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单层硒化镓的非线性光学及其晶体对称性、边界结构和堆叠方式研究

北京大学刘开辉彭海教授和复旦大学吴施伟教授及其研究团队首次发现在非谐振条件下单层硒化镓(GaSe)能产生非常强的光学二次谐波效应(Second-Harmonic Generation,简写为SHG),并且是迄今为止二维原子层材料中光学非线性信号最强的。并且,作者利用SHG偏振显微成像技术,无损快速地研究了单层和双层GaSe的晶体对称性、边界结构及其堆叠方式。

在器件小型化、超高集成化等大趋势下,探索新的低维原子层材料越来越重要。而单层GaSe的研究还处于初始阶段,很多有趣性质有待研究。最近研究发现,单层GaSe是一种间接带隙半导体材料,有很好的光电特性;作者的研究表明,单层GaSe在非谐振条件下同样具有很强的非线性光学响应,使其在非线性光学器件和新型光电器件等方面具有重要的潜在应用价值。作者利用SHG对单层GaSe晶体对称性十分敏感的特性,快速无损地进行偏振显微成像处理,并发现:化学气相沉积方法制备的单层GaSe具有三重旋转晶格对称性,与其三角形几何形状一一对应;双层GaSe主要存在两种堆叠方式,AA型和AB型堆叠;GaSe双层中不同三角形单层具有相同的边界结构。同时,作者的研究也说明,SHG显微成像技术可以快速有效无损的研究二维原子层材料,例如GaSe、MoS2、WSe2等等。


这一研究成果发表于《J. Am. Chem. Soc.》上。


http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5b04305


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