Direct measurement of terahertz conductivity in a gated monolayer semiconductor
本文提出一种在太赫兹频段直接测量栅控二维半导体复电导率的技术，并在hBN封装的WSe2单层中观测到类Drude响应，为研究可调范德华异质结构提供了新方法。
2025-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Intrinsic Terahertz Plasmons and Magnetoplasmons in Large Scale Monolayer Graphene
我们发现，在SiC上外延生长的石墨烯中，由于自然的纳米级不均匀性，如衬底梯田和皱纹，Drude吸收被转化为强的太赫兹等离子体峰。等离子体激元的激发极大地改变了磁光响应，特别是法拉第旋转。这使得石墨烯成为等离子体控制磁光现象的独特场所，这要归功于回旋质量比传统等离子体材料（如贵金属）小2个数量级。
2012-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optical bistability of graphene in the terahertz range
我们利用弛豫时间玻尔兹曼方程在均匀交流电场中的精确解来描述石墨烯在太赫兹（THz）波段的非线性光学响应。单层，双层和ABA堆叠的三层石墨烯的情况下，被认为是最合适的单层物种利用非线性自由电子响应。我们发现，单层石墨烯的单层显示在太赫兹范围内的光学双稳态，在实践中可达到的电磁功率范围内。还计算了与三次谐波产生相关的电流。
2014-09-02 cond-mat.mes-hall
Room Temperature Terahertz Electroabsorption Modulation by Excitons in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
非共振激光脉冲与单层过渡金属二硫族化物中激子的相互作用作为激子性质的谷选择性相干控制的一种途径正引起越来越多的关注。在这里，我们通过揭示单层MoS $_2$的激子共振上的强太赫兹场的影响来扩展已知的非共振现象的分类。我们观察到，太赫兹泵浦脉冲引起的激子的相干寿命的选择性修改，而保持其振子强度和峰值能量不变。我们合理化这些结果在理论上调用迄今未观察到的表现的Franz-Keldysh效应的激子共振。由于光吸收的调制深度在室温下达到0.05 dB/nm的值，我们的研究结果开辟了使用半导体过渡金属二硫属化物作为高速电吸收器件的紧凑和高效平台的道路。
2020-06-08 cond-mat.mes-hall
Terahertz radiation induced attractive-repulsive Fermi polaron conversion in transition metal dichalcogenide monolayers
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；L. D. Landau Institute for Theoretical Physics（列夫·达维多维奇·朗道理论物理研究所）；Ioffe Institute（约费物理技术研究所）
研究太赫兹辐射诱导过渡金属二硫化物单层中吸引与排斥费米极子态转换，发展多体描述并考虑费米海载流子相关性，揭示多体相关性和热效应在二维半导体激子复合物中的重要作用。
2025-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Terahertz magneto-nanoscopy of encapsulated monolayer graphene
Ames National Laboratory, US Department of Energy（艾姆斯国家实验室）；Kangwon National University（江原国立大学）；Incheon National University（仁川国立大学）；Iowa State University（爱荷华州立大学）
研究太赫兹波下封装单层石墨烯的纳米尺度导电性，利用s-SNOM技术探测磁场依赖响应，揭示磁场对狄拉克费米子回旋共振的影响，为理解二维量子材料中太赫兹传输提供基础。
2026-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Radiative decay effects influence the local electromagnetic response of the monolayer graphene with surface corrugations in terahertz range
我们继续研究了表面波纹对单层石墨烯在太赫兹波段的局部电磁响应的影响。考虑了辐射衰减、石墨烯中载流子谱的双谷结构和呼吸表面曲率形成的合成电场的影响。为了实现这一程序，得到了广义非线性自洽方程。在外加弱交变电场的情况下，得到了外电场线性近似下的方程的精确解，表明在这种情况下，感应电流路径的局部失相依赖于表面形状。这一理论结果定性地解释了石墨烯中局部电流模式的相应实验，而没有使用完全量子方法，这对于石墨烯纳米带中这种现象的理论描述是必要的。此外，本文所得到的公式还可作为局部电流路径图象给定的表面波纹形成象新方法的基础。所获得的结果允许研究纳米尺度下材料的机械行为偏离宏观既定的概念，这对石墨烯特别重要。
