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最新Nature!首次揭曉石墨烯中紅外體光伏效應

最新Nature!首次揭曉石墨烯中紅外體光伏效應

分類:
行業資訊
作者:
來源:
發布時間:
2022/04/22 09:10
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固體中布洛赫波函數的量子幾何性質(貝里曲率和量子度量)會顯著影響電子的基態和激發態行為。體光伏效應(BPVE)是一種取決于激發光偏振的非線性現象,在很大程度上取決于光學躍遷中的量子幾何性質。盡管在這個新興平臺中已經報道了與量子幾何相關的激發強相關現象紅外,然而BPVE尚未在石墨烯或莫爾系統中觀察到。

耶魯大學夏豐年副教授、YuanShaofan和德克薩斯大學達拉斯分校Zhang Fan團隊報告了扭曲雙層石墨烯(TDBG)中5μm7.7μm的可調諧中紅外光伏效應BPVE,這是由莫爾引起的強對稱性破壞和量子幾何貢獻引起的。光響應基本上取決于激發光的偏振態,并且可通過外部電場高度調節。量子幾何特性的廣泛的可調性能夠使用卷積神經網絡,同時實現全斯托克斯偏振測量和波長檢測,僅使用亞波長覆蓋區為3×3μm 2的單個TDBG器件。這項工作不僅揭示了莫爾工程量子幾何在可調非線性光-物質相互作用中的獨特作用,而且還以極其緊湊的片上方式為未來的智能傳感技術確定了一條途徑。這項研究以“Intelligent infrared sensing enabled by tunable moiré quantum geometry”為題發表在Nature上,第一作者為Ma Chao、Yuan Shaofan , Patrick Cheung。

作者利用CNN作為解碼器,以及TDBG的可調BPVE作為編碼器,使得能夠使用具有子波長足跡的單個片上設備同時破譯光偏振,功率和波長。雖然在這項工作專注于中紅外光譜范圍,但預計由TDBG中的量子幾何特性形成的這種非線性光響應會持續到太赫茲區域,并且所展示的智能石墨烯傳感器可以是從中紅外到太赫茲范圍運行。由于類似的對稱性降低和幾何性質,類似的非線性光響應在過渡金屬二硫族化合物異質或同質雙層中的可見光或近紅外波長處也可能是顯著的。因此,作者的演示為寬光譜范圍內的片上智能光傳感開辟了一條潛在的途徑。
原文鏈接:
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04548-w

 

信息來源:公眾號【高分子科學前沿】、【石墨烯資訊】

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