Theory of the interference tunability of second harmonic generation for two-dimensional materials in layered structures
Notice bibliographique
Résumé
We theoretically study how the intensity of second harmonic generation (SHG) for a sheet of two-dimensional (2D) material is controlled by an underlying layered structure. By utilizing the transfer matrix method with the inclusion of a nonlinear sheet current to describe the response of the 2D material, an explicit expression for the intensity of upward propagating second harmonic (SH) light is obtained, and the effects of the layered structure can be identified by a structure factor β, defined as the ratio of SH intensity from such a structure to that from a freely suspended 2D material. Our results show that the influence of a layered structure on the SHG intensity arises from interference effects of both the fundamental light and the SH light; the value of the structure factor is 0 ≤ β ≤ 64. Furthermore, when the incident light is pulsed, the interference effects are partially canceled due to the existence of many wave vectors and frequencies, and the cancellation becomes severe for thick films, small beam spots, and short pulses. For a specific structure of 2D material/dielectric film/substrate, the thickness of the dielectric film can effectively tune the value of β in an interval [βmin, βmax], and detailed discussions are performed for the thicknesses when these two extreme values can be obtained. When there is optical loss or the substrate is not perfectly reflective, the extreme value of βmax or βmin cannot reach 64 or 0. A large βmax requires two conditions to be fulfilled: (1) the substrate should be highly reflective, and (2) the refractive indices of the dielectric film at the fundamental and the SH frequencies should differ. Our results indicate how practical substrate structures can be used to achieve high SH signals, and the simple expression we give for the SH enhancement will be useful in characterizing the nonlinear susceptibility of 2D materials.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».