扭转双层石墨烯中的光子吸收

我们通过考察扭转角 $\theta$ 与激发能 $E_l$ 对其吸收系数 $\alpha_{i=1,2}$ 的影响，研究扭转双层石墨烯（TBLG）中的单光子和双光子吸收。我们发现 TBLG 的 $\alpha_1$ 随 $E_l$ 的变化呈现出对应于其范霍夫奇点（vHs）的明显峰。对于小扭转角，如 $\theta \sim 1.8^{\circ}$，其 $\alpha_1$ 共振峰的幅度约为双层石墨烯（BLG）的两倍。相较于 BLG，这一增强响应可归因于扭转结构中态密度（DOS）的增加。然而，随着扭转角增大，共振峰幅度趋近于两个解耦单层石墨烯（SLG）片层的情况。另一方面，在低扭转角下，TBLG 的双光子吸收系数 $\alpha_2$ 在共振峰对应能量处相比 SLG 增强约一个数量级，且相较 BLG 也有微小但显著的提升。当扭转角从 $8^{\circ}$ 降至 $2.5^{\circ}$ 时，共振峰增强三个数量级。有趣的是，随着 $\theta$ 增大，$\alpha_{i=1,2}$ 相对 $E_l$ 表现的共振特征从红外逐渐移至可见光。对 TBLG 掺杂后，$\alpha_1$ 与 $\alpha_2$ 相对 $E_l$ 基本不变，但其共振峰有轻微红移。此外，我们探讨了双光子吸收的各种偏振构型，并确定了 $\alpha_2$ 取极值的条件。