近期，中國科學院上海光學精密機械研究所微納光電子功能材料實驗室研究員王俊課題組在二硒化鉑（PtSe₂）超快載流子動力學及其半導體向半金屬轉(zhuǎn)變的層數(shù)依賴特性研究方面取得進展，為過渡金屬硫化物的非線性光學性質(zhì)研究以及在光子學方面的應用提供了理論和實驗指導。相關研究成果作為當期內(nèi)封面文章發(fā)表在Laser & Photonics Review [13, 8, (2019)]期刊上。

　　作為過渡金屬硫化物的一員，層狀PtSe₂具有隨厚度增加發(fā)生半導體到半金屬的層依賴性轉(zhuǎn)變的特性。然而，確切的轉(zhuǎn)變層數(shù)仍存在爭議，這將對某些關鍵應用，例如同質(zhì)互連電子電路，造成障礙。研究小組利用非線性光學和超快載流子動力學技術(shù)研究了PtSe₂由半導體向半金屬轉(zhuǎn)變的層數(shù)依賴特性。在1040nm飛秒光激發(fā)下，當PtSe₂的層數(shù)從4層增加到55層時，非線性光學響應由雙光子吸收轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡臀眨砻髌鋷恫粩鄿p小。同時從載流子動力學測量結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，隨著PtSe₂厚度的增加，弛豫時間從幾百皮秒（4層）急劇下降到幾皮秒（55層），帶間復合過程消失，表明厚層PtSe₂帶隙消失并轉(zhuǎn)變?yōu)榘虢饘佟３酥怆妼W測量和第一性原理能帶計算的結(jié)果與實驗現(xiàn)象吻合較好，進一步驗證了上述結(jié)論。該研究表明PtSe₂層狀材料在紅外探測器、光開關、可飽和吸收材料等光學納米器件中具有應用前景。

　　相關工作得到國家自然科學基金委、中科院及上海市科委的支持。

　　論文鏈接 

　　圖1 PtSe₂半導體向半金屬轉(zhuǎn)變過程

　　圖2 雜志內(nèi)封面