Angew. Chem. :引入晶格畸变提升钙钛矿非线性光学吸收性能

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非线性光学吸收材料可用于光学神经网络、上转换激光/荧光、亚带隙近红外光电探测、光限幅和光调制等前沿光电领域。非线性光学吸收系数和调制深度是非线性光学吸收材料的关键参数:调制深度体现材料调制光的能力,非线性光学吸收系数反映材料调制光的效率。然而,当前主流的非线性光学吸收性能提升策略难以实现兼具高非线性光学吸收系数和大调制深度的非线性光学吸收材料的研创。


近日,同济大学张弛教授(欧洲科学院院士、德国国家工程院院士)和黄智鹏教授研究团队提出引入晶格畸变提高Mott-Hubbard型钙钛矿非线性光学吸收性能的策略,使(MA)2CuX4 (MA = methylammonium, X = Cl, Br) 体现优异非线性光学吸收系数和大的调制深度。

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Jahn-Teller畸变对Laporte定则的破坏,使材料内可具有两种体现截然不同跃迁几率的光激发过程:弱的金属d轨道(LHB)-金属d轨道(UHB)跃迁和强的配体p轨道-金属d轨道(UHB)跃迁。Mott-Hubbard型能级特征使在近红外激光激发下d-d跃迁和p-d跃迁先后发生,它们跃迁几率的强弱关系确保了高效的激发态吸收。同时,尺寸无关的性能提升策略确保充足的光-物质作用长度,因此材料可体现大的调制深度。


系列材料在610~800nm波长范围内体现优异的非线性光学性能,其中性能最优的(MA)2CuCl4非线性光学吸收系数可达(1.5 ± 0.08) × 105 cm GW−1,调制深度大于60%,光限幅阈值小至1.22 × 105 J cm-2


该工作报道了一类新型非线性光学吸收材料,也为研创高性能非线性光学材料提供一种新策略。

文信息

Unlocking Giant Third-Order Optical Nonlinearity in (MA)2CuX4 through Introducing Jahn-Teller Distortion

Ms. Bingyue Li, Dr. Hui Li, Prof. Chao Wu, Dr. LuLu Fu, Prof. Danil W. Boukhvalov, Prof. Mark G. Humphrey, Prof. Chi Zhang, Prof. Zhipeng Huang

文章的第一作者为同济大学博士生李冰悦。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202406941


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