Kürzlich führten Forscher des Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften eine systematische Untersuchung der mikroskopischen optischen Nichtlinearitäten und der transienten Ladungsträgerdynamik in Indiumselenid (InSe)-Nanoblättern durch. Entsprechende Forschungsergebnisse wurden in veröffentlicht Optik Express am 9. Mai 2022.
In den letzten Jahrzehnten wurden zweidimensionale (2D) Materialien in vielen Bereichen weit verbreitet verwendet. Es ist von grundlegender Bedeutung, die intrinsischen Eigenschaften zu untersuchen und die kontrollierbare Modifikationstechnik dieser optischen und physikalischen Eigenschaften in 2D-Materialien weiter zu realisieren. InSe, ein hervorragendes optoelektronisches Material, wurde in der nichtlinearen Optik, Optoelektronik und Biomedizin untersucht. Seine intrinsischen nichtlinearen optischen Eigenschaften wurden jedoch nicht sorgfältig untersucht.
In dieser Arbeit stellten die Forscher eine Reihe von InSe-Nanoblättern mit unterschiedlichen Dicken durch ein mechanisches Exfoliationsverfahren her und untersuchten systematisch die nichtlinearen optischen Eigenschaften und die ultraschnelle Ladungsträgerdynamik im breiten Spektrum.
Die nichtlinearen optischen Eigenschaften wurden durch einen selbstgebauten Mikro-Z/I-Scan-Aufbau unter Anregung von 520-nm- und 1040-nm-fs-Pulsen gemessen. InSe-Filme zeigen Zwei-Photonen-Absorptionseffekte (TPA) sowohl unter Anregung mit sichtbarem als auch mit nahem Infrarotlicht, und die InSe-Nanoblätter erreichen mit größerer Wahrscheinlichkeit eine TPA-Sättigung im sichtbaren Bereich, da der TPA-Koeffizient von InSe gleicher Dicke, angeregt durch 520 nm, zwei beträgt Größenordnungen größer als die von 1040 nm angeregte, und Is,520 nm ist eine Größenordnung kleiner als Is,1040 nm.
Transiente Absorptionsspektroskopie-Messungen zeigten, dass InSe-Filme einen ultraschnellen Übergang von photoinduzierter Absorption zu Photobleichung und einen schnellen Relaxationsprozess von ~0,4–1 ps im sichtbaren Bereich aufweisen.
Die systematische Untersuchung der intrinsischen nichtlinearen optischen Eigenschaften von InSe-Nanoblättern und der ultraschnellen Ladungsträgerdynamik bietet experimentelle und theoretische Leitlinien für die Entwicklung von InSe-basierten optoelektronischen Geräten sowie Inspiration für nichtlineare optische Tests anderer zweidimensionaler Materialien.
Chenduan Chen et al., Mikroskopische optische Nichtlinearitäten und transiente Ladungsträgerdynamik in Indiumselenid-Nanoblättern, Optik Express (2022). DOI: 10.1364/OE.459023