Wannier 表象下具有良好行为的退相干的半导体 Bloch 方程
光学
2025-12-03 v1
摘要
对微观极化引入退相干算符的半导体 Bloch 方程(SBEs)是模拟固体中高次谐波谱的成熟方法。我们讨论了退相干算符对 Wannier 表象下 SBE 数值积分稳定性的影响。结果表明,在存在能带交叉的情况下,标准的退相干施加方式是不良定义的,并会在载流子分布中产生伪迹。这些伪迹源于 Wannier 表象中退相干算符矩阵元的快速变化,使得在定态基底下模拟无法收敛。在随动基(亦称 Houston 基)下,这些快速变化可以得到分辨,但代价是计算时间大幅增加。作为一种补救方案,我们提出对退相干算符的修改,在能量相近的子空间中减小其幅值。该方法消除了载流子分布中的伪迹,并显著加快了计算速度,同时仅对高次谐波谱产生轻微影响。为促进进一步发展,我们提供了并行化的源代码。
引用
@article{arxiv.2508.07869,
title = {Semiconductor Bloch equations in Wannier gauge with well-behaved dephasing},
author = {Martin Thümmler and Thomas Lettau and Alexander Croy and Ulf Peschel and Stefanie Gräfe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.07869},
year = {2025}
}
备注
11 pages, 8 figures