Hg polaire plots van MNPSE3/Graphene heterojunction (a) en mnpse3 -laag alleen (b). Credit: Li Bolin
Een onderzoeksgroep ontdekte onlangs de verdwijning van niet-reciprocale tweede harmonische generatie (SHG) in MNPSE₃ wanneer geïntegreerd in een tweedimensionale (2D) antiferromagnetische MNPSE₃/grafeen heterojunctie.
Het onderzoek, gepubliceerd in Nano lettersbenadrukt de rol van interfaciale Magnon-Plasmon-koppeling in dit fenomeen.
2d van der Waals magnetische/niet-magnetische heterojuncties zijn een belangrijke belofte voor spintronic-apparaten. Het bereiken van deze functionaliteiten hangt af van het interfaciale nabijheidseffect, een kritische factor. Het detecteren van het nabijheidseffect in 2D antiferromagnetische/niet-magnetische heterojuncties vormt echter aanzienlijke uitdagingen, vanwege de kleine en zwakke signalen die bij deze structuren zijn geassocieerd.
In deze studie gebruikte het team een zelfgemaakt SHG-systeem om op te merken dat de niet-reciprocale SHG van MNPSE₃ verdween toen het in contact was met grafeen, in tegenstelling tot de antiferromagnetische MNPSE₃-laag alleen. Deze verandering duidt op de aanwezigheid van interfaciale koppelingsinteractie of nabijheidseffect.
Om dit effect verder te verkennen, namen de onderzoekers een zeshoekige boornitride (H-BN) -laag op tussen de MNPSE₃ en grafeen om de grensvlakinteractie te isoleren. Hun experimenten onthulden dat de grensvlakkoppeling zich over een lange afstand (> 40 nm) uitstrekte, waardoor het typische bereik van enkele nanometer aanzienlijk werd waargenomen in de nabijheidseffecten.
Bovendien ontdekte het team dat de sterkte van deze koppeling verzwakte naarmate de bandkloof van het onderlaag materiaal toenam, waardoor een manier was om de niet -lineaire SHG -reactie af te stemmen. Door middel van symmetrieanalyse, berekeningen van de eerste principes en vergelijking met eerdere studies, concludeerden de onderzoekers dat de verdwijning van het niet-reciprocale SHG-signaal te wijten was aan de koppeling tussen de oppervlakteplasmonen van grafeen en de Magnons van MNPSE₃.
“Deze ontdekking maakt de weg vrij voor het manipuleren van de niet -lineaire optische eigenschappen van 2D -heterojuncties en het ontwikkelen van multifunctionele, instelbare 2D -gelaagde niet -lineaire optische apparaten,” zei prof. Sheng Zhigao.
De studie werd geleid door Prof. Sheng van de Hefei Institutes of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschap.
Meer informatie:
Ziyun Wang et al, onderdrukte niet-reciprocale tweede-harmonische generatie van antiferromagnet mnpse₃ in de MNPSE₃/grafeen heterostructuur als gevolg van interfaciale Magnon-Plasmon-koppeling, Nano letters (2024). Doi: 10.1021/acs.nanolett.4C04184
Dagboekinformatie:
Nano letters
Verstrekt door de Chinese Academie van Wetenschappen
