Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2026, выпуск 5 » Статья стр. 881
<<<>>>
Нелинейный электромагнитный отклик графена в модели сильной связи
Министерство образования и науки Российской Федерации, Государственное задание , FSRR-2026-0006
Давидович М.В. 1
1Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия
Email: davidovichmv@yandex.ru
Поступила в редакцию: 25 декабря 2025 г.
В окончательной редакции: 25 декабря 2025 г.
Принята к печати: 25 декабря 2025 г.
Выставление онлайн: 2 апреля 2026 г.
PDF версия
Рассмотрен линейный и нелинейный отклик взвешенного листа графена при нормальном падении плоской электромагнитной волны в виде квазимонохроматического импульса конечной длительности с резкими фронтами и гармоническим заполнением. Получена генерация нечетных гармоник в отраженном и прошедшем спектрах. Использована теория возмущений на основе квантовой модели сильной связи Уоллеса с разложением по амплитуде поля и с интегрированием по всей зоне Бриллюэна. Решено кинетическое уравнение Больцмана с интегралом столкновений в форме Бхатнагара-Гросса-Крука. Вектор-потенциал поля изменяет квазиимпульс в дисперсионном уравнении. Электромагнитное поле рассмотрено классически. Результаты приведены для THz-частот. Ключевые слова: графен, уравнение Шредингера, модель сильной связи, кинетическое уравнение Больцмана, генерация гармоник.
  1. P.R. Wallace. Phys. Rev. 71, 622 (1947). DOI: 10.1103/PhysRev.71.622
  2. T. Ando. J. Phys. Society Jpn., 74 (3), 777 (2005). DOI: 10.1143/jpsj
  3. R. Saito, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus. Physical Properties of Carbon Nanotubes (Imperial College Press, London, UK, 1998)
  4. G. Lovat, G.W. Hanson, R. Araneo, P. Burghignoli. Phys. Rev. B, 87, 115429 (2013). DOI: 10.1103/PhysRevB.87.115429
  5. A.H. Castro Neto, F. Guinea, N.M.R. Peres, K.S. Novoselov, A.K. Geim. Rev. Mod. Phys., 81, 109 (2009). DOI: 10.1103/RevModPhys.81.109
  6. S. Das Sarma, S. Adam, E.H. Hwang, E. Rossi. Rev. Mod. Phys., 83 (2), 407 (2011). DOI: 10.1103/RevModPhys.83.407
  7. G.W. Hanson. J. Appl. Phys., 103, 064302 (2008). DOI: 10.1063/1.2891452
  8. L.A. Falkovsky, A.A. Varlamov. Eur. Phys. J. B, 56, 281 (2007). DOI: 10.1140/epjb/e2007-00142-3
  9. L.A. Falkovsky. OpticJ. Phys. Conf. Ser., 129 (1), 012004 (2008). DOI: 10.1088/1742-6596/129/1/012004
  10. L.A. Falkovsky, S.S. Pershoguba. Phys. Rev. B, 76 (15), 153410 (2007). DOI: 10.1103/PhysRevB.76.153410
  11. Л.А. Фальковский. УФН, 182, 1223 (2012). [L.A. Falkovsky. Phys. Usp., 55, 1140 (2012). DOI: 10.3367/UFNe.0182.201211i.1223]
  12. Л.А. Фальковский. УФН, 178, 923 (2008). [L.A. Falkovsky. Phys. Usp., 51, 887 (2008). DOI: 10.1070/PU2008v051n09ABEH006625]
  13. A.K. Geim, K.S. Novoselov. Nat. Mater, 6, 183 (2007). DOI: 10.1038/nmat1849
  14. V.P. Gusynin, S.G. Sharapov, J.P. Carbotte. Int. J. Mod. Phys. B, 21, 4611 (2007). DOI: 10.1142/S0217979207038022
  15. S. Reich, J. Maultzsch, C. Thomsen. Phys. Rev. B, 669, 035412 (2002). DOI: 10.1103/PhysRevB.66.035412
  16. T. Fang, A. Konar, H. Xing, D. Jena. Appl. Phys. Lett., 91, 092109 (2007). DOI: 10.1063/1.2776887
  17. Н.Н. Розанов. Нелинейная оптика. Часть I. Уравнения распространения излучения и нелинейный отклик среды (СПб. ГУИТМО, СПб, 2008)
  18. М.В. Давидович. ЖТФ, 94 (3), 385 (2024). DOI: 10.61011/ JTF.2024.03.57376.312-23 [M.V. Davidovich. Tech. Phys., 69 (3), 265 (2024).]
