SIPM napreduje u proučavanju nelinearnog ponašanja platinastog selenida izazvanog jakim terahercima

Nedavno je istraživački tim iz Državnog ključnog laboratorija za fiziku lasera jakog polja, Šangajskog instituta za optiku i precizne strojeve (SIPM), Kineske akademije znanosti (CAS), postigao napredak u proučavanju nelinearnog ponašanja i mehanizma platine. selenid u terahercnom pojasu. Tim je sustavno istraživao karakteristike spektra i intenziteta platina diselenida pod jakim pobuđivanjem terahercnog pulsa, otkrivajući dva nelinearna procesa kojima dominiraju stvarni i imaginarni dijelovi nelinearne polarizabilnosti. Povezani rezultati predstavljeni su kao "ultrabrze nelinearne optičke aktivnosti izazvane terahercima u dvodimenzionalnom centrosimetričnom PtSe2" u Optics Letters.
Teraherc je područje elektromagnetskog spektra između milimetarskih valova i infracrvene optike, a istraživanje potencijalnih materijala za primjenu u teraherc pojasu ključno je za razvoj teraherc tehnologije. Dvodimenzionalni topološki semimetalni selenid platine pokazao je izvrsnu izvedbu u generiranju i modulaciji teraherca zahvaljujući svojim svojstvima širokopojasnog optičkog i optoelektroničkog odziva. Međutim, još uvijek nedostaju sustavna istraživanja temeljnih nelinearnih optičkih svojstava Pt selenida pod jakim terahercnim učincima. Stoga je od velike važnosti istražiti nelinearne fenomene i intrinzične mehanizme selenida platine generiranog u domeni teraherca.
U ovoj je studiji istraživački tim proveo studiju interakcije terahercnih impulsa s tankim filmovima platina selenida koristeći ultrabrzu tehnologiju infracrvene fotosonde s terahercnim pumpanjem. Snažni terahercni puls razbija inverzni centar simetrije platinskog selenida nelinearnom polarizacijom i zrači jak signal drugog harmonika koristeći realni dio svoje nelinearne brzine polarizacije. Vremenska skala ovog signala drugog harmonika usporediva je s onom terahercnog pulsa i ima visoke omjere signal/šum i sklopke, što potvrđuje da se ovo svojstvo može primijeniti na terahercnu modulaciju i logička vrata. S druge strane, vodljivost selenida platine podvrgnuta je snažnoj teraherc modulaciji i pokazuje povećanu nelinearnu apsorpciju zbog imaginarnog dijela nelinearne polarizabilnosti. Ovaj rad otkriva nelinearnu prirodu selenida platine u području teraherca, ostvaruje prolaznu reverzibilnu modulaciju simetrije inverzije selenida platine i proširuje potencijal dvodimenzionalnih materijala na bazi selenida platine za buduće primjene u optoelektroničkim uređajima i logičkim sklopovima.
Povezani rad podupire Nacionalna zaklada za prirodne znanosti Kine.

Slika 1 (a) Shematski dijagram sustava detekcije infracrvenog svjetla s teraherc pumpom. (b) Valni oblik izvora teraherc pumpe. (c) Spektri refleksije sa i bez teraherc pumpanja.

Slika 2 (a) Spektar drugog harmonika platinskog selenida dobiven pod teraherc pumping-IR optičkim sustavom detekcije. (b) Usporedba ultrabrzog dinamičkog procesa ekstrahiranog na 725 nm s kvadratom valnog oblika teraherca. (c) Intenzitet signala drugog harmonika u odnosu na jakost polja teraherca. (d) Polarizacijska priroda snage signala drugog harmonika.

Slika 3 (a) Transmitancija filma platina selenida u odnosu na jakost polja teraherca. (b) Vodljivost platinastog selenida u odnosu na jakost polja teraherca.