SIPM добился прогресса в изучении сильного нелинейного поведения селенида платины, вызванного терагерцовым излучением

Недавно исследовательская группа из Государственной ключевой лаборатории физики сильного лазерного поля Шанхайского института оптики и точного машиностроения (SIPM) Китайской академии наук (CAS) достигла прогресса в изучении нелинейного поведения и механизма селенида платины в терагерцовом диапазоне. Группа систематически исследовала спектральные и интенсивностные характеристики диселенида платины при сильном терагерцовом импульсном возбуждении, выявив два нелинейных процесса, в которых доминируют действительная и мнимая части нелинейной поляризуемости. Соответствующие результаты представлены как «Terahertz-triggered ultrafast indirection optical activities in two-dimensional centrosymmetric PtSe2» в Optics Letters.
Терагерцовый диапазон — это область электромагнитного спектра между миллиметровой и инфракрасной оптикой, и изучение потенциальных материалов для применения в терагерцовом диапазоне имеет решающее значение для развития терагерцовой технологии. Двумерный топологический полуметаллический селенид платины продемонстрировал превосходные характеристики в генерации и модуляции терагерцового диапазона благодаря своим свойствам широкополосного оптического и оптоэлектронного отклика. Однако до сих пор отсутствуют систематические исследования фундаментальных нелинейных оптических свойств селенида платины при сильных терагерцовых эффектах. Поэтому очень важно исследовать нелинейные явления и внутренние механизмы селенида платины, генерируемые в терагерцовом диапазоне.
В этом исследовании исследовательская группа провела исследование взаимодействия терагерцовых импульсов с тонкими пленками селенида платины с использованием технологии сверхбыстрой терагерцовой накачки-инфракрасного фотозонда. Сильный терагерцовый импульс нарушает инверсионный центр симметрии селенида платины нелинейной поляризацией и излучает сильный сигнал второй гармоники, используя действительную часть своей скорости нелинейной поляризации. Временная шкала этого сигнала второй гармоники сопоставима с таковой у терагерцового импульса и имеет высокие отношения сигнал/шум и переключение, подтверждая, что это свойство может быть применено к терагерцовой модуляции и логическим вентилям. С другой стороны, проводимость селенида платины подвергается сильной терагерцовой модуляции и демонстрирует повышенное нелинейное поглощение из-за мнимой части нелинейной поляризуемости. В данной работе раскрыта нелинейная природа селенида платины в терагерцовом диапазоне, реализована переходная обратимая инверсионная симметрийная модуляция селенида платины и расширен потенциал двумерных материалов на основе селенида платины для будущих применений в оптоэлектронных устройствах и логических схемах.
Соответствующая работа поддерживается Национальным фондом естественных наук Китая.

Рис. 1 (а) Принципиальная схема системы обнаружения инфракрасного света с терагерцовой накачкой. (б) Форма волны источника терагерцовой накачки. (в) Спектры отражения с терагерцовой накачкой и без нее.

Рис. 2 (a) Спектр второй гармоники селенида платины, полученный с помощью терагерцовой накачки - ИК-оптической системы обнаружения. (b) Сравнение сверхбыстрого динамического процесса, извлеченного на 725 нм, с квадратом терагерцовой формы волны. (c) Интенсивность сигнала второй гармоники в зависимости от напряженности терагерцового поля. (d) Поляризационная природа напряженности сигнала второй гармоники.

Рис. 3 (а) Пропускание пленки селенида платины в зависимости от напряженности терагерцового поля. (б) Проводимость селенида платины в зависимости от напряженности терагерцового поля.