2014-10-15 cond-mat.mes-hall
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
Analysis of surface plasmon excitation at terahertz frequencies with highly-doped graphene sheets via attenuated total reflection
数值研究了掺杂石墨烯片在太赫兹频率下的表面等离子体激元激发。为了减轻高度受限的等离子体激元模式与入射辐射之间的动量失配，提出了通过高掺杂水平或使用少层石墨烯来增加石墨烯的表面电导率。对于目前可实现的掺杂水平，我们的分析表明，单层石墨烯上的表面等离子体可以用高折射率耦合棱镜在高达约10 THz（~ 41.3 meV）的工作频率下激发，并且更高的频率/能量对于少层石墨烯是可能的。这些高度受限的表面模式是有前途的传感和波导应用在太赫兹制度。
2013-03-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Giant Faraday rotation induced by Berry phase in bilayer graphene under strong terahertz fields
半导体中的高阶太赫兹（THz）边带产生（HSG）是一种与高次谐波产生类似的物理现象，但频率要低得多。研究发现，弱光激发的电子-空穴对在强太赫兹场的驱动下，可以沿循环路径积累Berry相。在单层MoS $_2$中，Berry相位表现为短脉冲激发下发射信号的法拉第旋转角。本文将THz极端非线性光学中的Berry相位理论应用于具有Bernal堆积的偏压双层石墨烯，该石墨烯具有与单层MoS $_2$相似的Bloch带特征和光学性质，如时间反演相关的谷和谷对比光学选择规则。双层石墨烯具有比单层MoS $_2$大得多的Berry曲率，这导致光发射的巨大法拉第旋转（对于频率为1 THz且强度为8 kV/cm的THz场，$\sim$为1 rad）。这为使用双层石墨烯和低功率THz激光器用于超快电光器件提供了机会。
2013-07-30 cond-mat.mes-hall
Synthesis of highly confined surface plasmon modes with doped graphene sheets in the mid-infrared and terahertz frequencies
我们通过解析计算研究了单层石墨烯片和一对独立的平行石墨烯单层的表面等离子体色散关系。导出了单层情况下色散关系的近似形式，该近似形式具有很高的精度，并直观地反映了支撑等离子体激元模的性质。对于由小间隙分开的平行石墨烯对，表面等离子体激元的色散关系分裂成两个分支，一个分支具有对称的磁场，另一个分支具有穿过间隙的反对称磁场。对于对称（磁场）分支，可以在宽光谱上以减小的吸收损耗来改善约束，这与经受损耗和约束之间的权衡的金属表面上支持的常规SP模式不同。然而，对于非常小的分离，这种对称模式被强烈抑制。另一方面，它的反对称对应物表现出非常小的分离或长波长的吸收损失减少，作为对称分支的补充。我们的研究结果表明，石墨烯等离子体激元结构可能是有前途的波导和传感应用在中红外和太赫兹频率。
2012-03-20 cond-mat.mes-hall
Magneto-tunable terahertz absorption in single-layer graphene: A general approach
该研究推导了磁场下单层石墨烯的广义菲涅耳系数，证明其光吸收与表面光电导率一致，揭示了低温阶梯吸收特性，为石墨烯基太赫兹器件提供了磁可调吸收的通用方法。
2022-06-20 cond-mat.mes-hall
Active modulation of electromagnetically induced transparency analogue in terahertz hybrid metal-graphene metamaterials
电磁感应透明（EIT）的超材料类似物已被深入研究和广泛应用于慢光和增强非线性效应。特别是EIT模拟物的主动调制和超材料中群延迟的良好控制在光通信网络中显示出了巨大的前景。以前的研究集中在光控制的EIT类似物集成到单位电池的光活性材料，然而，响应时间是有限的激发载流子在这些散装材料的恢复时间。石墨烯最近成为一种特殊的光电材料。它显示出皮秒量级的超快弛豫时间，并且其电导率可以通过操纵费米能量来调节。在这里，我们将单层石墨烯集成到基于金属的太赫兹（THz）超材料中，并在可访问的费米能量下实现EIT类似物的共振强度的完全调制。其物理机制在于通过导电石墨烯的复合效应来主动调谐暗模式谐振器的阻尼率。请注意，在我们的工作中，单层形态比孤立的方式更容易制造和操作。这项工作提出了一种新的调制策略的EIT模拟的混合超材料，并铺平了道路，设计非常紧凑的慢光器件，以满足未来的超快光信号处理的需求。
2017-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical excitation of surface plasmons and terahertz emission from metals
