原子錯位堆棧增強(qiáng)雙層MoS2高次諧波產(chǎn)率*

姚惠東 崔波 馬思琦 余超 陸瑞鋒

(南京理工大學(xué), 理學(xué)院應(yīng)用物理系, 南京 210094)

本文采用數(shù)值求解多能帶半導(dǎo)體布洛赫方程組的方法開展強(qiáng)激光與雙層MoS2材料相互作用產(chǎn)生高次諧波的理論研究.模擬發(fā)現(xiàn), T型堆棧雙層MoS2產(chǎn)生的高次諧波在高能區(qū)域的轉(zhuǎn)換效率比AA型堆棧雙層MoS2高一個數(shù)量級.理論分析表明, 由于原子級錯位堆棧下晶體對稱性被打破, 使原有的部分帶間禁戒躍遷路徑被打開, 帶間躍遷激發(fā)通道增加, 大大增大了載流子躍遷概率, 從而增強(qiáng)了高次諧波轉(zhuǎn)換效率.此外, 對諧波產(chǎn)率的波長定標(biāo)研究表明, 在較長波長的激光驅(qū)動下 (> 2000 nm), T型堆棧下所增強(qiáng)的高次諧波具有更高的波長依賴.該工作為如何優(yōu)化增強(qiáng)固體高次諧波的轉(zhuǎn)換效率提供一種新思路.

1 引 言

近十年來, 強(qiáng)激光與固體材料相互作用產(chǎn)生的高次諧波輻射逐漸成為國際強(qiáng)場激光物理研究領(lǐng)域重點(diǎn)研究的課題[1?4].高次諧波研究的主要動力來源于其極有潛力的應(yīng)用前景.利用高次諧波輻射可以獲得相干的、脈沖持續(xù)時間短的極紫外(XUV)光源和X射線源.由于固體材料的介質(zhì)密度遠(yuǎn)大于氣體靶, 同等激光條件下固體產(chǎn)生的高次諧波轉(zhuǎn)換效率高于氣體.在氣體介質(zhì)中, 高次諧波主要由電子電離、回碰產(chǎn)生, 而對于固體材料, 其高次諧波主要由帶內(nèi)電流和帶間極化貢獻(xiàn).最近,實(shí)驗上已經(jīng)證明[5?11], 強(qiáng)激光與固體材料相互作用能夠提供一種全新的手段產(chǎn)生高效率的高次……