Role of Coulomb interaction in the valley photogalvanic effect
Abstract: We develop a theory of Coulomb interaction-related contribution to the photogalvanic current of the carriers of charge in two-dimensional non-centrosymmetric Dirac materials possessing a nontrivial structure of valleys and exposed to an external electromagnetic field. The valley photogalvanic effect occurs here due to the trigonal warping of electrons and holes' dispersions in a given valley of the monolayer. We study the low-frequency limit of the external field: The field frequency is smaller than the temperature $T$, and the electron-electron and electron-hole scattering times are much larger than the electron-impurity and hole-impurity scattering times. In this regime, we employ the Boltzmann transport equations and show that electron-hole scattering dominates electron-electron scattering in intrinsic semiconductors. A Coulomb electron-hole interaction-related contribution to the valley photogalvanic current can reduce the value of the bare photogalvanic current as electron and hole currents flow in opposite directions.
- H. K. Pal, V. I. Yudson, and D. Maslov, Lithuanian Journal of Physics 52, 142 (2012).
- C. Beenakker and H. van Houten, in Semiconductor Heterostructures and Nanostructures, Solid State Physics, Vol. 44, edited by H. Ehrenreich and D. Turnbull (Academic Press, 1991) pp. 1–228.
- A. Larkin and A. Varlamov, Theory of Fluctuations in Superconductors (Oxford University Press, 2005).
- R. N. Gurzhi, Sov. Phys. JETP. 17, 521 (1963).
- R. N. Gurzhi, Soviet Physics Uspekhi 11, 255 (1968).
- B. N. Narozhny, La Rivista del Nuovo Cimento 45, 661 (2022).
- D. Xiao, W. Yao, and Q. Niu, Phys. Rev. Lett. 99, 236809 (2007).
- W. Yao, D. Xiao, and Q. Niu, Phys. Rev. B 77, 235406 (2008).
- A. V. Kalameitsev, V. M. Kovalev, and I. G. Savenko, Phys. Rev. Lett. 122, 256801 (2019).
- I. Vakulchyk, V. M. Kovalev, and I. G. Savenko, Phys. Rev. B 103, 035434 (2021).
- V. M. Kovalev and I. G. Savenko, Phys. Rev. B 100, 121405 (2019a).
- M. M. Glazov and L. E. Golub, Phys. Rev. B 102, 155302 (2020).
- M. M. Glazov, 2D Materials 9, 015027 (2021).
- K. K. Grigoryan, D. S. Zohrabyan, and M. M. Glazov, Phys. Rev. B 109, 085301 (2024).
- D. S. Zohrabyan and M. M. Glazov 10.48550/arXiv.2310.17738 (2024).
- V. M. Kovalev and I. G. Savenko, Phys. Rev. B 99, 075405 (2019b).
- M. V. Entin, L. I. Magarill, and V. M. Kovalev, Journal of Physics: Condensed Matter 31, 325302 (2019).
- M. V. Entin and V. M. Kovalev, Phys. Rev. B 104, 075424 (2021).
- A. V. Snegirev, V. M. Kovalev, and M. V. Entin, Phys. Rev. B 107, 085415 (2023).
- Â (link).
- L. V. Keldysh, JETP 29, 658 (1978).
- R. O. Zaitsev, Introduction to modern kinetic theory (URSS editorial, 2014).
- M. V. Durnev and M. M. Glazov, Usp. Fiz. Nauk 188, 913 (2018).
Paper Prompts
Sign up for free to create and run prompts on this paper using GPT-5.
Top Community Prompts
Collections
Sign up for free to add this paper to one or more collections.