SIPM compie progressi nello studio del comportamento non lineare indotto da forti terahertz del seleniuro di platino

Di recente, un team di ricerca dello State Key Laboratory of Strong-Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS), ha compiuto progressi nello studio del comportamento non lineare e del meccanismo del seleniuro di platino nella banda terahertz. Il team ha sistematicamente studiato le caratteristiche spettrali e di intensità del diselenuro di platino sotto forte eccitazione a impulsi terahertz, rivelando due processi non lineari dominati dalle parti reale e immaginaria della polarizzabilità non lineare. I risultati correlati sono presentati come "Terahertz-triggered ultrafast nonlinear optical activities in two-dimensional centrosymmetric PtSe2" in Optics Letters.
Il terahertz è una regione dello spettro elettromagnetico tra l'ottica a onde millimetriche e quella a infrarossi, e l'esplorazione di potenziali materiali per applicazioni nella banda del terahertz è fondamentale per lo sviluppo della tecnologia del terahertz. Il seleniuro di platino semimetallico topologico bidimensionale ha mostrato eccellenti prestazioni nella generazione e modulazione del terahertz grazie alle sue proprietà di risposta ottica e optoelettronica a banda larga. Tuttavia, mancano ancora studi sistematici sulle proprietà ottiche non lineari fondamentali del seleniuro di Pt sotto forti effetti del terahertz. Pertanto, è di grande importanza esplorare i fenomeni non lineari e i meccanismi intrinseci del seleniuro di platino generato nel dominio del terahertz.
In questo studio, il team di ricerca ha condotto uno studio sull'interazione di impulsi terahertz con film sottili di seleniuro di platino utilizzando la tecnologia di fotosonda a infrarossi con pompaggio terahertz ultraveloce. Il forte impulso terahertz rompe il centro di inversione della simmetria del seleniuro di platino mediante polarizzazione non lineare e irradia un forte segnale di seconda armonica utilizzando la parte reale della sua velocità di polarizzazione non lineare. La scala temporale di questo segnale di seconda armonica è paragonabile a quella dell'impulso terahertz e ha elevati rapporti segnale/rumore e di commutazione, confermando che questa proprietà può essere applicata alla modulazione terahertz e alle porte logiche. D'altra parte, la conduttività del seleniuro di platino è soggetta a una forte modulazione terahertz e mostra un assorbimento non lineare migliorato a causa della parte immaginaria della polarizzabilità non lineare. Questo lavoro rivela la natura non lineare del seleniuro di platino nella regione del terahertz, realizza la modulazione di simmetria di inversione reversibile transitoria del seleniuro di platino e amplia il potenziale dei materiali bidimensionali a base di seleniuro di platino per future applicazioni in dispositivi optoelettronici e circuiti logici.
Il lavoro correlato è sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China.

Fig. 1 (a) Diagramma schematico del sistema di rilevamento della luce infrarossa pompata al terahertz. (b) Forma d'onda della sorgente di pompaggio al terahertz. (c) Spettri di riflettanza con e senza pompaggio al terahertz.

Fig. 2 (a) Spettro della seconda armonica del seleniuro di platino ottenuto con un sistema di rilevamento ottico IR a pompaggio terahertz. (b) Confronto del processo dinamico ultraveloce estratto a 725 nm con il quadrato della forma d'onda terahertz. (c) Intensità del segnale della seconda armonica rispetto all'intensità del campo terahertz. (d) Natura di polarizzazione dell'intensità del segnale della seconda armonica.

Fig. 3 (a) Trasmittanza del film di seleniuro di platino in funzione dell'intensità del campo terahertz. (b) Conduttività del seleniuro di platino in funzione dell'intensità del campo terahertz.