SIPM dosahuje pokrok v štúdii silného nelineárneho správania selenidu platiny vyvolaného terahertzom

Nedávno výskumný tím zo Štátneho kľúčového laboratória silnej laserovej fyziky, Šanghajského inštitútu optiky a presných strojov (SIPM), Čínskej akadémie vied (CAS), pokročil v štúdiu nelineárneho správania a mechanizmu platiny. selenid v terahertzovom pásme. Tím systematicky skúmal spektrálne a intenzitné charakteristiky diselenidu platiny pri silnej terahertzovej pulznej excitácii, pričom odhalil dva nelineárne procesy, ktorým dominujú skutočné a imaginárne časti nelineárnej polarizovateľnosti. Súvisiace výsledky sú prezentované ako "Terahertzom spúšťané ultrarýchle nelineárne optické aktivity v dvojrozmernom centrosymmetrickom PtSe2" v Optics Letters.
Terahertz je oblasť elektromagnetického spektra medzi milimetrovou vlnovou a infračervenou optikou a skúmanie potenciálnych materiálov pre aplikácie v terahertzovom pásme je rozhodujúce pre vývoj terahertzovej technológie. Dvojrozmerný topologický semimetalický selenid platiny preukázal vynikajúci výkon pri generovaní a modulácii terahertzov vďaka svojim vlastnostiam širokopásmovej optickej a optoelektronickej odozvy. Stále však existuje nedostatok systematických štúdií o základných nelineárnych optických vlastnostiach selenidu Pt pri silných terahertzových účinkoch. Preto je veľmi dôležité preskúmať nelineárne javy a vnútorné mechanizmy selenidu platiny generovaného v terahertzovej doméne.
V tejto štúdii výskumný tím uskutočnil štúdiu interakcie terahertzových impulzov s tenkými filmami selenidu platiny pomocou technológie ultrarýchlej terahertzovej pumpy a infračervenej fotosondy. Silný terahertzový impulz naruší inverzný stred symetrie selenidu platiny nelineárnou polarizáciou a vyžaruje silný druhý harmonický signál využívajúci skutočnú časť jeho nelineárnej polarizačnej rýchlosti. Časový rozsah tohto druhého harmonického signálu je porovnateľný s časovým rozsahom terahertzového impulzu a má vysoké pomery signálu k šumu a spínacie pomery, čo potvrdzuje, že túto vlastnosť možno použiť na terahertzovú moduláciu a logické hradla. Na druhej strane, vodivosť selenidu platiny je vystavená silnej terahertzovej modulácii a vykazuje zvýšenú nelineárnu absorpciu vďaka imaginárnej časti nelineárnej polarizovateľnosti. Táto práca odhaľuje nelineárnu povahu selenidu platiny v terahertzovej oblasti, realizuje prechodnú reverzibilnú inverznú symetrickú moduláciu selenidu platiny a rozširuje potenciál dvojrozmerných materiálov na báze selenidu platiny pre budúce aplikácie v optoelektronických zariadeniach a logických obvodoch.
Súvisiace práce sú podporované Národnou nadáciou pre prírodné vedy v Číne.

Obr. 1 (a) Schematický diagram systému detekcie infračerveného svetla s terahertzovou pumpou. (b) Tvar vlny zdroja terahertzového čerpadla. (c) Spektrá odrazivosti s terahertzovým čerpaním a bez neho.

Obr. 2 (a) Spektrum druhej harmonickej selenidu platiny získaného terahertzovým čerpaním-IR optickým detekčným systémom. (b) Porovnanie ultrarýchleho dynamického procesu extrahovaného pri 725 nm s druhou mocninou terahertzovej vlny. (c) Intenzita signálu druhej harmonickej verzus terahertzová intenzita poľa. (d) Polarizačný charakter sily signálu druhej harmonickej.

Obr. 3 (a) Priepustnosť filmu selenidu platiny verzus terahertzová intenzita poľa. (b) Vodivosť selenidu platiny verzus terahertzová intenzita poľa.