縮退バンドを持つ半導体における高調波発生の微視的解析【JST・京大機械翻訳】

Thong Le Huu; Ngo Cong; Duc Huynh Thanh; Song Xiaohong; Meier Torsten

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202220608781581 整理番号：21P0065104

縮退バンドを持つ半導体における高調波発生の微視的解析【JST・京大機械翻訳】

Microscopic analysis of high harmonic generation in semiconductors with degenerate bands

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発行年： 2020年12月02日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2020年12月02日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

※このプレプリント論文は学術誌に掲載済みです。なお、学術誌掲載の際には一部内容が変更されている可能性があります。

マルチバンド半導体Bloch方程式に基づいて,縮退バンドとバンド交差を適切に記述できる結晶固体における高高調波発生に対する微視的アプローチを示し,解析した。数値的バンド構造計算が典型的には,任意のk依存相を含む行列要素をもたらす未決定k依存位相を持つ電子波動関数を提供することはよく知られている。さらに,このようなアプローチは,通常,k空間における各点に対して任意の方法で数値精度より小さいエネルギー差を持つ縮退バンドとバンドを混合する。これらのあいまいさは,位置演算子の行列要素がkに関して波動関数の導関数を含むので,電場によって誘起される動力学を考慮するならば,問題となる。長さゲージで光-物質相互作用を記述するとき,任意相の問題とBloch状態の縮退部分空間混合を,磁場方向に沿って滑らかなゲージ変換を採用することによって解いた。この方法で得た結果を速度ゲージの計算と比較して検証した。両ゲージにおいて同じ全体結果が得られるが,長さゲージは,より小さなバンド数で収束し,速度ゲージよりも少ない数値努力を必要とするので,有利である。また,バンド間およびバンド間寄与間のユニークな区別,従って,速度ゲージでは,長さゲージにおいて,有益な物理的解釈が可能である。計算した偏光方向依存高調和スペクトルはGaAsについて報告された実験データと良く一致した。さらに,適切な条件の下では,Berry曲率が駆動場に対して垂直に分極する偶数次数の高調波の原因であることを実証した。【JST・京大機械翻訳】

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半導体結晶の電子構造

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