提出了飞秒激光脉冲作用下金属光栅产生太赫兹辐射的微观理论。与以前的模型相比，只考虑金属内部的低频电流，而不考虑电子发射。所提出的模型是基于等离子体增强的热效应，并解释了光到太赫兹转换的谐振特性，给出了充分的估计的完整的信号能量。数值模拟再现了特定的实验特征，如太赫兹响应的延迟特性和当光栅深度太大时的低转换效率。
2019-05-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microscopic theory for electron hydrodynamics in monolayer and bilayer graphene
电子的行为就像一个经典流体的动量分布函数，在空间和时间上变化缓慢时，量子力学载流子-载流子散射占主导地位的所有其他散射过程。最近在单层和双层石墨烯中的实验已经报道了超净设备中这种流体动力学电子行为的签名。在这项理论工作中，从微观处理的电子-电子，电子-声子和电子-杂质的相互作用内的随机相位近似，我们表明，单层和双层石墨烯都主机两个不同的流体动力学制度。我们预测，双层石墨烯的流体动力学窗口比单层石墨烯更强，并且具有与“肺形”相反的特征“V形”。最后，我们崩溃的实验数据到一个普遍的障碍有限的理论，从而证明所观察到的违反Wiedemann-Franz定律在单分子膜中发生在一个政权占主导地位的杂质引起的电子空穴水坑。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Intense Terahertz Laser Fields Induced and Manipulated Pseudospin Polarization in Graphene
利用Floquet定理，通过精确求解含时薛定谔方程，研究了单层石墨烯在强太赫兹激光场作用下赝自旋依赖的密度-能量关系.我们发现圆偏振太赫兹激光场可以诱导赝自旋极化。当K谷和K $^{\prime}$谷的电子密度相等时，这两个谷的赝自旋极化可以正好相反.此外，我们还发现赝自旋极化可以通过场的强度、频率，特别是极化方向来控制。
2008-07-04 cond-mat.mes-hall
All-optical magnetization control in CrI$_3$ monolayers: a microscopic theory
本文结合第一性原理模拟、半导体Bloch方程和Landau-Lifshitz方程构建微观理论，阐明了利用铁磁单层CrI$_3$中亮激子与晶格磁化的相互作用，实现对样品宏观磁化进行可调的全光学共振控制。
2023-05-21 cond-mat.mes-hall
Magneto-optical transport properties of monolayer phosphorene
单层磷烯的电子性质是奇异的，这是由于它的褶皱结构和大的本征直接带隙。我们推导并讨论了在垂直磁场存在下的能带结构。此外，我们评估的磁光霍尔和纵向光学电导率，作为温度，磁场，和费米能量的函数，并表明，它们强烈地受磁场。前者的虚部和后者的实部表现出规则的{ \it带间}振荡，作为频率$ω$在$\hslashω\sim 1.5-2$ eV范围内的函数。后者的强{ \it带内}响应和前者的弱响应发生在低得多的频率。与传统的二维电子气或石墨烯相比，磁光响应可以在微波到太赫兹和可见光频率范围内进行调谐，其中响应限于太赫兹范围。这种在各向异性结构中隔离载流子的能力可能使磷烯成为新光学器件的有希望的候选者。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall
Resonant Dyakonov-Shur Magnetoplasmons in Graphene Terahertz Photodetectors
Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学）；L2C (UMR 5221), Université de Montpellier, CNRS（蒙彼利埃大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
研究通过石墨烯TeraFET实现太赫兹频率下磁等离子体共振，揭示单层和双层石墨烯中磁等离子体色散特性，为磁性可编程光子学提供新平台。
2025-11-28 cond-mat.mes-hall
Microscopic manipulation of ferroelectric domains in SnSe monolayers at room temperature
二维（2D）范德华铁电体为基于2D铁性材料的垂直和共面异质结的人工多铁性和非易失性电子器件的创建提供了前所未有的架构自由。然而，在具有面内极化的单层厚的2D铁电体中，铁电畴的受控微观操纵仍然是罕见的。在这里，我们报告的发现强大的铁电性与临界温度接近400 K的SnSe单层板生长在石墨烯，和示范控制室温铁电畴操纵施加适当的偏置电压脉冲的尖端的扫描隧道显微镜（STM）。这项研究表明，STM是一个强大的工具，用于检测和操纵的微观域结构的2D铁电单层，这是很难用传统的方法，如piezoresponse力显微镜，从而促进狩猎其他2D铁电单层与平面内极化具有重要的技术应用。
2020-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of suppressed terahertz absorption in photoexcited graphene
