SIPM gjør fremskritt i studiet av sterk Terahertz-indusert ikke-lineær oppførsel av platinaselenid

Nylig har et forskerteam fra State Key Laboratory of Strong-Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS), gjort fremskritt i studiet av den ikke-lineære oppførselen og mekanismen til platina selenid i terahertz-båndet. Teamet undersøkte systematisk spektral- og intensitetskarakteristikkene til platinadiselenid under sterk terahertz-pulseksitasjon, og avslørte to ikke-lineære prosesser dominert av de virkelige og imaginære delene av den ikke-lineære polariserbarheten. De relaterte resultatene er presentert som "Terahertz-utløste ultraraske ikke-lineære optiske aktiviteter i todimensjonal sentrosymmetrisk PtSe2" i Optics Letters.
Terahertz er et område av det elektromagnetiske spekteret mellom millimeterbølge og infrarød optikk, og å utforske potensielle materialer for applikasjoner i terahertz-båndet er avgjørende for utviklingen av terahertz-teknologi. Det todimensjonale topologiske semimetalliske platinaselenidet har vist utmerket ytelse i terahertz-generering og modulering takket være egenskapene til bredbåndsoptisk og optoelektronisk respons. Imidlertid er det fortsatt mangel på systematiske studier på de grunnleggende ikke-lineære optiske egenskapene til Pt-selenid under sterke terahertz-effekter. Derfor er det av stor betydning å utforske de ikke-lineære fenomenene og de iboende mekanismene til platinaselenid generert i terahertz-domenet.
I denne studien utførte forskerteamet en studie av interaksjonen mellom terahertz-pulser og platinaselenid-tynne filmer ved bruk av ultrarask terahertz-pumpe-infrarød fotoprobe-teknologi. Den sterke terahertz-pulsen bryter inversjonssenteret for symmetri av platinaselenid ved ikke-lineær polarisering og utstråler et sterkt andre harmonisk signal ved å bruke den reelle delen av dens ikke-lineære polarisasjonshastighet. Tidsskalaen til dette andre harmoniske signalet er sammenlignbart med terahertz-pulsen og har høye signal-til-støy- og svitsjforhold, noe som bekrefter at denne egenskapen kan brukes på terahertz-modulasjon og logiske porter. På den annen side er konduktiviteten til platinaselenid utsatt for sterk terahertz-modulasjon og viser forbedret ikke-lineær absorpsjon på grunn av den ikke-lineære polariserbarheten imaginære delen. Dette arbeidet avslører den ikke-lineære naturen til platinaselenid i terahertz-regionen, realiserer den forbigående reversible inversjonssymmetrimodulasjonen av platinaselenid, og utvider potensialet til platinaselenidbaserte todimensjonale materialer for fremtidige applikasjoner i optoelektroniske enheter og logiske kretser.
Det relaterte arbeidet er støttet av National Natural Science Foundation of China.

Fig. 1 (a) Skjematisk diagram av terahertz-pumpet-infrarødt lysdeteksjonssystem. (b) Bølgeform for terahertz-pumpekilde. (c) Refleksspektra med og uten terahertz-pumping.

Fig. 2 (a) Andre harmoniske spektrum av platinaselenid oppnådd under terahertz pumping-IR optisk deteksjonssystem. (b) Sammenligning av den ultraraske dynamiske prosessen ekstrahert ved 725 nm med kvadratet av terahertz-bølgeformen. (c) Andre harmoniske signalintensitet versus terahertz feltstyrke. (d) Polarisasjonsarten til den andre harmoniske signalstyrken.

Fig. 3 (a) Transmittans av platinaselenidfilm versus terahertz-feltstyrke. (b) Platina selenid ledningsevne versus terahertz feltstyrke.