拉克金属。额外的项在某些频率下显著地增加频率依赖性发射强度（高次谐波光谱），使总信号改变高达10倍。
2021-03-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Doubly resonant photonic crystal cavities for efficient second-harmonic generation in III-V semiconductors
二阶非线性效应，如二次谐波产生，可以强烈增强纳米制造的光子材料时，基频和谐波频率的空间和时间限制。在传统的半导体化合物中实际设计小体积和双谐振纳米谐振器是具有挑战性的，由于其固有的折射率色散。在这项工作中，我们回顾了最近开发的策略，设计双谐振纳米腔低模式体积和大的品质因数的局部缺陷的光子晶体结构。我们建立在这种方法的基础上，通过应用进化优化算法与麦克斯韦方程组求解器，表明所提出的设计配方可以应用于任何材料平台。我们明确地计算了二次谐波产生效率的双谐振光子晶体腔设计在典型的III-V族半导体材料，如GAN和AlGaAs，在电信波长的基波为目标，并充分考虑了各自的非线性极化率的张量性质。这些结果可能会刺激在领先的半导体材料平台中实现小尺寸光子纳米结构，以实现前所未有的非线性效率。
2021-05-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microscopic analysis of high harmonic generation in semiconductors with degenerate bands
基于多带半导体布洛赫方程，提出并分析了一种能正确描述简并带和带交叉的晶体固体中高次谐波产生的微观方法。众所周知，数值能带结构计算通常提供具有未确定的k依赖相位的电子波函数，这导致包含任意k依赖相位的矩阵元素。此外，这样的方法通常混合退化带和带的能量差小于数值精度以任意的方式为k空间中的每个点。如果考虑由电场引起的动力学，则这些模糊性是有问题的，因为位置算子的矩阵元素涉及波函数关于k的导数。当光-物质相互作用用长度规范描述时，通过沿场方向采用光滑规范变换，解决了Bloch态的任意相位和简并子空间混合问题.通过与速度计计算结果的比较，验证了该方法的有效性。虽然我们在两种规范中获得相同的总体结果，但长度规范是有利的，因为它收敛于较少数量的带，因此需要比速度规范少得多的数值工作。此外，带间和带内贡献之间的独特区别以及因此在长度计中的指导性物理解释是可能的，而在速度计中，这是不清楚的。计算的偏振方向相关的高次谐波光谱与GaAs的实验数据吻合得很好。此外，它表明，在适当的条件下，Berry曲率是主要负责的偶次谐波极化垂直于驱动场。
2020-12-02 cond-mat.mes-hall
Role of anisotropy in the Förster energy transfer from a semiconductor quantum well to an organic crystalline overlayer
本文研究了二维Wannier激子（施主）到分子晶体覆盖层Frenkel激子（受主）的非辐射共振能量转移。我们表征的有机子系统的光学各向异性对这个过程的影响。使用现实的材料参数的值，我们表明，它是可能的，以改变传输速率内通常是一个因素的两个取决于结晶覆盖层的取向。供体和受体能量的共振匹配也可以通过有机晶体取向部分地调节。
2011-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Free electron nonlinearities in heavily doped semiconductors plasmonics
重掺杂的杂质半导体已经成为中红外频率的可调谐低损耗等离子体材料。本文研究了与高浓度自由电子有关的非线性光学现象。我们使用流体动力学的描述来研究自由电子动力学在重杂质半导体高达三阶项，这通常是可以忽略不计的贵金属。我们发现，级联三次谐波产生由于二次谐波信号可以作为直接三次谐波产生的贡献一样强，即使当二次谐波产生效率为零。此外，我们表明，当与等离子体增强自由电子的非线性耦合时，可以达到两个数量级大于传统的半导体非线性。本研究为中红外波段非线性光学集成器件的研究开辟了一条新的途径。
2020-12-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tracing spatial confinement in semiconductor quantum dots by high-order harmonic generation
我们在这里报告的高次谐波产生（HHG）在不同尺寸的CdSe半导体量子点层和一个参考散装的CdSe薄膜的实验-理论研究结果。我们观察到一个强烈的效率下降，直到完全抑制HHG的能量以上的带隙的最小的点，而带隙以下的谐波的强度仍然受到点的大小弱的影响。此外，还观察到，间隙以上谐波与间隙以下谐波的抑制之间的比率随着驱动波长而增加。我们认为，在经典的电子振荡半径和相应的关闭点壁散射的点的大小的减少限制了激光场的最大加速。此外，这种散射导致运动的混沌化，导致失相和相干性的损失，因此抑制了最高阶谐波的发射效率。我们的研究结果表明，强烈的激光纳米固体相互作用，中间体和单分子的响应之间的一个新的制度。