当光被半导体吸收时，由于带内跃迁，光激发的载流子增强了对远红外辐射的吸收。我们在单层石墨烯中观察到相反的行为，石墨烯是一种具有线性色散的零能隙半导体。通过使用时域太赫兹（THz）光谱结合光泵浦激发，我们观察到光激发石墨烯的太赫兹辐射的吸收减少。测得的微分电导率的光谱形状表现出非德鲁德行为。我们讨论了几种可能的机制，有助于观察到的低频非平衡光学响应的石墨烯。
2013-03-30 cond-mat.mes-hall
Magnetic control of Coulomb scattering and terahertz transitions among excitons
利用时间分辨太赫兹猝灭技术研究了GaAs/AlGaAs量子阱的磁激子光致发光。发展了一种微观理论来分析实验。详细的实验-理论比较揭示了激子系统中库仑和太赫兹相互作用的显著磁场可控性。
2013-09-25 cond-mat.mes-hall
Excitonic terahertz absorption in semiconductors with effective-mass anisotropies
发展了一种计算具有各向异性有效质量的半导体激子性质及其太赫兹响应的微观方法。该方法示出的例子中的锗，它示出的各向异性的电子质量在L-谷导致两个不同的太赫兹吸收共振分离0.8毫电子伏。
2016-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Population Inversion in Monolayer and Bilayer Graphene
最近在石墨烯中太赫兹范围内的可饱和吸收和负光学电导率的证明为基于这种材料和其他低维材料的光电应用开辟了新的机会。最近，通过时间和角度分辨光电子能谱（tr-ARPES）直接观察到了狄拉克点上的粒子数反转，发现弛豫时间只有~ 130飞秒。这严重限制了单层石墨烯对例如太赫兹光放大的适用性。在这里，我们使用tr-ARPES来证明双层石墨烯中的长寿命粒子数反转。该效应归因于在该化合物中发现的小带隙。我们提出了一个微观模型，这些观察和推测，泵浦光子能量和泵浦注量的增强可能会进一步增加这种寿命。
2014-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Proposal for an electrically controlled terahertz micro-oscillator
提出一种由石墨烯门控的纳米复合板结构，利用纳米棒极化与反射辐射的正反馈，实现电压可控的持续太赫兹振荡源，适用于生物医学与安全检测。
2024-11-18 cond-mat.mes-hall
Disorder-assisted Robustness of Ultrafast Cooling in High Doped CVD-Graphene
狄拉克费米子是单层石墨烯中狄拉克锥附近的低能集体激发，近年来受到低能太赫兹探测的广泛关注。在未掺杂的石墨烯的情况下，人们普遍理解，超快太赫兹热弛豫主要是由电子-声子耦合（EOP）驱动的，其可以延长到数十和数百皮秒。然而，对于表现出负的光致太赫兹电导率的高掺杂石墨烯，在几皮秒的时间尺度上冷却过程的主导方面仍然没有共识。本文系统地研究了石墨烯太赫兹动力学冷却过程中无序辅助的缺陷散射与电子-声子耦合过程之间的竞争，并解开了这两个过程之间的纠缠。我们从实验上验证了超快无序辅助的晶格-声子相互作用，而不是电子-声子耦合过程，将在太赫兹动力学的超快热弛豫中起关键作用。此外，冷却过程具有鲁棒性，其与泵浦波长和外部温度无关。我们的发现有望在CVD-石墨烯中提出一个相当可能的冷却通道，并为石墨烯基光转换器件的设计增加热电子提取效率。
2021-05-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microscopic origin of multiferroic order in monolayer NiI$_2$
$_2$多层膜中多铁性行为的发现为范德华单层膜中的铁电破缺提供了一种新的状态，其特征是在$T=21$ K的临界温度下同时出现螺旋磁有序和铁电有序。然而，NiI $_2$单分子层中多铁性有序的微观起源尚未建立，特别是非共线磁性和自旋轨道耦合在该化合物中的作用仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们揭示了二维多铁性的起源在镍$_2$使用第一性原理电子结构方法。我们表明，helmagnetic状态出现作为一个结果的远程磁交换相互作用，具有相当大的磁矩的碘原子。我们表明，占铁电秩序的电子密度重建出现从非共线磁性和自旋轨道耦合的相互作用。我们证明了铁电有序是由碘自旋-轨道耦合控制的，并导致晶格中的相关电子驱动畸变。我们的研究结果建立了单层NiI $_2$中多铁性行为的微观起源，提出了螺旋磁序和配体自旋轨道耦合共存是二维材料中多铁性行为的驱动力。
2022-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photogalvanic effects due to quantum interference in optical transitions demonstrated by terahertz radiation absorption in Si-MOSFETs
我们报告的观察圆形（螺旋度相关）和线性光电流效应的硅MOSFET与反型沟道。发展的微观理论表明，硅结构中的圆形光电流效应是纯粹的轨道性质，源于不同光吸收路径的量子干涉。
