Higher-Order Harmonics in Hexagonal Graphene Quantum Dots

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We have considered the high-order harmonic generation in plane graphene quantum dots of hexagonal shape by the independent quasiparticle approximation-tight binding model. We have investigated how such a nonlinear effect is affected by a strong optical wave field, quantum dot typical band gap and lateral size, and dephasing processes. The equation of motion for the density matrix is solved by performing the time integration with the eight-order Runge–Kutta algorithm. If the optical wave frequency is much less than the quantum dot intrinsic band gap, the main aspects of multiphoton high harmonic emission in quantum dots are revealed. In such case dependence of the cutoff photon energy on the strength of the optical pump wave is almost linear. But when the wave frequency is comparable to the bandgap of the quantum dot, the cutoff photon energy shows saturation behavior with an increase in the wave field strength.

About the authors

Kh. V. Sedrakyan

Centre of Strong Fields Physics at Physics Research Institute, Yerevan State University

Email: amarkos@ysu.am
Yerevan, 0025 Armenia

A. G. Kazaryan

Centre of Strong Fields Physics at Physics Research Institute, Yerevan State University

Email: amarkos@ysu.am
Yerevan, 0025 Armenia

B. R. Avchyan

Centre of Strong Fields Physics at Physics Research Institute, Yerevan State University

Email: amarkos@ysu.am
Yerevan, 0025 Armenia

K. S. Pogosyan

Centre of Strong Fields Physics at Physics Research Institute, Yerevan State University

