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黑磷量子点的制备及超快光子学应用

自2014年以来,黑磷由于其优异的性能得到了科学界广泛关注,被认为能与石墨烯相媲美的二维原子材料。优于石墨烯的是,黑磷的能带隙能通过层数进行调控能,能吸收从可见光到通信用红外线范围的波长。此外,黑磷是一种直接能隙半导体,能将电子信号转成光信号。黑磷量子点是一种新形式的黑磷材料,由于量子限定效应和边缘效应,黑磷量子点有望具有比黑磷体材料更为优异的光电性能。然而,针对黑磷量子点的光电及超快光子学方面的研究还尚未开展。

黑磷量子点的制备及超快光子学应用

近日,深圳大学张晗教授课题组与中国科学院深圳先进技术研究院喻学锋研究员课题组合作,由课题组成员徐艳华和王志腾等采用溶剂热方法成功制备了一种超小黑磷量子点,并首次揭示了黑磷量子点材料的非线性光学特性,将其成功应用于超快激光技术中。课题组采用溶剂热方法从黑磷体材料成功制备出横向尺寸约为2纳米的黑磷量子点。该方法不仅能够得到尺寸均一的黑磷量子点,并且能够实现大规模制备,拓展了黑磷量子点在光电领域的应用。此外,该课题组还揭示了黑磷量子点具有比黑磷纳米片更为优异的饱和吸收特性,其调制深度高达30%左右,饱和强度在GW/cm2量级。将黑磷量子点作为可饱和吸收体用于锁模激光器中,在通信波段能产生超短脉冲。该研究成果表明黑磷量子点由于其自身的量子限定效应,在超快光子学的应用具有巨大的潜力,有望发展成为一种新型的光学功能材料。

本工作以封面文章的形式发表在Wiley旗下光学领域的旗舰期刊Advanced Optical MaterialsDOI:10.1002/adom.201600214)上。

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