SIPM boekt vooruitgang in de studie van sterk terahertz-geïnduceerd niet-lineair gedrag van platinaselenide

Onlangs heeft een onderzoeksteam van het State Key Laboratory of Strong-Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS), vooruitgang geboekt in de studie van het niet-lineaire gedrag en mechanisme van platinaselenide in de terahertzband. Het team onderzocht systematisch de spectrale en intensiteitskenmerken van platinadiselenide onder sterke terahertzpulsexcitatie, waarbij twee niet-lineaire processen werden onthuld die werden gedomineerd door de reële en imaginaire delen van de niet-lineaire polariseerbaarheid. De gerelateerde resultaten worden gepresenteerd als "Terahertz-triggered ultrafast non-linear optical activities in two-dimensional centrosymmetric PtSe2" in Optics Letters.
Terahertz is een gebied van het elektromagnetische spectrum tussen millimetergolf- en infraroodoptica, en het verkennen van potentiële materialen voor toepassingen in de terahertzband is cruciaal voor de ontwikkeling van terahertztechnologie. Het tweedimensionale topologische semimetallische platinaselenide heeft uitstekende prestaties geleverd bij terahertzgeneratie en -modulatie dankzij zijn eigenschappen van breedband optische en opto-elektronische respons. Er is echter nog steeds een gebrek aan systematische studies naar de fundamentele niet-lineaire optische eigenschappen van Pt-selenide onder sterke terahertzeffecten. Daarom is het van groot belang om de niet-lineaire verschijnselen en intrinsieke mechanismen van platinaselenide gegenereerd in het terahertzdomein te onderzoeken.
In deze studie heeft het onderzoeksteam een ​​studie uitgevoerd naar de interactie van terahertzpulsen met dunne films van platinaselenide met behulp van ultrakorte terahertz-pomp-infraroodfotosondetechnologie. De sterke terahertzpuls breekt het inversiecentrum van symmetrie van platinaselenide door niet-lineaire polarisatie en straalt een sterk tweede harmonische signaal uit met behulp van het reële deel van zijn niet-lineaire polarisatiesnelheid. De tijdschaal van dit tweede harmonische signaal is vergelijkbaar met die van de terahertzpuls en heeft hoge signaal-ruis- en schakelverhoudingen, wat bevestigt dat deze eigenschap kan worden toegepast op terahertzmodulatie en logische poorten. Aan de andere kant wordt de geleidbaarheid van platinaselenide onderworpen aan sterke terahertzmodulatie en vertoont verbeterde niet-lineaire absorptie vanwege het imaginaire deel van de niet-lineaire polariseerbaarheid. Dit werk onthult de niet-lineaire aard van platinaselenide in het terahertzgebied, realiseert de tijdelijke reversibele inversiesymmetriemodulatie van platinaselenide en vergroot het potentieel van op platinaselenide gebaseerde tweedimensionale materialen voor toekomstige toepassingen in opto-elektronische apparaten en logische schakelingen.
Het gerelateerde werk wordt ondersteund door de National Natural Science Foundation of China.

Figuur 1 (a) Schematisch diagram van een terahertz-gepompt infraroodlichtdetectiesysteem. (b) Golfvorm van de terahertz-pompbron. (c) Reflectiespectra met en zonder terahertz-pompen.

Figuur 2 (a) Tweede harmonische spectrum van platinaselenide verkregen onder een optisch detectiesysteem met terahertz-pompende IR. (b) Vergelijking van het ultrakorte dynamische proces geëxtraheerd bij 725 nm met het kwadraat van de terahertz-golfvorm. (c) Intensiteit van het tweede harmonische signaal versus terahertz-veldsterkte. (d) Polarisatiekarakter van de tweede harmonische signaalsterkte.

Figuur 3 (a) Transmissie van platinaselenidefilm versus terahertzveldsterkte. (b) Geleidbaarheid van platinaselenide versus terahertzveldsterkte.