基于动力学 Berry 相位的第一性原理非线性光学方法：在半导体二次与三次谐波产生中的应用
材料科学
2013-12-13 v2
摘要
我们提出了一种基于第一性原理实时计算的方案，用于研究凝聚态系统中的非线性光学性质，该方案特别适用于晶体固体和周期性纳米结构。运动方程及电子与外电场的耦合源自动力学极化的 Berry 相位表述 [Souza et al., Phys. Rev. B 69, 085106 (2004)]。通过在独立粒子哈密顿量中添加单粒子算子引入多体效应。我们加入 Hartree 算子以考虑晶体局域效应，并加入剪刀算子以修正独立粒子能带结构的准粒子效应。我们还讨论了通过添加屏蔽 Hartree-Fock 自能算子来精确处理激子效应的可能性。通过计算 SiC 和 AlAs 体半导体的二次谐波产生对该方法进行了验证：所得结果与频域响应理论现有的第一性原理计算 [Luppi et al., Phys. Rev. B 82, 235201 (2010)] 吻合极好。最后，我们展示了该方法在 CdTe 二次谐波产生和 Si 三次谐波产生中的应用。
引用
@article{arxiv.1309.4012,
title = {Nonlinear optics from an ab-initio approach by means of the dynamical Berry phase: Application to second- and third-harmonic generation in semiconductors},
author = {C. Attaccalite and M. Grüning},
journal= {arXiv preprint arXiv:1309.4012},
year = {2013}
}
备注
10 pages, 9 figures