狄拉克半金属及半导体 PtSe2 中层数可控的非线性太赫兹谷电子学
材料科学
2023-04-06 v1
摘要
二硒化铂（PtSe2）是一种在太赫兹（THz）频段极具前景的二维（2D）材料，因为与其他过渡金属硫族化合物（TMDs）不同，其带隙可随原子层数从近红外半导体唯一地调谐至半金属。这赋予该材料可经层数工程化的独特 THz 光子特性。在此，我们展示通过超快光电流的产生与能带谷的工程设计，可在晶圆级多晶 PtSe2 中实现从单层到块体的受控 THz 非线性。这结合 PtSe2 层与衬底的相互作用以破缺材料中心对称性，从而产生二阶非线性。进一步，我们展示层数依赖的圆二色性：超快电流的符员——进而所发射 THz 脉冲的相位——可通过激发不同能带谷来控制。特别地，我们展示半金属具有强二色性，而这在单层及少层半导体极限下缺失。通过详细的 DFT 模拟阐明了该 TMD 能带工程化的微观起源，并表明当 PtSe2 变为半金属且 K 谷可被激发时，圆二色性可控。除展示 PtSe2 作为通过层数可控光学非线性产生 THz 的有前景材料外，本工作开创了超越传统 TMDs 单层极限的新型圆二色性材料类，并影响从 THz 谷电子学、THz 自旋电子学到谐波生成的广泛领域。
引用
@article{arxiv.2304.02070,
title = {Atomic Layer-controlled Nonlinear Terahertz Valleytronics in Dirac Semi-metal and Semiconductor PtSe2},
author = {Minoosh Hemmat and Sabrine Ayari and Martin Micica and Hadrien Vergnet and Guo Shasha and Mehdi Arfaoui and Xuechao Yu and Daniel Vala and Adrien Wright and Kamil Postava and Juliette Mangeney and Francesca Carosella and Sihem Jaziri and Qi Jie Wang and Liu Zheng and Jerome Tignon and Robson Ferreira and Emmanuel Baudin and Sukhdeep Dhillon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.02070},
year = {2023}
}