ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Аннотация
Известно, что взаимодействие между кристаллической структурой и монохроматиче- ским электромагнитным полем может открыть энергетические щели внутри электронных энергетических зон кристаллов (динамический эффект Штарка) и тем самым привести к качественному изменению их электронных характеристик. Не является в этом смысле ис- ключением и такая новая кристаллическая наноструктура, как графен, чьи уникальные физические свойства привлекли пристальное внимание научного сообщества в связи с пер- спективами создания нового класса наноэлектронных приборов. Однако ранее открытие энергетических щелей в графене посредством фотонов было исследовано только вблизи дираковской точки зоны Бриллюэна, где имеет место касание зоны проводимости и ва- лентной зоны графена. Вопрос о том, каким образом лазерное излучение модифицирует электронный спектр графена в произвольной точке зоны Бриллюэна, оставался открытым. Данная работа ставит своей целью восполнить этот пробел в теории электронных свойств графена. Для решения сформулированной задачи проведен теоретический анализ сильного электрон-фотонного взаимодействия в графене. В рамках модели сильной связи получены аналитические выражения, описывающие энергетический спектр электрон-фотонных со- стояний в произвольной точке зоны Бриллюэна графена. Показано, что резонансное взаи- модействие лазерного излучения с электронами приводит к открытию энергетических ще- лей внутри зоны проводимости и валентной зоны графена, а также найдена зависимость этих щелей от амплитуды и поляризации излучения. Такая возможность изменения элек- тронных свойств графена посредством лазерного излучения создает физические предпо- сылки для создания новых оптоэлектронных приборов с управляемыми параметрами.

Список литературы

1. Cohen-Tannoudji C., Dupont-Roc J., Grynberg G. Atom-Photon Interactions: Basic Processes and Applications. – Chichester: Wiley, 1998. – 656 p.
2. Scully M.O., Zubairy M.S. Quantum Optics. – Cambridge: University Press, 2001. – 630 p.
3. Autler S.H., Townes C.H. Stark Effect in Rapidly Varying Fields // Physical Review. – 1955. – Vol. 100. – No. 2. – Рp. 703–722.
4. Mysyrowicz A., Hulin D., Antonetti A., Migus A., Masselink W.T., Morkoc H. “Dressed Excitons” in a Multiple-Quantum-Well Structure: Evidence for an Optical Stark Effect with Femtosecond Response Time // Physical Review Letters. – 1986. – Vol. 56. – No. 25. – Рp. 2748–2751.
5. Галицкий В.М., Гореславский С.П., Елесин В.Ф. Электрические и магнитные свойства полупроводника в поле сильной электромагнитной волны // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 1969. – Т. 57. – № 1. – С. 107–217.
6. Гореславский С.П., Елесин В.Ф. Электрические свойства полупроводника в поле сильной электромагнитной волны // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. – 1969. – Т. 10. – № 10. – С. 491–495.
7. Галицкий В.М., Елесин В.Ф. Резонансное взаимодействие электромагнитных полей с полупроводниками. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 192 с.
8. Vu Q. T., Haug H., Mcke O.D., Tritschler T., Wegener M., Khitrova G., Gibbs H.M. Light Induced Gaps in Semiconductor Band-to-Band Transitions // Physical Review Leters. – 2004. – Vol. 92. – No. 21. – Art. 217403.
9. Kibis O.V. Dissipationless Electron Transport in Photon-Dressed Nanostructures // Physical Review Letters. – 2011. – Vol. 107. – No. 10. – Art. 106802.
10. Kibis O.V. Persistent current induced by quantum light, Physical Review B. – 2012. –Vol. 86. – No. 15. – Art. 155108.
11. Castro Neto A.H., Guinea F., Peres N.M.R., Novoselov K.S., and Geim A.K. The electronic properties of grapheme // Review of Modern Physics. – 2009. – Vol. 81. – No. 1. – Pp. 109–162.
12. Syzranov S.V., Fistul M.V., and Efetov K.B. Effect of radiation on transport in grapheme // Physical Review B. – 2008. – Vol. 78. – No. 4. – Art. 045407.
13. Kibis O.V. Metal-insulator transition in graphene induced by circularly polarized photons // Physical Review B. – 2010. – Vol. 81. – No. 16. – Art. 165433.
14. Savel’ev S. E., Alexandrov A.S. Massless Dirac fermions in a laser field as a counterpart of graphene superlattices // Physical Review B. – 2011. – Vol. 84. – No. 3. – Art. 035428.
15. Kibis O.V., Kyriienko O., Shelykh I.A. Band gap in graphene induced by vacyym fluctuations // Physical Review B. – 2011. – Vol. 84. – No. 19. – Art. 195413.
16. Берестецкий В.Б., Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Квантовая электродинамика. – М.: Физматлит, 2006. – 720 с.
17. Jaynes E.T., Cummings F.W. Comparison of quantum and semiclassical radiation theories with application to the beam maser // Proc. IEEE. – 1963. – Vol. 51. – No. 1. – Pp. 89–109.
18. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика, – М.: Физматлит, 2008. – 800 с.
19. Saito R., Dresselhaus G., and Dresselhaus M.S. Physical Properties of Carbon Nantubes, London: Imperial College Press, 1998. – 259 p.