2022-09-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
All-optical polarization and amplitude modulation of second-harmonic generation in atomically thin semiconductors
二次谐波的产生在多个科学和技术领域中至关重要，包括频率转换、频率梳的自参考、非线性光谱学和脉冲表征。通过调制谐波产生效率实现高级功能，这可以通过电气或全光学触发器实现。与提供高速和低调制深度的全光学非线性器件相比，谐波产生效率的电控制以低切换速度为代价提供大调制深度。在这里，我们展示了二次谐波产生的全光调制MoS2的调制深度接近100%，速度仅限于基本脉冲持续时间。这一结果源于D3h晶体对称性和样品的深亚波长厚度的组合，因此可以扩展到整个过渡金属二硫属化物家族，以在先进的非线性光学器件的设计中提供极大的灵活性，例如高速集成频率转换器，用于超短脉冲表征的宽带自动调谐器和可调谐纳米级全息图。
2021-10-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Harmonic-Induced Plasmonic Resonant Energy Transfer between Metal and Semiconductor Nanoparticles
本研究提出谐波诱导等离激元共振能量转移（HIPRET）机制，通过氧化铝层调控CuS与Au纳米颗粒间距，实现超快可调谐上转换，为高效非线性纳米器件提供新策略。
2024-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface plasmons mediated energy transfer from a semiconductor quantum well to an organic overlayer
我们考虑的共振能量转移从一个二维的Wannier激子（施主）的Frenkel激子的分子晶体覆盖层（受体）时，有源介质被分隔的金属层，可能是一个电极。我们表征了表面等离子体对这一过程的影响。使用现实的材料参数的值，我们表明，它是可能的，以改变传输速率通常在一个因素为5（根据几何配置高达44）。然后，我们考虑到由于与金属的接近而导致的有机发光的猝灭。后者是显着的，并产生负面影响的总内部效率，我们讨论不同的几何形状。
2013-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Deep-ultraviolet Layered Oxide B2S2O9 with Strong and Robust Second Harmonic Generation
具有超宽带隙和强二次谐波效应的二维层状半导体材料是将非线性光学应用拓展到纳米尺度深紫外波段的关键。不幸的是，这些材料在自然界中很罕见，直到现在才被发现。在这封信中，我们预测B2S2O9（BSO），现有的层状氧化物，可以表现出DUV带隙和强大的SHG效应，与最知名的DUV NLO块。BSO中的强倍频强度来源于极性SO4和BO4四面体的有序排列形成平面结构，并可通过层厚度线性调谐。令人惊讶的是，刚性四面体在应变下的自发旋转可以在BSO中诱导（接近）零的泊松比，这同时导致对大应变的鲁棒SHG效应，与其他已知的2D NLO半导体根本不同。BSO的发现可能为探索二维极限深紫外非线性光学物理及其应用提供了前所未有的机会。
2020-11-21 cond-mat.mes-hall
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
Large bulk photovoltaic effect and second-harmonic generation in few-layer pentagonal semiconductors PdS$_2$ and PdSe$_2$
最近，合成了具有罕见的五边形Se-Pd-Se单层的原子级薄的PdSe $_2$半导体，并且还发现其具有优异的性质，例如空气稳定性和高载流子迁移率，从而为二维（2D）半导体物理的探索和在先进的光电子和非线性光子器件中的应用提供了新的二维材料家族。本文采用第一性原理密度泛函理论，采用广义梯度近似加剪刀修正的方法，系统地研究了非中心对称双层（BL）和四层（FL）PdS $_2$和PdSe $_2$的非线性光学（NLO）响应（即体光伏效应（BPVE）、二次谐波产生（SHG）和线性电光（LEO）效应）.首先，移位电流电导率为130 $μ$ A/V $^2$的量级，与已知的BPVE材料相比非常高。类似地，它们的注入电流灵敏度在100 $\times$ 10 $^8$ A/V $^2$ s的数量级，同样是大的。其次，这些材料的SHG系数（$χ^{(2)}$）也很大，比最著名的少层6 B族过渡金属二硫属化物的SHG系数高一个数量级。例如，$χ^{(2)}$的最大幅度对于BL PdSe $_2$在1.9 eV处可以达到1.4 $\times$ 10 $^3$ pm/V，并且对于BL PdS $_2$在3.1 eV处可以达到1.2 $\times$ 10 $^3$ pm/V。第三，我们发现这些结构在低光子能量下具有显著的LEO系数。所有这些都表明，二维PdX $_2$半导体将有很好的非线性光学应用前景…