Email: amarkos@ysu.am
Yerevan, 0025 Armenia

T. M. Markosyan

CANDLE Synchrotron Research Institute

Author for correspondence.
Email: amarkos@ysu.am
Yerevan, 0022 Armenia

References

  1. D. von der Linde, T. Engers, G. Jenke, P. Agostini, G. Grillon, E. Nibbering, A. Mysyrowicz, and A. Antonetti, Phys.Rev.A 52, R25(R) (1995).
  2. P.A. Norreys, M. Zepf, S. Moustaizis, A.P. Fews, J. Zhang, P. Lee, M. Bakarezos, C.N. Danson, A. Dyson, P. Gibbon, P. Loukakos, D. Neely, F.N. Walsh, J. S. Wark, and A.E. Dangor, Phys.Rev.Lett. 76, 1832 (1996).
  3. S. Ghimire, A.D. DiChiara, E. Sistrunk, P. Agostini, L. F. DiMauro, and D.A. Reis, Nat.Phys. 7, 138 (2011).
  4. G. Vampa, T. J. Hammond, N. Thire, B. E. Schmidt, F. Legare, C.R.McDonald, T.Brabec, and P.B.Corkum, Nature 522, 462 (2015).
  5. H.K. Avetissian, Relativistic Nonlinear Electrodynamics, Relativistic Nonlinear Electrodynamics: The QED Vacuum and Matter in Super-Strong Radiation Fields, Springer, Berlin (2015).
  6. G. Ndabashimiye, S. Ghimire, M. Wu, D.A. Browne, K. J. Schafer, M. B. Gaarde, and D.A. Reis, Nature, 534, 520 (2016).
  7. Y. L. Li, Y. S. You, S. Ghimire, T. F. Heinz, H. Z. Liu, and D.A. Reis, Nat.Phys. 13 262 (2017).
  8. Y. Yin, Y. Wu, A. Chew, X. Ren, F. Zhuang, S. Gholam- Mirzaei, M. Chini, Z. Chang, Y. S. You, and S. Ghimire, Nat.Commun. 8, 724 (2017).
  9. N. Klemke, N. Tancogne-Dejean, G.M. Rossi, Y. Yang, F. Scheiba, R.E. Mainz, G. Di Sciacca, A. Rubio, F.X. Kartner, and O.D. Mucke, Nat. Commun. 10, 1319 (2019).
  10. D. Golde, T. Meier, and S.W. Koch, Phys.Rev.B 77, 075330 (2008).
  11. N. Klemke, O.D. Mucke, A. Rubio, F.X. Kartner, and N. Tancogne-Dejean, Phys.Rev.B 102, 104308 (2020).
  12. I. Kilen, M. Kolesik, J. Hader, J.V. Moloney, U. Huttner, M.K. Hagen, and S.W. Koch, Phys.Rev.Lett. 125, 083901 (2020).
  13. J. L. Krause, K. J. Schafer, and K.C. Kulander, Phys.Rev.Lett. 68, 3535 (1992).
  14. R.C. Ashoori, Nature, 379, 413 (1996).
  15. T. Chakraborty, Quantum Dots, Elsevier, Amsterdam (1999).
  16. D. Pan, J. Zhang, Z. Li, and M. Wu, Adv.Mater. 22, 734 (2010).
  17. S. Chung, R.A. Revia, and M. Zhang, Adv.Mater. 33, 1904362 (2021).
  18. H. Sun, L. Wu, W. Wei, and X. Qu, Mater.Today 16, 433 (2013).
  19. M. Bacon, S. J. Bradley, and T. Nann, Part.Part. Syst.Charact. 31, 415 (2014).
  20. K.K. Hansen, D. Bauer, and L.B. Madsen, Phys. Rev.A 97, 043424 (2018).
  21. R. Ganeev, L. Bom, J. Abdul-Hadi, M. Wong, J. Brichta, V. Bhardwaj, and T. Ozaki, Phys.Rev. Lett. 102, 013903 (2009).
  22. R. Ganeev, L.E. Bom, M.C.H. Wong, J. P. Brichta, V. Bhardwaj, P. Redkin, and T. Ozaki, Phys.Rev.A 80, 043808 (2009).
  23. R.A. Ganeev, J.Mod.Opt. 59, 409 (2012).
  24. G. P. Zhang, Phys.Rev.Lett. 95, 047401 (2005).
  25. G. P. Zhang and T. F. George, Phys.Rev.A 74, 023811 (2006).
  26. G. P. Zhang and T. F. George, J.Opt. Soc.Amer. B 24, 1150 (2007).
  27. L. Jia, Zh. Zhang, D.Z. Yang, Y. Liu, M. S. Si, G. P. Zhang, and Y. S. Liu, Phys.Rev.B 101, 144304 (2020).
  28. G. P. Zhang and Y.H. Bai, Phys.Rev.B 101, 081412 (2020).
  29. M. Lewenstein, P. Balcou, M.Y. Ivanov, A. L'Huillier, and P.B. Corkum, Phys.Rev.A 49, 2117 (1994).
  30. A.H. Castro Neto, F. Guinea, N.M.R. Peres, K. S. Novoselov, and A.K. Geim, Rev.Mod. Phys. 81, 109 (2009).
  31. S. Gnawali, R. Ghimire, K.R. Magar, S. J. Hossaini, and V. Apalkov, Phys.Rev.B 106, 075149 (2022).
  32. P.R. Wallace, Phys.Rev. 71, 622 (1947).
  33. A.D. Guclu, P. Potasz, M. Korkusinski, and P. Hawrylak, Graphene Quantum Dots, Springer, Berlin (2014).
  34. H. Yoon, M. Park, J. Kim, T.G. Novak, S. Lee, and S. Jeon, Chem. Phys.Rev. 2, 031303 (2021).
  35. E. Goulielmakis and T. Brabec, Nat.Photon. 16, 411 (2022).
  36. A.H.C. Neto, F. Guinea, N.M.R. Peres, K. S. Novoselov, and A.K. Geim, Rev.Mod. Phys 81, 109 (2009).
  37. H.K. Avetissian, B.R. Avchyan, and G. F. Mkrtchian, J. Phys.B 45, 025402 (2012).
  38. H.K. Avetissian, A.G. Markossian, and G. F. Mkrtchian, Phys.Rev.A 84, 013418 (2011).
  39. H.K. Avetissian, A.G. Markossian, and G. F. Mkrtchian, Phys. Lett.A 375, 3699 (2011).
  40. G. Vampa, C.R. McDonald, G. Orlando, D.D. Klug, P.B. Corkum, and T. Brabec, Phys.Rev.Lett. 113, 073901 (2014).
  41. G. Vampa, C.R. McDonald, G. Orlando, P.B. Corkum, and T. Brabec, Phys.Rev.B 91, 064302 (2015).
  42. H.K. Avetissian, A.K. Avetissian, B.R. Avchyan, and G. F. Mkrtchian, Phys.Rev.B 100, 035434 (2019).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».