Hartree-Fock 近似下石墨量子点的谐波生成
介观与纳米尺度物理
2025-07-18 v1 光学
摘要
我们在线性偏振光脉冲作用下理论地研究了石墨量子点中的谐波生成，关注于细胞相互作用。结合紧密束缚模型和单粒子密度矩阵方法，我们推导了在静态筛选 Hartree-Fock 近似下的半导体 Bloch 方程。该框架通过用于直接库仑相互作用的局部 Hartree 势和用于交换相互作用的非局部 Fock 势来表征电子-电子相互作用。不同的 Hartree 和 Fock 项的配置yield various 近似方法，包括独立粒子近似、均匀场近似、随机相位近似以及细胞相互作用。我们全面分析了这些近似方法如何影响电子能级、线性光学吸收和非线性谐波生成。 在细胞相互作用方面，我们呈现了谐波生成对石墨量子点的几何变异（尺寸、三角形/六边形形状以及 armchair/zigzag 边缘）以及电场�幅和偏振的依赖性。我们的发现表明，细胞相互作用显著增强了石墨纳米结构的光学响应。对于由随机方向石墨量子点组成的点群，仅存在偏振方向的奇次谐波。关键的是，石墨量子点的谐波生成可以通过几何配置实现高度可调，使其成为非线性光学纳米器件的有前景的候选对象。
引用
@article{arxiv.2507.12982,
title = {Harmonic generation of graphene quantum dots in Hartree-Fock approximation},
author = {Kainan Chang and Ying Song and Yuwei Shan and Jin Luo Cheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.12982},
year = {2025}
}