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大咖來襲!UCLA段鑲鋒團隊最新Matter!

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第一作者:Boxuan Zhou,?Jin Ho Kang
通訊作者:段鑲鋒
通訊單位:加州大學洛杉磯分校(UCLA)
論文速覽

二次諧波生成(SHG)是典型的非線性光學(NLO)過程,在激光頻率轉換中具有重要應用。單層二硫化鉬(MoS2)的二階非線性光學系數(??(2))優于大多數傳統非線性光學材料,但在多層中由于中心對稱性的恢復而消失,嚴重損害了通常與厚度的平方成正比的SHG。

本論文報告了一種可擴展的單層MoS2薄膜的組裝方法,這些薄膜保留了非中心對稱性,展示了單層MoS2的固有非線性光學(NLO)易感性以及可調節的光學截面。通過SHG研究揭示了厚度依賴的超線性SHG,極大超過了單層MoS2和GaAs單晶。
圖文導讀

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圖1:BM-MoS2薄膜的制備過程和SHG增強的原理圖

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圖2:BM-MoS2薄膜的制備和表征

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圖3:BM-MoS2薄膜的SHG性能

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圖4:BM-MoS2薄膜厚度依賴的SHG和電磁模擬
總結展望
本研究成功開發了新型的BM-MoS2薄膜,該薄膜在保留單層MoS2的固有非線性光學特性的同時,顯著提高了光學截面,實現了線性和非線性光子產生的巨大增強。特別是,BM-MoS2薄膜的SHG增強超過了單層MoS2兩個數量級以上,比GaAs單晶高出21倍。
研究還展示了如何將2D單層材料的固有優勢有效地應用于大面積塊體薄膜中,實現了可擴展的光學深度和橫向面積,對于實際技術應用至關重要。此外,BM-MoS2薄膜可以通過各種大面積涂覆技術快速生產,為未來創造多樣化的非線性光學功能提供了可能性,為利用2D材料制造超薄、高效、成本效益高的NLO設備開辟了可行的途徑。
文獻信息
標題:Giant second harmonic generation in bulk monolayer MoS2 thin films
期刊:Matter
DOI:10.1016/j.matt.2024.04.043

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