通过相位工程实现 Bi$_2$O$_2$Se 中巨型二次谐波产生
材料科学
2024-07-29 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
具有显著二次谐波产生（SHG）响应的二维材料为未来的芯片级非线性光学提供了广阔前景。具有巨型 SHG 响应和环境稳定性的相关材料长期以来一直是亟待寻找的目标。本文展示了在对 BiOSe（BOS）施加单轴应变下实现的巨大的 SHG。应变下 20 nm 厚 BOS 薄膜的 SHG 信号超过了厚度相似的 NbOI 和 NbOCl，分别高出一个数量级，且比单层 MoS 高出四个数量级，导致第二阶非线性极化率达到约 1 nm V。值得注意的是，应变使得该材料的铁电相变温度在室温附近连续可调。 Consequently，通过应变或热调制实现了约六个数量级的 SHG 可调性。这股巨大的 SHG 起源于布洛赫波函数几何相位，结合本材料在多种方法下的高度可调性（该 2D 半导体具有良好的空气稳定性），为设计芯片级可开关的非线性光学器件开辟了新的可能性。
关键词
引用
@article{arxiv.2407.18458,
title = {Phase engineering of giant second harmonic generation in Bi$_2$O$_2$Se},
author = {Zhefeng Lou and Yingjie Zhao and Zhihao Gong and Ziye Zhu and Mengqi Wu and Tao Wang and Jialu Wang and Haoyu Qi and Huakun Zuo and Zhuokai Xu and Jichuang Shen and Zhiwei Wang and Lan Li and Shuigang Xu and Wei Kong and Wenbin Li and Xiaorui Zheng and Hua Wang and Xiao Lin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.18458},
year = {2024}
}