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层间耦合在双层过渡金属硫族化合物二次谐波产生中的作用

计算物理 2022-02-02 v1 材料科学

摘要

关于弱层间耦合在二维范德瓦耳斯(vdW)体系二次谐波产生(SHG)效应中的作用所知甚少。本文以同质双层 MoS2/MoS2MoS_2/MoS_2 和异质双层 MoS2/MoSe2MoS_2/MoSe_2 为典型例子,利用第一性原理计算系统研究了它们的 SHG 极化率随层间跳跃强度的变化。对于 MoS2/MoS2MoS_2/MoS_2MoS2/MoSe2MoS_2/MoSe_2 在零频极限下的 SHG,尽管 tint 增大可增强层间光学跃迁(IOT)强度,但 G 点附近增大的能带排斥最终使其 SHG 值减小;tint 越大,SHG 响应越小。对于 MoS2/MoSe2MoS_2/MoSe_2 在低光子能量区域的 SHG 谱,与 MoS2/MoS2MoS_2/MoS_2 相反,其峰值对可变 tint 非常敏感,这是由于在能带边缘起主导作用的强 tintt_{int} 依赖的 IOT;tint 越大,SHG 越大。对于 MoS2/MoS2MoS_2/MoS_2 在高光子能量区域的 SHG,与 MoS2/MoSe2MoS_2/MoSe_2 相比,由于能带嵌套效应减小更多,其峰值随 tintt_{int} 增大以更显著的方式下降。我们的研究不仅能成功解释不同双层过渡金属硫族化合物在可变 tint 下不同 SHG 响应的疑难实验观测,也可能为在 vdW 体系中设计可控 SHG 效应提供一般性理解。

关键词

引用

@article{arxiv.2112.10080,
  title  = {Role of Interlayer Coupling in the Second Harmonic Generation of Bilayer Transition-metal Dichalcogenides},
  author = {Xiao Jiang and Lei Kang and Bing Huang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2112.10080},
  year   = {2022}
}