SIPM, 백금 셀레나이드의 강력한 테라헤르츠 유도 비선형 거동 연구에서 진전

최근 중국과학원(CAS) 상하이 광학 및 정밀기계 연구소(SIPM)의 강장 레이저 물리학 국가중점실험실 연구팀은 테라헤르츠 대역에서 백금 셀레나이드의 비선형 거동 및 메커니즘에 대한 연구에서 진전을 이루었습니다. 연구팀은 강한 테라헤르츠 펄스 여기 하에서 백금 디셀레나이드의 스펙트럼 및 강도 특성을 체계적으로 조사하여 비선형 편광도의 실수부와 허수부가 지배하는 두 가지 비선형 프로세스를 밝혀냈습니다. 관련 결과는 Optics Letters에 "2차원 중심대칭 PtSe2에서 테라헤르츠 트리거 초고속 비선형 광학 활동"으로 발표되었습니다.
테라헤르츠는 밀리미터파와 적외선 광학 사이의 전자기 스펙트럼 영역이며, 테라헤르츠 대역에서 응용할 수 있는 잠재적인 소재를 탐색하는 것은 테라헤르츠 기술 개발에 매우 ​​중요합니다. 2차원 위상 반금속 백금 셀레나이드는 광대역 광학 및 광전자 응답의 특성 덕분에 테라헤르츠 생성 및 변조에서 우수한 성능을 보였습니다. 그러나 강한 테라헤르츠 효과 하에서 백금 셀레나이드의 기본적인 비선형 광학 특성에 대한 체계적인 연구는 아직 부족합니다. 따라서 테라헤르츠 영역에서 생성된 백금 셀레나이드의 비선형 현상과 내재적 메커니즘을 탐색하는 것은 매우 중요합니다.
이 연구에서 연구팀은 초고속 테라헤르츠 펌핑-적외선 광탐침 기술을 사용하여 테라헤르츠 펄스와 백금 셀레나이드 박막의 상호작용에 대한 연구를 수행했습니다. 강한 테라헤르츠 펄스는 비선형 편광으로 백금 셀레나이드의 반전 대칭 중심을 깨고 비선형 편광 속도의 실수 부분을 사용하여 강한 2차 고조파 신호를 방출합니다. 이 2차 고조파 신호의 시간 척도는 테라헤르츠 펄스와 비슷하며 신호 대 잡음 비와 스위칭 비가 높아 이 특성이 테라헤르츠 변조 및 논리 게이트에 적용될 수 있음을 확인했습니다. 반면, 백금 셀레나이드의 전도도는 강한 테라헤르츠 변조를 받고 비선형 편광 허수부로 인해 향상된 비선형 흡수를 보입니다. 이 연구는 테라헤르츠 영역에서 백금 셀레나이드의 비선형적 특성을 밝히고, 백금 셀레나이드의 과도 가역적 반전 대칭 변조를 실현하며, 광전자 소자 및 논리 회로 분야에서 미래 응용을 위한 백금 셀레나이드 기반 2차원 소재의 잠재력을 확대합니다.
해당 연구는 중국 국가자연과학기금위원회의 지원을 받았습니다.

그림 1 (a) 테라헤르츠 펌핑 적외선 광 검출 시스템의 개략도. (b) 테라헤르츠 펌프 소스의 파형. (c) 테라헤르츠 펌핑 여부에 따른 반사 스펙트럼.

그림 2 (a) 테라헤르츠 펌핑-IR 광학 검출 시스템에서 얻은 백금 셀레나이드의 2차 고조파 스펙트럼. (b) 725nm에서 추출한 초고속 동적 프로세스와 테라헤르츠 파형의 제곱의 비교. (c) 2차 고조파 신호 강도 대 테라헤르츠 전계 강도. (d) 2차 고조파 신호 강도의 편광 특성.

그림 3 (a) 테라헤르츠 전계 강도에 따른 백금 셀레나이드 필름의 투과율. (b) 테라헤르츠 전계 강도에 따른 백금 셀레나이드 전도도.