通过高通量筛选加速发现具有大位移电流的红外非线性光学材料
材料科学
2025-12-05 v1
摘要
发现具有强位移电流响应的非线性光学(NLO)材料，特别是在红外(IR)波段，对下一代光电子学至关重要，但在实验和理论中仍极具挑战性，目前仍主要依赖逐案研究。本文采用高通量筛选策略，对Materials Project数据库(>154,000种材料)应用多步过滤，筛选出2,519种候选材料进行详细的第一性原理评估。从这些计算中，我们识别出32种具有强位移电流响应(σ > 100 μA/V²)的NLO材料。我们的工作揭示具有C3v对称性的层状结构和重p区元素(如Te、Sb)在增强位移电流方面具有明显优势。更重要的是，这些化合物中有9种的位移电流响应峰值出现在IR区域，最强达到616 μA/V²，在红外光电探测、传感和能量收集等领域具有显著应用潜力。除了识别有前景的候选材料外，本工作还建立了NLO响应的全面高质量第一性原理数据集，为未来AI驱动的筛选和高性能NLO材料的加速发现奠定了坚实基础，如原型机器学习应用所展示的。
引用
@article{arxiv.2512.04717,
title = {Accelerating discovery of infrared nonlinear optical materials with large shift current via high-throughput screening},
author = {Aiqin Yang and Dian Jin and Mingkang Liu and Daye Zheng and Qi Wang and Qiangqiang Gu and Jian-Hua Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.04717},
year = {2025}
}