复旦大学制备首个石墨烯三阶非线性效应电光器件

复旦大学吴施伟课题组实现了石墨烯中三阶非线性效应的电学调控并揭示了其机理。近日，该成果以长文形式在线发表于《自然—光子学》杂志。

石墨烯具有强烈的三阶非线性效应。这使其在微纳光子学、激光产业、生物成像等领域具有巨大的应用潜力。然而，过去的实验报道无法对石墨烯三阶非线性系数形成统一的观点，不同实验结果甚至有着高达6个数量级的差异。

研究人员采用离子凝胶技术制备石墨烯场效应晶体管器件，并通过大范围调控石墨烯中的载流子密度和化学势逐一控制相关量子共振跃迁通道的研究方法。研究发现，石墨烯中的化学势会强烈地影响其三阶非线性光学响应，而且不同的三阶非线性效应对化学势的依赖关系完全不同。

该研究揭示了跃迁通道间的干涉效应在石墨烯非线性光学效应中的主导作用，澄清了之前国际上不同课题组在三阶非线性光学系数上存在分歧的来源，并且指出了通过化学势大范围调控石墨烯非线性光学效应的途径。同时，研究人员还制备出国际上首个基于石墨烯三阶非线性光学效应的电光器件，电学的调控比可达几个数量级。