Van der Waals 铁电材料 NbOI₂ 中高阶谐波生成的高效研究
材料科学
2026-01-30 v1 强关联电子
光学
摘要
层状 NbOX₂ (X=Cl、Br、I) 作为 van der Waals 族铁电材料，表现出内在铁电性和显著的非线性光学响应，具有广阔的集成纳米光子学应用前景。虽然已有研究聚焦于材料强大的二阶非线性响应，但高阶非线性响应仍主要未被探索。本文采用高阶谐波生成 (HHG) 光谱技术系统研究 NbOI₂。在中心波长约为 4 μm 的中红外激光场作用下， NbOI₂ 在峰强度仅为 0.4 TW/cm² 时，产生高度各向异性的奇次与偶次谐波，最高可达 16 阶，超出材料带隙。无论是 bulk 形式还是片状 NbOI₂，都表现出从近红外到深紫外波段的显著谐波发射，整体转换效率显著高于已知材料。偏振解析测量显示，偶次谐波始终与晶体极轴方向一致，独立于驱动场的取向；而奇次谐波则受动态影响。第一性原理计算表明，与珀ier 二聚化相关的平坦价带通过电子相关性效应显著增强了 HHG 效率。这些发现为 van der Waals 铁电材料的 HHG 研究提供了新视角，促进了紧凑型可调谐量子光源的开发。
引用
@article{arxiv.2601.21273,
title = {Efficient high-harmonic generation in van der Waals ferroelectric NbOI$_2$ crystals},
author = {Tianchen Hu and Feng Li and Junhan Huang and Chen Qian and Ruoxuan Ding and Hao Wang and Qiaomei Liu and Qiong Wu and Ruifeng Lu and Chunmei Zhang and Nanlin Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.21273},
year = {2026}
}