MoS2实现百倍于铌酸锂频率转换效率，有助于缩小激光器

在哥伦比亚大学James Schuck的工程实验室工作，来自意大利米兰理工大学的博士生Xinyi Xu和博士后Chiara Trovatello一直在研究由2D MoS₂ 堆叠而成的器件如何高效地转换电信波长的光频，以产生不同的颜色。

他们相信，这项新的研究可能是取代当今可调谐激光器中使用的标准材料的第一步。

2D MoS₂ 是研究最多的过渡金属二卤化物之一。单层MoS₂ 可以有效地转换光频率，但它实际上太薄，无法用于制造器件。同时，更大的MoS₂ 晶体在非颜色转换形式下往往更稳定。为了制造必要的晶体，称为3R- MoS₂ ，该团队与商业2D材料供应商HQ Graphene合作。

手里拿着3R- MoS₂，Xu开始剥离不同厚度的样品，以测试它们转换光频率的效率。很快，结果令人惊叹。Schuck说：“在科学界，很少有人开始一个项目，但结果却比你预期的要好。通常情况恰恰相反。这是一个罕见的神奇案例。”Xu解释说，通常需要特殊的传感器来记录样品产生的光，这需要一些时间。“使用3R- MoS₂，我们几乎可以立即看到极大的增强，”他说。值得注意的是，该团队记录了这些电信波长的转换，它是潜在光通信应用的一个关键特征，例如提供互联网和电视服务。

在一次扫描期间的一次幸运的事故中，Xu专注于晶体的随机边缘，并看到了表明材料内部存在波导模式的条纹。该团队将他们的器件交给了物理学家Dmitri Basov的实验室，他的博士后Fabian Mooshammer在那里证实了他们的预感。

目前，用于波导转换和产生纠缠光子的最流行晶体是铌酸锂，它是一种坚硬的材料，需要相当厚才能实现有用的转换效率。3R- MoS₂同样有效，但体积小了100倍，足够灵活，可以与硅光子平台结合，在芯片上创建光学电路，遵循越来越小的电子器件发展轨迹。

有了这一概念验证结果，现实应用的瓶颈是3R-MoS₂的大规模生产和器件的高通量结构。通过这项工作，他们希望展示了2D材料的前景。

意大利米兰理工大学非线性光学研究员Giulio Cerullo说：“我从事非线性光学研究已经超过三十年了。研究通常是渐进式的，在之前的基础上慢慢发展。很少有人做有巨大潜力的全新事物。我有一种感觉，这种新材料可以改变游戏规则。”

哥伦比亚大学的工作得到了美国能源部资助的可编程量子材料能源前沿研究中心的支持。米兰理工大学的工作得到了欧盟地平线2020研究和创新计划的支持。

声明：本篇文章属于原创，拒绝转载，如果需要转载，请联系我们，联系电话：0755-25988571。