Light Sci. Appl.：准1D ZrSe3中基于各向异性激子动力学的亚皮秒、应变可调且偏振选择光开关

成果介绍

在尖端光学技术中，偏振是编码和传输大量信息的关键，这突出了选择性开关和调制偏振光的重要性。近年来，用于偏振复用光信号超快速开关的各向异性2D材料已经出现，但面临着低偏振比和有限光谱范围的挑战。

有鉴于此，近日， 韩国汉阳大学Sangwan Sim等报道了对准1D层状ZrSe ₃ 施加应变，以提高超快全光开关的偏振选择性和可调谐操作能量 。最初，在非应变ZrSe ₃ 上的瞬态吸收显示出沿特定晶体轴的偏振亚皮秒切换响应，这归因于各向异性激子的位移-恢复动力学。然而，在垂直偏振中，其偏振选择性被缓慢的非激子响应所削弱。为了克服这一限制，本文通过弯曲ZrSe ₃ 的柔性衬底对其施加应变。压缩应变在光谱上解耦了激子和非激子组分，使亚皮秒开关的偏振选择性增加了一倍，是拉伸应变ZrSe ₃ 的三倍。它还能有效地以~93 meV % ^-1 的移位率调谐开关能量。这种应变可调开关是可重复的，可逆的，并且稳定地保持亚皮秒操作。第一性原理计算表明，应变控制是通过电子能带结构的动量和能带相关调制实现的，从而导致激子和非激子跃迁的相反变化。本文的发现为高性能、波长可调、偏振选择性的超快光开关提供了一种新方法。

图文导读

图1. 应变可调超快开关的示意图及稳态表征。

图2. 偏振相关的超快动力学。

图3. b轴探针偏振下激子动力学。

图4. a轴探针偏振下PA2的起源。

图5. 应变控制的偏振相关的全光开关。

图6. 应变调谐的理论分析。

图7. 开关参数的比较。

文献信息

Sub-picosecond, strain-tunable, polarization-selective optical switching via anisotropic exciton dynamics in quasi-1D ZrSe ₃

（ Light Sci. Appl. , 2024, DOI:10.1038/s41377-024-01585-0）

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41377-024-01585-0

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