SIPM faz progresso no estudo do comportamento não linear induzido por terahertz forte do seleneto de platina

Recentemente, uma equipe de pesquisa do State Key Laboratory of Strong-Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS), fez progressos no estudo do comportamento não linear e mecanismo do seleneto de platina na banda terahertz. A equipe investigou sistematicamente as características espectrais e de intensidade do diseleneto de platina sob forte excitação de pulso terahertz, revelando dois processos não lineares dominados pelas partes real e imaginária da polarizabilidade não linear. Os resultados relacionados são apresentados como "Terahertz-triggered ultrafast nonlinear optical activities in two-dimensional centrossymmetric PtSe2" em Optics Letters.
Terahertz é uma região do espectro eletromagnético entre a óptica de ondas milimétricas e infravermelha, e explorar materiais potenciais para aplicações na banda de terahertz é essencial para o desenvolvimento da tecnologia de terahertz. O seleneto de platina semimetálico topológico bidimensional demonstrou excelente desempenho na geração e modulação de terahertz graças às suas propriedades de resposta óptica e optoeletrônica de banda larga. No entanto, ainda há uma falta de estudos sistemáticos sobre as propriedades ópticas não lineares fundamentais do seleneto de Pt sob fortes efeitos de terahertz. Portanto, é de grande importância explorar os fenômenos não lineares e os mecanismos intrínsecos do seleneto de platina gerado no domínio terahertz.
Neste estudo, a equipe de pesquisa realizou um estudo da interação de pulsos de terahertz com filmes finos de seleneto de platina usando tecnologia de fotosonda infravermelha de bombeamento de terahertz ultrarrápida. O pulso forte de terahertz quebra o centro de inversão de simetria do seleneto de platina por polarização não linear e irradia um forte sinal de segundo harmônico usando a parte real de sua taxa de polarização não linear. A escala de tempo deste sinal de segundo harmônico é comparável à do pulso de terahertz e tem altas relações sinal-ruído e comutação, confirmando que esta propriedade pode ser aplicada à modulação de terahertz e portas lógicas. Por outro lado, a condutividade do seleneto de platina é submetida à forte modulação de terahertz e exibe absorção não linear aprimorada devido à parte imaginária de polarizabilidade não linear. Este trabalho revela a natureza não linear do seleneto de platina na região de terahertz, realiza a modulação transitória da simetria de inversão reversível do seleneto de platina e amplia o potencial dos materiais bidimensionais baseados em seleneto de platina para futuras aplicações em dispositivos optoeletrônicos e circuitos lógicos.
O trabalho relacionado é apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China.

Fig. 1 (a) Diagrama esquemático do sistema de detecção de luz infravermelha bombeada por terahertz. (b) Forma de onda da fonte de bombeamento de terahertz. (c) Espectros de refletância com e sem bombeamento de terahertz.

Fig. 2 (a) Espectro de segundo harmônico de seleneto de platina obtido sob sistema de detecção óptica de infravermelho por bombeamento de terahertz. (b) Comparação do processo dinâmico ultrarrápido extraído a 725 nm com o quadrado da forma de onda de terahertz. (c) Intensidade do sinal de segundo harmônico versus intensidade de campo de terahertz. (d) Natureza de polarização da intensidade do sinal de segundo harmônico.

Fig. 3 (a) Transmitância do filme de seleneto de platina versus intensidade de campo de terahertz. (b) Condutividade do seleneto de platina versus intensidade de campo de terahertz.