  19. М.В. Давидович. Квант. электрон., 49 (9), 868 (2019). DOI: 10.1070/QEL16950 [M.V. Davidovich. Quant. Electron., 49 (9), 868 (2019). DOI: 10.1070/QEL16950]
  20. S.A. Mikhailov. Europhys. Lett., 79, 27002 (2007). DOI: 10.1209/0295-5075/79/27002
  21. M. Lewkowicz, B. Rosenstein. Phys. Rev. Lett., 102, 106802 ((2009). DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.106802
  22. B. Dora, R. Moessner. Phys. Rev. B, 81, 165431 (2010). DOI: 10.1103/PhysRevB.81.165431
  23. B. Rosenstein, M. Lewkowicz, H.C. Kao, Y. Korniyenko. Phys. Rev. B, 81, 041416(R) (2010). DOI: 10.1103/PhysRevB.81.041416
  24. M. Mecklenburg, J. Woo, B.C. Regan. Phys. Rev. B, 81, 245401 (2010). DOI: 10.1103/PhysRevB.81.245401
  25. H.C. Kao, M. Lewkowicz, B. Rosenstein. Phys. Rev. B, 82, 035406 (2010). DOI: 10.1103/PhysRevB.82.035406
  26. N. Vandecasteele, A. Barreiro, M. Lazzeri, A. Bachtold, F. Mauri. Phys. Rev. B, 82, 045416 (2010). DOI: 10.1103/PhysRevB.82.045416
  27. M. Lewkowicz, H.-C. Kao, B. Rosenstein. Phys. Rev. B, 84, 035414 (2011). DOI: 10.1103/PhysRevB.84.035414
  28. M.O. Goerbig. Rev. Mod. Phys., 83, 1193 (2011). DOI: 10.1103/RevModPhys.83.1193
  29. S.P. Gavrilov, D.M. Gitman, N. Yokomizo. Phys. Rev. D, 86, 125022 (2012). DOI: 10.1103/PhysRevD.86.125022
  30. N. Yokomizo. Ann. Phys., 351, 166 (2014). DOI: 10.1016/j.aop.2014.08.024
  31. E. Barnes, E.H. Hwang, R. Throckmorton, S. Das Sarma. Phys. Rev. B, 89, 235431 (2014). DOI: 10.1103/PhysRevB.89.235431
  32. S.A. Sato, H. Hirori, Y. Sanari, Y. Kanemitsu, A. Rubio. Phys. Rev. B, 103, L041408 (2021). DOI: 10.1103/PhysRevB.103.L041408
  33. S.A. Smolyansky, A.D. Panferov, D.B. Blaschke, N.T. Gevorgyan. Particles, 2, 208 (2019). DOI: 10.3390/particles2020015
  34. S.A. Smolyansky, D.B. Blaschke, V.V. Dmitriev, A.D. Panferov, N.T. Gevorgyan. Particles, 3, 456 (2020). DOI: 10.3390/particles3020032
  35. S.P. Gavrilov, D.M. Gitman. Eur. Phys. J. Plus, 138, 171 (2023). DOI: 10.1140/epjp/s13360-023-03786-9
  36. В.А. Церюпа, Д.В. Чурочкин, В.В. Дмитриев, С.А. Смолянский. ЖТФ, 94 (3), 351 (2024). DOI: 10.61011/JTF.2024.03.57371.1-24
  37. T. Higuchi, C. Heide, K. Ullmann, H.B. Weber, P. Hommelhof. Nature, 550, 224 (2017). DOI: 10.1038/nature23900
  38. H.A. Hafez, S. Kovalev, J.-C. Deinert, Z. Mics, B. Green, N. Awari, M. Chen, S. Germanskiy, U. Lehnert, J. Teichert, Z. Wang, K.-J. Tielrooij, Z. Liu, Z. Chen, A. Narita, K. Mullen, M. Bonn, M. Gensch, D. Turchinovich. Nature, 561, 507 (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0508-1
  39. S. Kovalev, H.A. Hafez, K.-J. Tielrooij, J.-C. Deinert, I. Ilyakov, N. Awari, D. Alkaraz, K. Soundarapandian, D. Saleta, S. Germanskiy, M. Chen, M. Bawatna, B. Green, F.H.L. Koppens, M. Mittendorf, M. Bonn, M. Gensch, D. Turchinovich. Sci. Adv., 7, eabf9809 (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abf9809