2008-08-14 cond-mat.mes-hall
Microscopic theory of plasmon-enabled resonant terahertz detection in bilayer graphene
在二维固态矩阵中的电子气，例如量子阱或二维范德华异质结构，支持等离子体波的传播。等离子体波之间的非线性相互作用，由于电荷守恒和电流对流，产生一个恒定的密度梯度，可以检测到作为一个直流电位信号在系统的边界。这种现象是等离子体波光电探测方案的核心，该方案首先由Dyakonov和Shur引入具有抛物线色散的电子系统，然后扩展到石墨烯中的无质量狄拉克费米子。在这项工作中，我们发展的等离子体波的光电探测理论在双层石墨烯，它具有的特点，色散关系局部和动态地依赖于等离子体波的强度。在我们的分析中，我们展示了如何量子电容效应，所产生的电子色散的局部波动，修改的光电探测信号的强度。例如由顶栅和底栅引起的外部电偏置可以用于控制量子电容校正的强度，从而控制光响应。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Monolayer transition metal dichalcogenides in strong magnetic fields: Validating the Wannier model using a microscopic calculation
采用运动方程（EOM）方法，计算了单层过渡金属二硫属化物（TMD）在外加磁场作用下的激子性质。我们将我们的研究结果与广泛使用的二维材料中激子的Wannier模型和最近的实验结果进行了比较。我们发现计算的激子跃迁能和实验结果之间有很好的一致性。此外，我们发现使用EOM方法计算的激子能量略低于使用Wannier模型计算的激子能量。最后，我们还表明，磁激子跃迁能量上的介电环境的影响是最小的，由于抵消激子能量和交换自能校正的变化。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Second harmonic generation in graphene dressed by a strong terahertz field
我们观察到增强的二次谐波产生在单层石墨烯中的存在下的超强太赫兹场脉冲的峰值振幅为250 kV/cm。这是一种强非微扰的光-物质相互作用机制，其中粒子在几飞秒的时间尺度内被加速到超过初始费米能量0.2 eV的能量。当电子漂移通过对应于光学频率下的带间跃迁共振的动量区域时，产生二次谐波电流。由此产生的强烈的不对称失真的载流子分布在动量空间中引起增强的电偶极子非线性响应在二次谐波。我们开发了一个近似的分析理论，这种效果准确地预测观察到的强度和偏振的二次谐波信号。
2018-12-26 cond-mat.mes-hall
Terahertz-induced high-order harmonic generation and nonlinear charge transport in graphene
基于弛豫时间近似下的量子主方程，对石墨烯中太赫兹波诱导的高次谐波产生和非线性电输运进行了理论研究。为了获得微观洞察的现象，我们比较的结果与准静态近似下，电子系统近似为一个非平衡稳态的完全动力学计算。结果表明，石墨烯中的太赫兹诱导电子动力学可以用非平衡稳态精确地模拟。布居分布分析进一步阐明了石墨烯中的太赫兹诱导的HHG源于由于布里渊区中电子的大位移而导致的有效电导率的降低。通过比较目前的非平衡图像与热力学图像，我们探讨了电子动力学的非平衡性质的极端非线性光学和输运现象在石墨烯中的作用。
2022-08-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microscopic model of the doping dependence of line widths in monolayer transition metal dichalcogenides
本文研究了低温低掺杂条件下单层过渡金属二硫属化物吸收光谱中激子和三电子谱线宽度随掺杂浓度变化的微观模型。该方法是基于微扰理论，避免了使用唯象参数。在低掺杂制度，我们发现，trion线宽度是相对不敏感的掺杂水平，而激子线宽度单调增加掺杂。另一方面，我们认为，trion线宽度显示出更强的温度依赖性。线宽的幅度很可能被掩盖的声子散射$T \geq 20$ K封装样品中的低掺杂制度。我们讨论了微扰理论的崩溃，这应该发生在相对较低的掺杂水平和较低的温度。我们的工作还为理解各种相关的散射过程铺平了道路，包括清洁2D样品中的碰撞电离和俄歇散射。
2020-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancing infrared extinction and absorption in a monolayer graphene sheet by harvesting the electric dipolar mode of split ring resonators
研究了单层石墨烯片通过图案化开口环谐振器（SRR）在红外波段的消光和吸收增强。结果表明，与磁模和其他高阶模相比，电模对红外消光和吸收的增强作用更强。我们通过增加SRR单元电池设计中的石墨烯面积比来改善SRR石墨烯片的红外消光。随着石墨烯面积比的增加，电偶极模的辐射能力和石墨烯的耗散竞争约50%的最大红外吸收。通过捕获电偶极模来增强石墨烯片的红外消光和吸收的研究结果可能在石墨烯光子学和光电子学的太赫兹和红外检测和调制中具有潜在的应用。
