【材料】光学三次谐波揭示二维Bi2O2Se的精细结构形变- 大数跨境

X-MOL资讯

2020-07-08

导读：南方科技大学俞大鹏院士与北京大学刘开辉研究员、彭海琳教授、高鹏研究员等合作，首次提出一种高效率、无损伤的非线性光学方法——偏振依赖的光学三次谐波，揭示了中心反演对称的二维Bi2O2Se中的精细结构变形

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由于稳定的带隙、强环境稳定性和优异的电子迁移率等优点，二维材料硒氧化铋（Bi₂O₂Se）近年来引起科研领域的广泛关注。在复杂氧化物中，精细结构形变对丰富的物理性质（如铁电性、铁旋转序和磁弹效应等）起着决定性作用。Bi₂O₂Se作为一种二维氧化物材料，揭示其精细结构对于理解和预测物理性质和开发潜在应用提供前提条件。但是，常规的透射电子显微镜和X射线衍射等方法，通常较为费时，而复杂的样品预处理过程往往会对材料产生不可逆的损伤。

图1. 偏振依赖的光学三次谐波方法揭示二维Bi₂O₂Se中的氧原子晶格旋转

近日，南方科技大学俞大鹏院士与北京大学刘开辉研究员、彭海琳教授、高鹏研究员等合作，首次提出一种高效率、无损伤的非线性光学方法——偏振依赖的光学三次谐波（Third-Harmonic Generation，THG），揭示了中心反演对称的二维Bi₂O₂Se中的精细结构变形。THG垂直分量偏振依赖性的实验结果与对称性分析之间的差异，最终揭示了二维Bi₂O₂Se中的精细结构形变，即四方（Bi₂O₂）层中氧原子晶格小于1.4°的面内旋转。这种氧原子晶格旋转使二维Bi₂O₂Se的晶体结构对称性由D_4h降低为C_4h，最终表现为THG偏振依赖性的变化。本研究表明，非线性光学THG方法对晶体材料的精细结构对称变化十分敏感，具有在新型二维材料体系中发现隐藏相变和极化亚晶格的潜力。

这一成果近期发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是北京大学的博士研究生梁晶和涂腾。

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