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Giant Nonlinear Optical Response in Topological Semimetal Molybdenum Phosphide
Kai Hu(胡凯), Yujie Qin(秦羽婕), Liang Cheng(程亮), Youguo Shi(石友国), and Jingbo Qi(齐静波)
Chin. Phys. Lett. 2023, 40 (11): 114202
DOI: 10.1088/0256-307X/40/11/114202
文章亮点
在三重简并费米子拓扑半金属磷化钼中观察到了巨大的非线性光学效应，其非线性系数能够与传统的非线性晶体相媲美，表明拓扑材料在非线性光学领域具有巨大的应用潜力。
(a) 测量光学二次谐波的光路示意图。(b) 室温下同样条件测得的MoP和ZnTe的信号比较， MoP的二次谐波信号约为ZnTe的两倍。(c) MoP受飞秒光脉冲激发后，随时间变化的二次谐波信号。(d) 图(c)中的5个时间点对应的二次谐波随样品角度的变化，它们都具有六重对称性，反映出样品在光激发下没有发生对称性的变化。
拓扑半金属磷化钼中的巨大非线性光学效应
研究背景
近年来，拓扑材料由于其独特能带结构导致的新奇物理现象得到了广泛报道。在这些现象中，外尔半金属中观察到的巨大非线性光学效应具有很好的应用前景，尤其令人关注。但这一效应是否存在于其它拓扑材料体系中仍然值得研究。最近，研究发现了一些具有三重简并费米子的拓扑半金属材料体系。相比于外尔半金属，这类拓扑体系是否也能产生巨大的非线性光学响应，其与拓扑能带结构的关系是否与外尔半金属中的一致都值得我们去研究。
内容简介
最近，电子科技大学齐静波课题组与合作者对典型三重简并费米子体系 - 拓扑半金属磷化钼 - 进行了平衡态和非平衡态的光学二次谐波研究。研究发现磷化钼存在巨大的非线性光学响应，其对应的非线性光学系数能够与传统的非线性晶体ZnTe和GaP相媲美，背后的机理可能来源于该材料独特的拓扑能带结构。基于非平衡态的二次谐波测量结果，并没有发现在光激发下存在任何的对称性变化，这与已报道的一些外尔半金属相关研究结果不同。
研究意义和重要性
该工作在拓扑半金属磷化钼中发现巨大的非线性光学响应。这一发现表明，除了外尔半金属，这一类具有三重简并费米子的材料体系在非线性光学领域也同样具有很大的应用潜力，未来如果能够制备出相应的单晶薄膜，将能够有效的推进其应用。
研究快讯集锦
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