2013-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Microscopic theory of exciton and trion polaritons in doped monolayers of transition metal dichalcogenides
该研究通过微观理论模拟掺杂TMDC单层在微腔中的光谱，预测了激子、三子及亮化极化子模式，并揭示基态随载流子浓度由暗转亮，提供统一描述。
2022-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface corrugations influence on monolayer graphene electromagnetic response
我们考虑了波纹单层石墨烯膜在太赫兹范围内的电磁（从两个谷）响应。我们研究了辐照石墨烯产生的总电流，第一次考虑到合成电场由于（不可避免的）存在于石墨烯中的固有面外纳米变形和狄拉克电荷粒子的双谷能谱。我们的方法是基于原子量子力学用于描述价$π-σ$键的变化所产生的激活外部周期性电场和狄拉克电子相互作用的机制，这种依赖于时间的扰动。我们考虑的框架内的非相互作用的狄拉克电子模型的问题。假设表面波纹不是很粗糙，我们得到弱场的公式在石墨烯膜中感应的总电流。对于给定的石墨烯表面形式，我们的公式描述了在$E^{ext}(t)$近似下的线性弯曲电流线。我们表明，电流线的局部方向是由合成电场的方向可能本质上不同于一个外部场，并取决于石墨烯膜的局部曲率。我们还证明了由外场产生的谷电流具有依赖于点（x，y）的非零椭圆极化角。谷电流被示出为在不同的谷中以相反的方向旋转。所得结果可应用于太赫兹光学和光电子学中不同器件的分析以及狄拉克点的成像实验。
2014-02-13 cond-mat.mes-hall
Terahertz electric field driven electric currents and ratchet effects in graphene
通过实验和微观模拟研究了太赫兹场在石墨烯中诱导的光电流。通过连续和脉冲激光辐射在大面积以及小尺寸剥离的石墨烯样品中产生电流。我们回顾一般的对称性考虑导致光电流依赖于线性和圆偏振辐射，然后提出了一些检测光电流的情况。从斜入射下的光子拖曳效应开始，我们继续在SiC的剩余辐射带和石墨烯的边缘产生电流的光电流效应增强。棘轮效应被认为是平面内磁场和结构反转的不对称性，以及棘轮的非对称图案化的顶栅。最后，我们证明了石墨烯可以用作太赫兹辐射的快速宽带探测器。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall
Microscopic theory of cavity-confined monolayer semiconductors: polariton-induced valley relaxation and the prospect of enhancing and controlling the valley pseudospin by chiral strong coupling
我们应用微观理论的激子极化激元在腔限制的单层过渡金属dichalcogenides，包括在单层平面中的光学偏振，允许描述如何手性腔光子相互作用的谷自由度的活性物质。极化激元形成后，居住在两个不等价的山谷的简并激子假设成键和反键叠加作为腔介导的intravalley相互作用结合谷间库仑相互作用的结果。这是谷极化的极化激元诱导的相干混合的代表。与无序相结合，这种混合倾向于打开一个新的谷弛豫通道，其随着腔耦合的增加而变得重要。重要的是，我们表明，光学腔的左，右手圆偏振光子的非对称反射提供了一个相当强大的平台，实现保守的谷偏振，作为谷本地化的激子恢复了一个不对称拉比分裂，提升其简并性。此外，我们显示这种简并提升允许波长选择性访问谷赝自旋通过极化激元诱导的手征斯塔克效应，提供有趣的机会valleytronic应用。
2020-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Microscopic quantum theory of nonlinear absorption of strong electromagnetic radiation in doped graphene
建立了强相干电磁辐射作用下掺杂石墨烯中二维Dirac粒子在杂质离子库仑场中的非线性受激散射的微观量子理论.我们考虑高费米能量和低频率（实际上是太赫兹辐射），以排除价电子激发。在玻恩近似下，考虑电子与散射势的相互作用，用解析法求解了密度矩阵的Liouville-von Neumann方程。利用该解计算了二维Dirac费米子巨正则系综的非线性逆韧致辐射吸收率。它表明，可以实现有效的吸收系数，通过这种机制。
2017-10-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Proposal for a tunable graphene-based terahertz Landau-level laser
