近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員喻學(xué)鋒課題組與深圳大學(xué)教授張晗課題組合作，在黑磷量子點(diǎn)的制備及超快光子學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)論文題為Solvothermal Synthesis and Ultrafast Photonics of Black Phosphorus Quantum Dots，以封面文章的形式發(fā)表在Wiley旗下光學(xué)期刊《先進(jìn)光學(xué)材料》（Advanced Optical Materials DOI: 10.1002/adom.201600214）上，并被Wiley旗下Materials Views China專題報(bào)道。
自2014年以來(lái)，黑磷由于其優(yōu)異的性能得到了科學(xué)界廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是能與石墨烯相媲美的二維原子材料。優(yōu)于石墨烯的是，黑磷的能帶隙能通過(guò)層數(shù)進(jìn)行調(diào)控能，能吸收從可見(jiàn)光到通信用紅外線范圍的波長(zhǎng)。此外，黑磷是一種直接能隙半導(dǎo)體，能將電子信號(hào)轉(zhuǎn)成光信號(hào)。黑磷量子點(diǎn)是一種新形式的黑磷材料，由于量子限定效應(yīng)和邊緣效應(yīng)，黑磷量子點(diǎn)有望具有比黑磷體材料更為優(yōu)異的光電性能。然而，針對(duì)黑磷量子點(diǎn)的光電及超快光子學(xué)方面的研究尚未開(kāi)展。
深圳先進(jìn)院喻學(xué)鋒課題組成員徐艷華和王志騰等采用溶劑熱方法成功制備了一種超小黑磷量子點(diǎn)，并首次揭示了黑磷量子點(diǎn)材料的非線性光學(xué)特性，將其成功應(yīng)用于超快激光技術(shù)中。課題組采用溶劑熱方法從黑磷體材料成功制備出橫向尺寸約為2納米的黑磷量子點(diǎn)。該方法不僅能夠得到尺寸均一的黑磷量子點(diǎn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模制備，拓展了黑磷量子點(diǎn)在光電領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，該課題組還揭示了黑磷量子點(diǎn)具有比黑磷納米片更為優(yōu)異的飽和吸收特性，其調(diào)制深度高達(dá)30%左右，飽和強(qiáng)度在GW/cm2量級(jí)。將黑磷量子點(diǎn)作為可飽和吸收體用于鎖模激光器中，在通信波段能產(chǎn)生超短脈沖。該研究成果表明黑磷量子點(diǎn)由于其自身的量子限定效應(yīng)，在超快光子學(xué)的應(yīng)用具有巨大的潛力，有望發(fā)展成為一種新型的光學(xué)功能材料。
該研究先后得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、深圳市孔雀團(tuán)隊(duì)、深圳市科創(chuàng)委基礎(chǔ)布局等項(xiàng)目資助。
深圳先進(jìn)院在黑磷量子點(diǎn)的制備及超快光子學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域獲進(jìn)展