2021-06-12 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
Nanoscale Optical Imaging of 2D Semiconductor Stacking Orders by Exciton-Enhanced Second Harmonic Generation
二次谐波产生（SHG）是一种非线性光学响应，完全由电偶极极限下的反转对称性破缺引起。近年来，二次谐波作为表征晶体对称性和量子材料中新出现的铁性或拓扑有序的一种多功能和非侵入性的工具，引起了人们的广泛兴趣。然而，传统的远场光学无法探测深亚波长尺度的局部对称性。在这里，我们展示了近场SHG成像的二维半导体和异质结构的空间分辨率下降到20 nm，使用散射型纳米光学装置。我们发现，近场倍频效率大大提高了原子薄的过渡金属二硫属化物中的激子。此外，通过相关的非线性和线性散射型纳米成像，我们解决了双层WSe 2的层间堆叠顺序的纳米尺度变化，并揭示了堆叠调谐激子光物质相互作用。我们的工作展示了在纳米尺度上对晶体对称性和结构-性质关系的非线性光学询问，这些关系与量子材料中的新兴性质有关。
2021-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Generation of high-frequency radiation in semiconductor superlattices with suppressed space-charge instabilities
我们从理论上研究了该方案，允许避免破坏性的空间电荷不稳定性，并获得在微波和太赫兹频率的半导体超晶格器件的强增益。超晶格受到微波场的作用，在抽运频率的某些奇次谐波下产生超晶格。增益的增加是因为谐波产生的参量放大。负微分电导（NDC）不是产生的必要条件。对于具有NDC的操作模式，有限的空间电荷积累不足以降低增益。
2005-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech nlin.PS
Nonsinusoidal current-phase relations in semiconductor-superconductor-ferromagnetic insulator devices
本文提出半导体-超导体-铁磁绝缘体 Josephson 结，利用栅极与磁化调控谐波，在 0–π 相变附近获得二次谐波主导输运，并实现效率约 30% 的可调 Josephson 二极管效应。
2023-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Structure- and laser-gauges for the semiconductor Bloch equations in high-harmonic generation in solids
半导体布洛赫方程（SBE）通常用于模拟凝聚态物质中强场激光与物质的相互作用。在没有反演或时间反演对称性的系统中，Berry连接和跃迁偶极相位（TDP）必须包含在SBE中，这反过来又需要为Bloch态构造一个光滑的周期结构规范。在这里，我们说明了一个一般的方法，这样的结构规范建设拓扑平凡系统。此外，我们调查的长度和速度计的SBE，并讨论各自的优点和缺点的高次谐波产生（HHG）过程。我们发现，在我们需要移相或分离的电流带间和带内的贡献的情况下，长度计SBE计算更有效。在没有失相和只需要总电流的计算中，速度计SBE与结构-规范无关，计算效率更高。我们采用两个系统作为数值例子来突出我们的研究结果：一维模型的ZnO和二维单层六方氮化硼（h-BN）。h-BN的SBE中Berry连接或TDP的省略导致非物理HHG谱。在目前的工作中的结构和激光计的考虑不限于高次谐波过程，并适用于所有强场物质模拟与SBE。
2020-03-05 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Optical sensing of charge and spin current fluctuations in centrosymmetric semiconductors
本文提出基于χ^(3)非线性过程和零差放大的时间分辨全光学方案，用于非侵入式探测中心对称半导体中的瞬态电荷与自旋电流涨落。
2024-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of high-harmonic generation by tuning the electronic structure and carrier injection
高次谐波产生是指产生多个光学谐波，是一种超越微扰区的非线性光学现象。最初在气体介质中观察到的HHG最近已在固态材料中得到证实。如何控制极端非线性光学现象是一个具有挑战性的课题。与原子气体相比，固态材料在控制电子结构和载流子注入方面具有优势。在这里，我们展示了通过调整电子结构和载流子注入使用单壁碳纳米管（SWCNT）的HHG的控制。我们揭示了一系列的电子结构从金属到半导体的单壁碳纳米管的高次谐波光谱的系统变化。我们证明了通过电解质门控调谐电子和空穴注入到半导体单壁碳纳米管中，谐波产生的增强或减少超过一个数量级。这些结果开辟了一种方法来控制HHG内的场效应晶体管器件的概念。
