石墨烯中低能狄拉克态的异常光学饱和及其对非线性光学的启示
介观与纳米尺度物理
2024-01-02 v2 材料科学
光学
摘要
我们揭示，对于任意弱的电磁场，石墨烯中低能态均发生光学饱和。该效应源于狄拉克点处发散的场致带间耦合。利用半导体 Bloch 方程对石墨烯的电子动力学建模，我们认为载流子经历超快 Rabi 振荡，从而导致异常饱和效应。该理论辅以对石墨烯中载流子弛豫动力学的多体研究。我们将证明，载流子弛豫动力学在狄拉克点附近较为缓慢，这反过来导致更显著的饱和。随后讨论了该效应对石墨烯非线性光学的启示。我们的分析表明，传统的非线性光学微扰处理，即将极化场按电场作泰勒级数展开，对石墨烯是有问题的，特别是在小费米能级与大场振幅下。
引用
@article{arxiv.1806.10123,
title = {Anomalous optical saturation of low-energy Dirac states in graphene and its implication for nonlinear optics},
author = {Behrooz Semnani and Roland Jago and Safieddin Safavi-Naeini and Amir Hamed Majedi and Ermin Malic and Philippe Tassin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.10123},
year = {2024}
}