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　　過(guò)渡金屬硫化物二維納米材料是繼石墨烯后又一類重要的二維半導(dǎo)體納米材料，特別是其可見到近紅外波段的可調(diào)諧帶隙特性在開發(fā)新型光電功能器件方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。然而，該類半導(dǎo)體帶隙的層數(shù)依賴特性對(duì)其非線性光學(xué)響應(yīng)的影響規(guī)律及物理機(jī)理目前尚不清楚，大大限制了該類材料在開發(fā)高性能超快光調(diào)制器等全光器件上的潛力。上海光機(jī)所中科院強(qiáng)激光材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王俊研究員課題組在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊ACS Nano、Laser & Photonics Reviews和Nanoscale上發(fā)表原創(chuàng)論文，系統(tǒng)揭示了MoS2等過(guò)渡金屬硫化物二維半導(dǎo)體的光學(xué)非線性吸收特性及其物理機(jī)制，提出并驗(yàn)證了該類材料非線性功能切變和調(diào)控策略，并在大面積MoS2光子功能材料制備上取得進(jìn)展。

　　研究小組李源鑫等人精確測(cè)量確認(rèn)了二維2H-MoS2單層晶疇（~0.7nm）在近紅外波段體現(xiàn)優(yōu)異的雙光子吸收特性，證實(shí)了單層MoS2的巨雙光子吸收系數(shù)~7.6x103 cm/GW，高出常規(guī)半導(dǎo)體3-4個(gè)數(shù)量級(jí)，并從單層中觀測(cè)到雙光子激發(fā)頻率上轉(zhuǎn)換發(fā)光，通過(guò)層數(shù)調(diào)控非線性響應(yīng)，揭示了MoS2禁帶寬度與光子能量的博弈關(guān)系，該結(jié)果是對(duì)近期廣泛報(bào)道的MoS2寡層飽和吸收體工作機(jī)理的直接證明。相關(guān)論文已被Laser & Photonics Reviews（影響因子8.008，SCI光學(xué)領(lǐng)域期刊第4位）在線出版，并將作為封面論文出版。

　　
Giant Two-Photon Absorption in Monolayer MoS2

　　研究小組張賽鋒等人與愛(ài)爾蘭都柏林圣三一大學(xué)合作，觀測(cè)到1-3層WS2薄膜的近紅外簡(jiǎn)并雙光子吸收及其飽和效應(yīng)，通過(guò)控制單層數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了WS2和MoS2寡層薄膜非線性特性的調(diào)控工程，通過(guò)改變波長(zhǎng)調(diào)控寡層半導(dǎo)體中共振態(tài)和非共振態(tài)雙光子吸收以及飽和吸收的“開-關(guān)”操作，為禁帶寬帶大于光子能量的二維半導(dǎo)體的鎖模和調(diào)Q特性提出了一種物理機(jī)理。相關(guān)論文已被ACS Nano雜志（影響因子12.881）在線出版。

　　
Direct observation of degenerate two photon absorption and its saturation of WS2 and MoS2 monolayer and few-layer films

　　研究小組張曉艷等人采用真空抽濾再組沉積技術(shù)成功制備出晶片尺度（直徑2英寸）的層狀MoS2納米薄膜，該層狀疊加重構(gòu)納米膜成本低、面積大、光學(xué)均勻性高，而且厚度可控，同時(shí)具有可見-近紅外寬帶非線性飽和吸收響應(yīng)。其三階非線性極化率Imχ(3)及品質(zhì)因子較之同等條件下制備的石墨烯納米膜高出數(shù)倍。最近，該薄膜已成功實(shí)現(xiàn)中紅外固體激光器超短脈沖調(diào)制。相關(guān)論文發(fā)表于Nanoscale雜志（影響因子7.394），并被遴選為2015年度熱點(diǎn)論文。

　　
Facile fabrication of wafer-scale MoS2 neat films with enhanced third-order nonlinear optical performance, X.Y. Zhang, et al. Nanoscale 7, 2978 (2015)

　　此外，課題組2013年ACS Nano論文[K. Wang, et al. ACS Nano, 7, 9260 (2013)]被Web of Science (SCI)基本科學(xué)指標(biāo)(Essential Science Indicators)評(píng)為熱點(diǎn)論文（Hot paper，即收錄2年內(nèi)SCI引用次數(shù)居同領(lǐng)域論文前0.1%的論文）和高引用率論文（Highly cited paper，即收錄10年內(nèi)SCI引用次數(shù)居同領(lǐng)域前1%的論文）。

　　相關(guān)研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中組部“青年拔尖人才”、中科院“百人計(jì)劃”、中科院國(guó)際合作局對(duì)外合作重點(diǎn)項(xiàng)目及上海市科委等項(xiàng)目的大力支持。

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