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Polar and layered wide-bandgap semiconductorsWO2Cl2andMoO2Br2with giant birefringence, large second harmonic and ferroelectric photovoltaic effects
Physical Review B ( IF 3.7 ) Pub Date : 2024-04-16 , DOI: 10.1103/physrevb.109.155421 Hao Huo , Xiao Jiang , Lei Kang
Physical Review B ( IF 3.7 ) Pub Date : 2024-04-16 , DOI: 10.1103/physrevb.109.155421 Hao Huo , Xiao Jiang , Lei Kang
van der Waals (vdW) layered semiconductors exhibiting large nonlinear-optical (NLO) effects have substantial potential for developing nanoscale quantum optical devices. , an ultrathin quantum light source, has recently displayed a large second harmonic effect. However, its small bandgap (∼1.8 eV) impedes transparent light conversion across wide spectral regions, especially when utilizing practical 1-µm lasers. In this paper, we found that effectively widens the bandgap by using or instead of to eliminate in-gap nonbonding orbitals. Meanwhile, the octahedral motifs display polar Jahn-Teller distortions as large as to demonstrate comparable NLO polarization effects. Based on first-principles calculations, and are predicted to possess wider bandgaps (2.9 and 2.2 eV), giant birefringence (0.5–0.7), and significant second harmonic and ferroelectric photovoltaic effects competitive with . These findings provide strong incentives to explore new vdW materials with superior NLO properties.
中文翻译:
具有大双折射、大二次谐波和铁电光伏效应的极性和层状宽带隙半导体WO2Cl2和MoO2Br2
范德华(vdW)层状半导体表现出巨大的非线性光学(NLO)效应,具有开发纳米级量子光学器件的巨大潜力。一种超薄量子光源,最近表现出巨大的二次谐波效应。然而,其带隙较小(~1.8 eV)阻碍了宽光谱区域的透明光转换,特别是在使用实用的 1 µm 激光器时。在这篇论文中,我们发现 通过使用有效地加宽带隙或者代替消除带隙内的非键合轨道。同时,八面体图案显示极性 Jahn-Teller 扭曲高达展示可比较的 NLO 偏振效应。根据第一性原理计算,和预计具有更宽的带隙(2.9 和 2.2 eV)、巨大的双折射(0.5-0.7)以及显着的二次谐波和铁电光伏效应,可与。这些发现为探索具有优异 NLO 性能的新型 vdW 材料提供了强有力的动力。
更新日期:2024-04-16
中文翻译:
具有大双折射、大二次谐波和铁电光伏效应的极性和层状宽带隙半导体WO2Cl2和MoO2Br2
范德华(vdW)层状半导体表现出巨大的非线性光学(NLO)效应,具有开发纳米级量子光学器件的巨大潜力。一种超薄量子光源,最近表现出巨大的二次谐波效应。然而,其带隙较小(~1.8 eV)阻碍了宽光谱区域的透明光转换,特别是在使用实用的 1 µm 激光器时。在这篇论文中,我们发现 通过使用有效地加宽带隙或者代替消除带隙内的非键合轨道。同时,八面体图案显示极性 Jahn-Teller 扭曲高达展示可比较的 NLO 偏振效应。根据第一性原理计算,和预计具有更宽的带隙(2.9 和 2.2 eV)、巨大的双折射(0.5-0.7)以及显着的二次谐波和铁电光伏效应,可与。这些发现为探索具有优异 NLO 性能的新型 vdW 材料提供了强有力的动力。