缺陷工程调控二维黄书石的层依赖非线性光学响应以实现高效光限
光学
2025-08-14 v2 材料科学
摘要
二维材料的光学-物质相互作用因其独特的光学与电子性质而引发广泛关注。近期，硅酸盐类材料作为新型二维材料涌现，但其非线性光学性质仍鲜有探索。本研究利用 450 nm 脉冲激光激发，展示二维黄书石（muscovite）的层依赖非线性吸收与光学限性能。两光子吸收（TPA）系数对层数与激光强度高度敏感，在 68 GW cm⁻² 峰值强度下，多层结构的 TPA 系数为 (3.91±0.06)×10³ cm GW⁻¹，而单层极限提升至 (6.94±0.17)×10⁵ cm GW⁻¹，凸显层依赖性强化效应。此外，单层黄书石光学限阈值为 1.46 mJ cm⁻²，优于石墨及其他二维硫化物。这种增强的 TPA 源于量子 confined效应及固有晶格缺陷促成非线性光学跃迁。密度泛函理论表明，液相分离过程破坏钾间层并诱导氧空位，产生中间能级显著提升 TPA。这些发现为基于二维硅酸盐的低脉冲强度、高效率光限器设计开辟了新路径。
引用
@article{arxiv.2507.14786,
title = {Defect Engineered Layer Dependent Nonlinear Optical Response in Two Dimensional Muscovite for Efficient Optical Limiting},
author = {Dipanwita Mitra and Guilherme S. L. Fabris and Raphael Benjamim and Mateus M. Ferrer and Marcelo Lopes Pereira Junior and Riya Sadhukhan and Dipak Kumar Goswami and Gelu Costin and Douglas S. Galvão and Chandra Sekhar Tiwary and Prasanta Kumar Dattaa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.14786},
year = {2025}
}