SIPM đạt được tiến bộ trong nghiên cứu về hành vi phi tuyến tính mạnh mẽ do Terahertz gây ra của Platinum Selenide

Gần đây, một nhóm nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm trọng điểm nhà nước về Vật lý laser trường mạnh, Viện Quang học và Máy móc chính xác Thượng Hải (SIPM), Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS), đã đạt được tiến bộ trong nghiên cứu về hành vi và cơ chế phi tuyến tính của platin selenide trong dải terahertz. Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu một cách có hệ thống các đặc điểm quang phổ và cường độ của platin diselenide dưới sự kích thích xung terahertz mạnh, phát hiện ra hai quá trình phi tuyến tính do các phần thực và phần ảo của độ phân cực phi tuyến tính chi phối. Các kết quả liên quan được trình bày dưới dạng "Hoạt động quang học phi tuyến tính cực nhanh do terahertz kích hoạt trong PtSe2 tâm đối xứng hai chiều" trong Optics Letters.
Terahertz là một vùng của quang phổ điện từ giữa quang học sóng milimet và hồng ngoại, và việc khám phá các vật liệu tiềm năng cho các ứng dụng trong băng tần terahertz là rất quan trọng đối với sự phát triển của công nghệ terahertz. Selenua platin bán kim loại tôpô hai chiều đã cho thấy hiệu suất tuyệt vời trong việc tạo ra và điều chế terahertz nhờ các đặc tính của phản ứng quang học băng thông rộng và quang điện tử. Tuy nhiên, vẫn còn thiếu các nghiên cứu có hệ thống về các đặc tính quang học phi tuyến tính cơ bản của selenua Pt dưới các hiệu ứng terahertz mạnh. Do đó, việc khám phá các hiện tượng phi tuyến tính và cơ chế nội tại của selenua platin được tạo ra trong miền terahertz có ý nghĩa rất lớn.
Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu về sự tương tác của các xung terahertz với màng mỏng selenua bạch kim bằng công nghệ đầu dò quang hồng ngoại bơm terahertz cực nhanh. Xung terahertz mạnh phá vỡ tâm đối xứng đảo ngược của selenua bạch kim bằng phân cực phi tuyến tính và phát ra tín hiệu sóng hài bậc hai mạnh bằng phần thực của tốc độ phân cực phi tuyến tính của nó. Thang thời gian của tín hiệu sóng hài bậc hai này tương đương với thang thời gian của xung terahertz và có tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu và chuyển mạch cao, xác nhận rằng tính chất này có thể được áp dụng cho điều chế terahertz và cổng logic. Mặt khác, độ dẫn điện của selenua bạch kim chịu sự điều chế terahertz mạnh và thể hiện sự hấp thụ phi tuyến tính tăng cường do phần ảo phân cực phi tuyến tính. Công trình này cho thấy bản chất phi tuyến tính của platin selenua trong vùng terahertz, hiện thực hóa điều chế đối xứng đảo ngược có thể đảo ngược tạm thời của platin selenua và mở rộng tiềm năng của vật liệu hai chiều dựa trên platin selenua cho các ứng dụng trong tương lai trong các thiết bị quang điện tử và mạch logic.
Công trình liên quan này được hỗ trợ bởi Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc.

Hình 1 (a) Sơ đồ hệ thống phát hiện ánh sáng hồng ngoại được bơm terahertz. (b) Dạng sóng của nguồn bơm terahertz. (c) Phổ phản xạ có và không có bơm terahertz.

Hình 2 (a) Phổ hài bậc hai của selenua platin thu được dưới hệ thống phát hiện quang học IR bơm terahertz. (b) So sánh quá trình động cực nhanh được trích xuất ở 725 nm với bình phương của dạng sóng terahertz. (c) Cường độ tín hiệu hài bậc hai so với cường độ trường terahertz. (d) Bản chất phân cực của cường độ tín hiệu hài bậc hai.

Hình 3 (a) Độ truyền dẫn của màng selenua platin so với cường độ trường terahertz. (b) Độ dẫn điện của selenua platin so với cường độ trường terahertz.