近日，深圳大学的张晗教授团队在二维材料非线性光学研究方面取得了重要进展。该团队采用液相剥离方法成功地制备出具有高稳定性的二维碲（Te），并进一步探索了其在光子二极管、全光调制、全光开关方面的重要应用，相关工作发表在国际顶级学术期刊Advanced Functional Materials 上。
二维Te材料是一种类石墨烯、由单原子构成的层状结构材料，近两年来预测并成功地制备出来，凭借其优异的光电特性，迅速在学术界引起广泛的关注与研究。目前，二维Te材料性能的研究及应用正处在起步阶段，在催化、传感、光学器件等领域都具有广阔的应用前景。该工作首先对二维Te材料的非线性光学参数进行测量，发现二维Te材料具备非常强的非线性光学响应。利用这一特性，该团队进一步研究了二维Te在非线性光学器件中的重要应用。他们巧妙地将这种具有很强非线性效应的二维Te材料与另外一种具有反饱和特性的二维SnS2材料相组合，实现了光的非互易性传播，为光子二极管的应用开辟了新的思路。其次，他们还探索了二维Te材料在全光调制/开关中的重要应用，结果发现二维Te能够作为信息转换的载体实现泵浦光对探测光的调制，从而实现在光开关中“开”与“关”的转换。
图1. 二维Te材料的表征图。（a）二维Te材料的制备流程；（b）和（c）分别为二维Te材料的TEM和高倍TEM成像；（d）二维Te和块状Te的拉曼图谱；（e-g）二维Te的AFM成像及其相应的厚度；（h）二维Te的尺寸；（i）二维Te和块状Te的XRD图谱；（j）二维Te的稳定性测试。
图2. 基于二维Te/SnS2纳米片的光子二极管。（a）正向非线性响应激发；（b）反向非线性响应隔离；（c）光的非互易性传播结果。
图3.（a）全光调制结构示意图；（b）泵浦光（红光）对探测光（绿光）的调制；（c）随着泵浦光光强的变化，探测光衍射环数量的变化情况。
该研究得到国家自然科学基金、深圳市科技创新委员会项目、澳门科技发展基金项目的大力支持。
该论文作者为：Leiming Wu, Weichun Huang, Yunzheng Wang, Jinlai Zhao, Dingtao Ma, Yuanjiang Xiang, Jianqing Li, Joice Sophia Ponraj, Sathish Chander Dhanabalan, Han Zhang
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2D Tellurium Based High-Performance All-Optical Nonlinear Photonic Devices
Adv. Funct. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adfm.201806346
导师介绍
张晗
http://www.x-mol.com/university/faculty/40451
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