Эта публикация цитируется в 1 статье

Математическое моделирование

Воспроизведение отклика графена на действие внешнего электрического поля с использованием модели сильно взаимодействующих ближайших соседей

А. Д. Панферов, Н. А. Новиков, А. А. Ульянова

Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского, Саратов, Россия

Аннотация: Численное моделирование взаимодействия электромагнитного излучения с графеном позволяет воспроизводить быстро протекающие нелинейные процессы и их наблюдаемые проявления. В работе представлены результаты, полученные в процессе разработки программного решения для рассчета параметров таких процессов.
Для физики графена классическим является приближение безмассовых фермионов. Однако при исследовании процессов с высокой плотностью энергии модель на основе этого приближения может оказаться за пределами своей применимости и получаемые на её основе результаты нельзя считать достоверными. Для решения этой проблемы выполнен переход к существенно более точному описанию свойств электронной подсистемы исследуемого материала, основанному на строгом учете сильного взаимодействия ближайших соседей в его кристаллической решетке.
Проведенное сравнительное тестирование двух моделей показало, что при низких энергетических характеристиках внешнего возмущения результаты совпадают. Однако, с ростом напряженности воздействующего электромагнитного поля проявляются и становятся существенными различия.
Новая точная модель имеет более сложную математическую формулировку и её использование требует больше вычислительных ресурсов. При одинаковых параметрах решаемой задачи это выражается в увеличении необходимого для выполнения рассчетов времени. Относительные и абсолютные значения увеличения времени счета приведены для ряда примеров.
Полученные результаты позволяют расширить область параметров для моделирования нелинейных процессов в графене, например, генерации высокочастотных гармоник и обеспечить достоверность получаемых результатов.

Ключевые слова и фразы: численное моделирование, нелинейные процессы, квантовое кинетическое уравнение, модель сильно взаимодействующих ближайших соседей.

УДК: 519.688: 519.876.5
ББК: 22.315.7

MSC: Primary 65Z05; Secondary 81-04; 81T40

Поступила в редакцию: 01.04.2024
Подписана в печать : 09.08.2024

DOI: 10.25209/2079-3316-2024-15-3-3-22