来自单层 Janus 拓扑半导体的巨室温非线性
介观与纳米尺度物理
2023-04-04 v1 光学
摘要
非线性光学材料具有广泛应用，从太赫兹与中红外探测到能量收集。近来，非线性光学响应与拓扑性质（如贝里曲率与量子度量张量）之间的关联激发了极大兴趣。在此，我们报道了一种新兴非中心对称二维拓扑材料——1T' 相 Janus 过渡金属硫族化物中的巨室温非线性，其通过先进的原子层置换方法合成。高次谐波产生、太赫兹发射谱与第二谐波产生测量一致地揭示了 1T' MoSSe 中太赫兹频段非线性的数量级增强（例如，第 18 阶谐波产生高于 2H MoS 的 50 倍；太赫兹发射高于 2H MoS 的 20 倍）。我们阐明，此类巨大的非线性光学响应源于拓扑能带混合以及 Janus 结构导致的强反演对称性破缺。我们的工作为设计具有大非线性的材料确立了通用方案，并预示了拓扑材料在单层极限下光电子学中的应用。这种二维形式的拓扑材料也构成了一个独特平台，用于考察反常高次谐波产生的起源，并有望作为可扩展阿秒源的构建单元。
引用
@article{arxiv.2304.00750,
title = {Giant room-temperature nonlinearities from a monolayer Janus topological semiconductor},
author = {Jiaojian Shi and Haowei Xu and Christian Heide and Changan HuangFu and Chenyi Xia and Felipe de Quesada and Hongzhi Shen and Tianyi Zhang and Leo Yu and Amalya Johnson and Fang Liu and Enzheng Shi and Liying Jiao and Tony Heinz and Shambhu Ghimire and Ju Li and Jing Kong and Yunfan Guo and Aaron M. Lindenberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.00750},
year = {2023}
}
备注
22 pages, 4 figures