在强磁场的存在下，石墨烯的电子能带结构急剧变化。狄拉克锥坍缩成离散的非等距朗道能级，其可以通过改变磁场进行外部调谐。与常规材料相比，使用圆偏振光可选择性地寻址特定朗道能级。利用这些独特的属性，我们提出了一个可调谐激光器的设计工作在技术上有前途的太赫兹光谱范围。为了揭示光发射背后的多粒子物理学，我们对嵌入光学腔中的光学泵浦朗道量子化石墨烯中的电子、声子和光子的非平衡动力学进行了完全量子力学研究。所获得的微观见解使我们能够预测最佳实验条件，以实现技术上有前途的太赫兹激光器。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall
Dark exciton-exciton annihilation in monolayer WSe$_2$
过渡金属二硫属化物（TMD）半导体中异常强的库仑相互作用产生了由亮激子态和暗激子态组成的丰富的激子景观。在高密度下，激子可以通过激子-激子湮灭（EEA）相互作用，这是一种限制光电应用效率的类俄歇复合过程。虽然EEA是一个众所周知的和特别重要的过程，在原子薄的半导体确定激子寿命和影响运输在高密度，其微观起源仍然难以捉摸。在这个联合的理论实验研究相结合的微观和材料特定的理论与时间和温度分辨的光致发光测量，我们证明了黑暗的谷间状态，发现占主导地位的EEA率在单层WSe $_2$的关键作用。我们揭示了一个有趣的，在这类材料的俄歇散射的特性温度依赖性与理论和实验之间的良好协议。我们的研究提供了微观的洞察技术相关的俄歇散射通道内显着的激子景观的原子薄半导体的效率。
2021-12-20 cond-mat.mes-hall
Microscopic evidence of spin-driven multiferroicity and topological spin textures in monolayer NiI2
Fudan University（复旦大学）；Tsinghua University（清华大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究与创新中心）
研究通过矢量自旋极化扫描隧道显微镜揭示单层NiI2中自旋驱动多铁性及拓扑自旋纹理，发现自旋螺旋态与电荷调制，并通过自旋模型验证结果。
2026-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz-nanoscale visualization of the microscopic spin-charge architecture of colossal magnetoresistive switching
Iowa State University（爱荷华州立大学）；Ames National Laboratory of U.S. Department of Energy（美国能源 Ames 国家实验室）
本研究利用自建低温磁-太赫兹散射型扫描近场光学显微镜平台，首次实现了对CMR开关过程中微观自旋-电荷架构的太赫兹纳米级可视化，揭示了多尺度转变的动态过程。
2026-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Edge currents driven by terahertz radiation in graphene in quantum Hall regime
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Ioffe Insitute（约费研究所）
研究发现太赫兹激光照射量子反常霍尔 regime 中的无偏石墨烯会产生直接边缘电流，其成因是边缘电流的不平衡，由楚尔边缘通道中的间接跃迁驱动，电流方向由外部磁场极性决定，大小依赖辐射偏振。
2018-07-04 cond-mat.mes-hall
Theory of the Coherent Response of Magneto-Excitons and Magneto-Biexcitons in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
近年来，高质量的、电荷中性的单层过渡金属双硫族化合物在均匀极限下具有窄的激子线宽，为研究激子多体相互作用提供了一个理想的平台。特别是，操纵相干激子-激子相互作用的可能性，管理超快的非线性光学响应，通过施加外部磁场尚未考虑到目前为止。我们解决这个矛盾，提出了一个非线性微观理论的相干限制光激发在存在的平面外，平面内，和倾斜的磁场。具体而言，我们探讨了磁场诱导的激子和双激子精细结构，并计算其振子强度的基础上的海森堡运动方程的形式主义。我们的泵浦探测光谱的微观评价允许解释和预测相干签名在未来的波混合实验。
2020-09-18 cond-mat.mes-hall
Dirac Cone Metric and the Origin of the Spin Connections in Monolayer Graphene
我们表明，调制的跳跃振幅在蜂窝晶格的单层石墨烯唯一定义了一个度量，对应于狄拉克锥的形状。这个有效度规场的自旋联系可以从微观紧束缚哈密顿量精确地得到，完成了亚晶格赝自旋在具有波纹和应变场的单层石墨烯中的运动与实自旋$1/2$费米子在弯曲空间中的运动之间的类比。由亚晶格赝自旋所看到的有效度规不同于由石墨烯单层的二维流形所定义的真实空间度规。对于单模有效度规，精确计算了微观模型中有效规范场的所有相关项。
2015-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Ratchet effects induced by terahertz radiation in heterostructures with a lateral periodic potential
