单层黑磷的强场非线性光学性质

在过去几年中，原子级薄层黑磷（BP）已被证明是一种引人入胜的新型二维材料，因其在新型纳米电子学和纳米光子学应用中的前景而备受关注，这得益于其许多独特性质，如直接且广泛可调的带隙、高载流子迁移率以及显著的内在面内各向异性。然而，其在强场激发下的重要极端非线性行为和载流子超快动力学迄今尚未被揭示。在此，我们通过第一性原理模拟报道了单层 BP 中的非微扰高次谐波产生（HHG）。我们表明 BP 展现出非凡的 HHG 性质，在 HHG 截止能量和光谱强度方面，相对于三类受到深入研究的二维材料（即半金属石墨烯、半导体 MoS$_2$ 和绝缘六方氮化硼）具有明显优势。本研究将 BP 当前研究活动的范围推进到一个新 regime，暗示其在极紫外和阿秒纳米光子学应用中的光明前景，也为研究这种新兴材料的强场和超快载流子动力学打开了大门。