两能带晶体的非线性光学电导率 I
其他凝聚态物理
2021-09-22 v1 光学
摘要
通过对时间反演对称的两能带模型的详细研究，阐明了电子非线性光学电导率的结构。非线性电导率被分解为与第一布里渊区不同区域相关的若干贡献之和，这些区域由单光子或多光子共振定义。所有贡献均用相同的积分表示，这些积分包含了所研究特定模型的所有具体信息。由此，提供了即用公式，将通常繁琐的二阶与三阶光学电导率计算简化为一组相似积分的求值。在光激发前存在载流子的情形下，还必须考虑费米面贡献，并证明其具有可由掺杂调节的普适频率依赖关系。此类基于共振的分析揭示了一般特征：存在决定电子-空穴对称绝缘体化学势依赖关系的阶跃函数；其虚部由 Hilbert 变换确定，比非线性 Kramers-Krönig 关系更简单；二阶电导率对角元中无 Drude 峰等。作为示例，推导了若干简单系统的非线性电导率解析表达式：一个非常基本的直接带隙半导体模型以及单层石墨烯的 Dirac 费米子。
引用
@article{arxiv.2102.07629,
title = {Nonlinear optical conductivity of a two-band crystal I},
author = {D. J. Passos and G. B. Ventura and J. M. B. Lopes dos Santos and J. M. Viana Parente Lopes},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.07629},
year = {2021}
}