  40. E. Hendry, P.J. Hale, J. Moger, A.K. Savchenko, S.A. Mikhailov. Phys. Rev. Lett., 105, 097401 (2010). DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.097401
  41. Z. Mics, K.-J. Tielrooij, K. Parvez, S.A. Jensen, I. Ivanov, X. Feng, K. Mullen, M. Bonn, D. Turchinovich. Nature Commun., 6, 7655 (2015). DOI: 10.1038/ncomms8655
  42. N. Yoshikawa, T. Tamaya, K. Tanaka. Science, 356, 736 (2017). DOI: 10.1126/science.aam8861
  43. I.V. Oladyshkin, S.B. Bodrov, Yu.A. Sergeev, A.I. Korytin, M.D. Tokman, A.N. Stepanov. Phys. Rev. B, 96, 155401 (2017). DOI: 10.1103/PhysRevB.96.155401
  44. I.V. Oladyshkin, S.B. Bodrov, A.V. Korzhimanov, A.A. Murzanev, Yu.A. Sergeev, A.I. Korytin, M.D. Tokman, A.N. Stepanov. Phys. Rev. B, 106, 205407 (2022). DOI: 10.1103/PhysRevB.106.205407
  45. C. Heide, T. Eckstein, T. Boolakee, C. Gerner, H.B. Weber, I. Franco, P. Hom-melhoff. Nano Lett., 21, 9403 (2021). DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02538
  46. S. Cha, M. Kim, Y. Kim, S. Choi, S. Kang, H. Kim, S. Yoon, G. Moon, T. Kim, Y.W. Lee, G.Y. Cho, M.J. Park, C.-J. Kim, B.J. Kim, J.D. Lee, M.-H. Jo, J. Kim. Nature Commun., 13, 6630 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34337-y
  47. A.I. Berdyugin, N. Xin, H. Gao, S. Slizovskiy, Z. Dong, S. Bhattacharjee, P. Kumaravadivel, S. Xu, L.A. Ponomarenko, M. Holwill1, D.A. Bandurin, M. Kim, Y. Cao, M.T. Greenaway, K.S. Novoselov, I.V. Grigorieva, K. Watanabe, T. Taniguchi, V.I. Fal'ko, L.S. Levitov, R. Krishna Kumar, A.K. Geim. Science, 375 (6579), 430 (2022). DOI: 10.1126/science.abi8627
  48. A. Schmitt, P. Vallet, D. Mele, M. Rosticher, T. Taniguchi, K. Watanabe, E. Bocquillon, G. Feve, J.M. Berroir, C. Voisin, J. Cayssol, M.O. Goerbig, J. Troost, E. Baudin, B. Pla cais. Nature Phys., 19, 830 (2023). DOI: 10.1038/s41567-023-01978-9
  49. K. Nakagawa, W. Mao, S.A. Sato, H. Ago, A. Rubio, Y. Kanemitsu, H. Hirori. APL Photon., 9, 076107 (2024). DOI: 10.1063/5.0212022
  50. Y. Kim, M.J. Kim, S. Cha, S. Choi, C.-J. Kim, B.J. Kim, M.-H. Jo, J. Kim, J.D. Lee. Nano Lett., 24, 1277 (2024). DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c04278
  51. S.A. Mikhailov. Phys. Rev. B, 93, 085403 (2016). DOI: 10.1103/PhysRevB.93.085403
  52. S.A. Mikhailov, K. Ziegler. J. Phys.: Condens. Matter, 20, 384204 (2008). DOI: 10.1088/0953-8984/20/38/384204
  53. J.L. Cheng, N. Vermeulen, J.E. Sipe. Phys. Rev. B, 91, 235320 (2015). DOI: 10.1103/PhysRevB.91.235320
  54. A. Pitilakis, D. Chatzidimitriou, E.E. Kriezis. Opt. Quant. Electron., 48, 243 (2016). DOI: 10.1007/s11082-016-0510-5

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme