金刚石中由光子拖曳效应诱导的巨幅超快光电流及其在非线性光子学中的应用
光学
2023-09-22 v1
摘要
金刚石凭借其独特的热学、光学和力学性质，正成为面向未来片上非线性光子学与量子光学的极具吸引力的第三代宽禁带半导体。然而，金刚石中由二阶非线性光学效应在带隙以下激发所产生的光驱动电流仍具挑战性。本文利用太赫兹(THz)发射光谱在化学气相沉积(CVD)金刚石中观测到一种巨幅二阶非线性光电流。该超快光电流源于光子拖曳效应(PDE)，即在飞秒激光激发下发生独特的亚带隙π-π*跃迁后，入射光子的动量转移至CVD金刚石丰富晶界处的载流子。特别地，在椭圆偏振光激发下，圆偏振与线偏振PDE对太赫兹生成的相互作用得以阐明与区分。此外，这些载流子的皮秒超快动力学也通过红外光谱得到验证。得益于光子拖曳诱导的巨幅超快光电流，CVD金刚石相较已报道的碳同素异形体呈现出最高的太赫兹发射效率，从而将金刚石非线性光子学的新功能拓展至片上太赫兹器件。
引用
@article{arxiv.2309.11938,
title = {Giant photon-drag-induced ultrafast photocurrent in diamond for nonlinear photonics},
author = {Xinyi Xue and Wanyi Du and Wei Tao and Yuanyuan Huang and Zhen Lei and Lipeng Zhu and Yuxiao Zou and Ying Liu and Gangqin Liu and Changzhi Gu and Yunliang Li and Baogang Quan and Xinlong Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.11938},
year = {2023}
}
备注
25 pages,5 figures, article