SIPM Membuat Kemajuan dalam Studi Perilaku Nonlinier yang Diinduksi Terahertz Kuat dari Platinum Selenide

Baru-baru ini, tim peneliti dari State Key Laboratory of Strong-Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS), telah membuat kemajuan dalam studi perilaku nonlinier dan mekanisme platinum selenide dalam pita terahertz. Tim tersebut secara sistematis menyelidiki karakteristik spektral dan intensitas platinum diselenide di bawah eksitasi pulsa terahertz yang kuat, mengungkap dua proses nonlinier yang didominasi oleh bagian riil dan imajiner dari polarisasi nonlinier. Hasil terkait disajikan sebagai "Aktivitas optik nonlinier ultracepat yang dipicu terahertz dalam PtSe2 sentrosimetrik dua dimensi" dalam Optics Letters.
Terahertz merupakan wilayah spektrum elektromagnetik antara gelombang milimeter dan optik inframerah, dan eksplorasi material potensial untuk aplikasi dalam pita terahertz sangat penting bagi pengembangan teknologi terahertz. Platina selenida semimetalik topologi dua dimensi telah menunjukkan kinerja yang sangat baik dalam pembangkitan dan modulasi terahertz berkat sifat respons optik dan optoelektronik pita lebarnya. Akan tetapi, masih kurang studi sistematis tentang sifat optik nonlinier fundamental dari Pt selenida di bawah pengaruh terahertz yang kuat. Oleh karena itu, sangat penting untuk mengeksplorasi fenomena nonlinier dan mekanisme intrinsik platina selenida yang dihasilkan dalam domain terahertz.
Dalam studi ini, tim peneliti melakukan studi tentang interaksi pulsa terahertz dengan lapisan tipis platinum selenida menggunakan teknologi fotoprobe inframerah pemompaan terahertz ultracepat. Pulsa terahertz yang kuat memecah pusat inversi simetri platinum selenida melalui polarisasi nonlinier dan memancarkan sinyal harmonik kedua yang kuat menggunakan bagian riil dari laju polarisasi nonliniernya. Skala waktu sinyal harmonik kedua ini sebanding dengan pulsa terahertz dan memiliki rasio signal-to-noise dan switching yang tinggi, yang mengonfirmasi bahwa properti ini dapat diterapkan pada modulasi terahertz dan gerbang logika. Di sisi lain, konduktivitas platinum selenida mengalami modulasi terahertz yang kuat dan menunjukkan peningkatan penyerapan nonlinier karena bagian imajiner polarisasi nonlinier. Karya ini mengungkap sifat nonlinier platinum selenida di wilayah terahertz, mewujudkan modulasi simetri inversi reversibel sementara dari platinum selenida, dan memperluas potensi bahan dua dimensi berbasis platinum selenida untuk aplikasi masa depan dalam perangkat optoelektronik dan rangkaian logika.
Pekerjaan terkait didukung oleh Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional Tiongkok.

Gambar 1 (a) Diagram skema sistem deteksi cahaya inframerah yang dipompa terahertz. (b) Bentuk gelombang sumber pompa terahertz. (c) Spektrum reflektansi dengan dan tanpa pemompaan terahertz.

Gambar 2 (a) Spektrum harmonik kedua dari platinum selenida yang diperoleh dengan sistem deteksi optik IR pemompaan terahertz. (b) Perbandingan proses dinamis ultracepat yang diekstraksi pada 725 nm dengan kuadrat bentuk gelombang terahertz. (c) Intensitas sinyal harmonik kedua versus kekuatan medan terahertz. (d) Sifat polarisasi kekuatan sinyal harmonik kedua.

Gambar 3 (a) Transmisi film platinum selenida versus kekuatan medan terahertz. (b) Konduktivitas platinum selenida versus kekuatan medan terahertz.