受鋰電池工作原理的啟發(fā)，中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所前沿科學(xué)與技術(shù)研究院與新加坡國立大學(xué)、國防科技大學(xué)的研究人員合作構(gòu)建了類似于鋰離子電池的石墨烯插層器件。在保持石墨烯二維結(jié)構(gòu)的前提下，將鋰金屬插入石墨烯范德瓦爾斯層間，形成具有超分子結(jié)構(gòu)鋰石墨烯插層材料。鋰金屬的嵌入可以精確調(diào)控石墨烯中電子帶間、帶內(nèi)躍遷過程以及電子-聲子相互作用過程，進(jìn)而實現(xiàn)石墨烯二次諧波特性可控調(diào)控。
研究人員調(diào)節(jié)石墨烯層間鋰離子的數(shù)量，實現(xiàn)了對石墨烯二次諧波信號的可控調(diào)控。與傳統(tǒng)的電場調(diào)控、表面摻雜等方法相比，插層調(diào)控具有調(diào)控范圍大，調(diào)控過程可控、可逆，器件狀態(tài)可以實現(xiàn)不帶電保持等優(yōu)點。該研究揭示了鋰石墨烯插層材料優(yōu)異的非線性光學(xué)性質(zhì)，作為一種全新的可調(diào)光學(xué)倍頻材料，其將對先進(jìn)納米光子器件的發(fā)展起到重要作用。研究中，科研人員展示了厘米量級樣品的制備。
鋰石墨烯插層材料在不同插層狀態(tài)下的二次諧波信號。二次諧波信號的產(chǎn)生表明鋰插層石墨烯材料中具有反演對稱性破缺現(xiàn)象，有望用于修正鋰插層石墨烯P6/mmm對稱性結(jié)構(gòu)的理論模型，對于理解石墨烯插層材料的新奇物理特性，如超導(dǎo)、電荷密度波等，也具有重要意義。
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