2020-04-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electrical Control of Second-Harmonic Generation in a WSe2 Monolayer Transistor
非线性光学频率转换是光场与非线性介质相互作用产生新的光场频率，在现代光子系统中普遍存在。然而，引起这种现象的非线性电致伸缩性通常很难在给定的材料中进行调谐，到目前为止，光学非线性的动态控制仍然局限于研究实验室作为光谱工具。在这里，我们报告了一种机制，以电控制二阶光学非线性在单层WSe 2，一个原子级薄的半导体。我们表明，在A-激子共振的二次谐波产生的强度是可调的，在低温下超过一个数量级，在室温下通过静电掺杂的场效应晶体管的近4倍。这种可调谐性产生于单层半导体中的强激子充电效应，其允许对激子和trion共振处的振子强度进行异常控制。激子增强的二次谐波产生与激发激光相反的圆偏振，这是由在单层中具有相反螺旋度的双光子和单光子谷选择规则的组合引起的。我们的研究为基于二维半导体的芯片级电可调非线性光学器件的新平台铺平了道路。
2015-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zitterbewegung of electronic wave packets in semiconductor nanostructures
本文研究了Ⅲ-Ⅴ族锌半导体量子阱中电子波包由于自旋轨道耦合而产生的齐特效应。我们的研究结果为这一基本效应提供了直接的实验证据，证实了一个长期存在的理论预测。对于电子在谐振量子线中的运动，我们通过数值计算和解析方法找到了使zitterbewegung最大化的共振条件。
2005-04-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tightly-bound and room-temperature-stable excitons in van der Waals degenerate-semiconductor Bi4O4SeCl2 with high charge-carrier density
本研究通过红外光谱、电输运、从头计算和角分辨光电子能谱等手段，在范德华简并半导体Bi4O4SeCl2中发现了室温稳定的紧束缚激子，其结合能约375 meV，载流子浓度高于Mott密度，为高掺杂体系中的激子光电器件开发奠定了基础。
2023-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
A multiband envelope function model for quantum transport in a tunneling diode
我们提出了一个简单的模型电子输运在半导体器件，表现出之间的导带和价带隧穿。该模型是在通常的布洛赫-瓦尼尔形式主义由k-展开，并制定了一组耦合方程的电子包络函数。它与文献中存在的其他模型的连接进行了讨论。作为一个应用，我们考虑的情况下，谐振带间调谐二极管，证明了该模型的能力，以重现预期的行为的电流作为一个功能的应用电压
2006-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant room-temperature nonlinearities from a monolayer Janus topological semiconductor
本文报道了单层1T'相Janus拓扑半导体在室温下的巨大非线性光学响应，其太赫兹非线性比2H MoS2增强数十倍，源于拓扑能带混合与反演对称性破缺，为光电子学及阿秒光源应用提供了新平台。
2023-04-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
High-harmonic spectroscopy of two-dimensional materials
最近在产生中红外和太赫兹激光脉冲方面取得的进展使我们能够观察到强场驱动的半导体、半导体和半金属的非微扰高次谐波产生（HHG）。HHG以前所未有的时间分辨率为材料中的时间分辨超快电子动力学增加了另一个维度。本论文讨论了高次谐波是一种新兴的探测二维材料静态和动态性质的方法。本论文主要研究具有六角对称性的二维材料。我们已经证明，高次谐波谱编码的电子能带结构和不同频带之间的带间耦合的指纹。此外，通过分析带隙和无隙石墨烯，我们展示了半金属和半导体中的电子动力学是如何不同的，因为谐波光谱不同地依赖于驱动激光的偏振。为了探索缺陷在高次谐波中的作用，考虑了六方氮化硼中的自旋极化空位缺陷。人们已经发现，电子-电子相互作用是电子动力学的缺陷固体中的关键。在所有情况下，我们提出了如何不同的对称性的晶格可以从谐波谱提取。最后，提出了一种光驱动的方法来观察原始石墨烯中的谷偏振，使用定制的激光脉冲。此外，一个配方进行了讨论，以写入和读取谷选择性电子激发材料的零带隙和零贝里曲率。
2022-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