报道了在一维横向周期势作用下，太赫兹辐射在半导体异质结中诱导的光电流的观测结果。电势是通过在样品表面蚀刻光栅来产生的。电流响应是很好地描述了唯象理论，包括圆形和线性光电流效应。实验数据表明，通过电子束光刻可以改变周期性横向图案的反转不对称性，以产生经典的横向棘轮。一种新的微观机制的偏振相关的光电流效应已被提出来解释的实验结果。光电流的产生是基于横向周期势和调制面内泵浦的共同作用。后一种调制源于通过光栅传播的辐射的近场效应。
2008-08-14 cond-mat.mes-hall
Colossal infrared and terahertz magneto-optical activity in a two-dimensional Dirac material
当二维电子气（2DEG）暴露于磁场中时，它们通过朗道能级（LL）之间的电子跃迁共振吸收电磁辐射。在具有狄拉克光谱的2DEG中，例如石墨烯，理论预测即使在零掺杂下也具有异常高的红外磁吸收。然而，石墨烯中测得的LL磁光效应比预期的要弱得多，因为到目前为止可用于此类实验的样品中存在缺陷。在这里，我们测量磁透射和法拉第旋转高迁移率封装单层石墨烯使用定制设计的磁红外显微光谱设置。我们的研究结果表明，在红外和太赫兹范围内，其特征在于由最大允许（50%）的光吸收，100%的磁性圆二色性以及创纪录的高法拉第旋转的磁光活性强烈增强。考虑到在常规可实现的磁场中已经观察到了相当大的影响，我们的研究结果表明，在长波长光电子学和等离子体激元学中，二维狄拉克材料的磁调谐具有新的潜力。
2019-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Photogalvanic effect in monolayers of transition metal dichalcogenides
Ioffe Institute（约费研究所）
本文理论研究了过渡金属二硫属化物单层中由线偏振光直接跃迁产生的光电流，发展了考虑库仑吸引的弹道与位移贡献微观理论，发现库仑关联使弹道贡献占主导。
2026-09-21 cond-mat.mes-hall
Terahertz ratchet effects in graphene with a lateral superlattice
对太赫兹交变电场激发下石墨烯侧向超晶格的棘轮效应进行了实验和理论研究。沉积在单层石墨烯顶部上的横向超晶格通过具有不同宽度和间距的周期性重复的金属条或通过叉指状梳状双光栅栅（DGG）结构形成。我们表明，棘轮光电流太赫兹辐射激发和敏感的辐射偏振态可以有效地控制通过狄拉克点驱动系统的背栅，以及通过施加不相等的电压的DGG子光栅的横向不对称性变化。棘轮光电流包括塞贝克热棘轮效应以及对驱动电磁力的相应极化敏感的“线性”和“圆形”棘轮效应。考虑到计算的潜在的配置文件和近场作用于石墨烯中的载流子的电子和等离子体棘轮的实验数据进行了分析。我们表明，光电流的产生是基于一个空间周期性的面内电位和空间调制的光，由于近场效应的光衍射的组合作用。
2015-10-27 cond-mat.mes-hall
Exciton-related electroluminescence from monolayer MoS2
MoS2中的激子主导二维系统的吸收和发射性质。在这里，我们研究的电致发光的微观起源从单层二硫化钼制作在重p型掺杂的硅衬底。通过比较二硫化钼二极管的光致发光和电致发光，可以识别直接激子和束缚激子相关的复合过程。在室温下，高电子-空穴对注入速率下，观察到束缚激子发射的激子-激子湮灭的俄歇复合。由于没有任何明显的直接激子饱和，我们预计直接激子-激子湮灭寿命将超过载流子寿命。我们相信，我们的电注入方法开辟了一条新的途径，了解激子复合的微观性质，并促进谷和自旋激发在二硫化钼的控制。
2013-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rydberg excitons and polaritons in monolayer transition metal dichalcogenides in a magnetic field
本文提出微观理论，数值精确求解磁场下TMD单层激子与极化激元，揭示强耦合区抗磁位移特征，并评估相互作用强度，发现变分法高估且磁场削弱作用。
2025-01-23 cond-mat.mes-hall
Terahertz and gigahertz magneto-ratchets in graphene-based 2D metamaterials
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Université de Montpellier, CNRS（蒙彼利埃大学，法国国家科学研究中心）；Johannes Gutenberg-University Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, National Academy of Science（V.拉什卡廖夫半导体物理研究所，乌克兰国家科学院）
研究通过石墨烯基二维超材料观察到磁力矩效应，发现太赫兹/吉赫兹激发导致磁振荡幅度显著超过零磁场下的力矩电流，与肖特基-德哈斯效应相关，并检测到由回旋共振和电子自旋共振引起的共振力矩电流。
2024-07-22 cond-mat.mes-hall
