二维碲烯红外非线性晶体

红外χ⁽²⁾达5.58 nm/V

区别于常规二维半导体，其χ⁽²⁾随波长增大而异常增强，在~2300 nm处达到5.58 nm/V，为已报道二维非线性材料中最优红外性能。

Fu, Qundong · Cong, Xin · Xu, Xiaodong · Zhu, Song · 赵晓续 · 刘胜 · Yao, Bingqing · Xu, Manzhang · Deng, Ya · Zhu, Chao · 王小玮 · 康黎星 · Zeng, Qingsheng · Miao-Ling, Lin · Wang, Xingli · Tang, Bijun · 杨剑群 · Dong, Zhili · Liu, Fucai · 熊启华 · 周家东 · Wang, Qijie · Liu Guangtong · Heng, Tan · Tay, Beng Kang · Liu, Zheng

Advanced Materials 2023

具体参数

二阶非线性系数 χ⁽²⁾

{'zh': '5.58', 'en': '5.58'} nm/V

技术优势

红外性能不降反升

碲烯的χ⁽²⁾随波长增大而异常增强，在2300 nm处达到5.58 nm/V，打破了常规二维半导体红外非线性响应减弱的趋势。

超低功率驱动

大的χ⁽²⁾使得连续波泵浦下也能实现高强度合频，显著降低了非线性转换对光源功率的要求。

源于拓扑能带

理论计算表明，碲烯外尔点处的大贝里曲率偶极子是巨非线性响应的来源，为设计高性能非线性材料提供了新思路。

应用场景

• 红外非线性光学器件：用于红外波段高效二次谐波产生与频率转换，提升器件转换效率。
• 中红外激光器：作为非线性介质，在低泵浦功率下产生高强度合频，简化中红外光源设计。
• 二维材料光电子：将二维材料的非线性响应扩展到红外区域，拓宽了二维光电子器件的光谱范围。