通过非互易非线性吸收和界面电荷转移，在二维范德瓦尔斯异质结构中实现全光二极管

《ACS Photonics》：All-Optical Diodes via Nonreciprocal Nonlinear Absorption and Interfacial Charge Transfer in Two-Dimensional van der Waals Heterostructures

基于二维范德华异质结构（NbC/GaS）的非线性吸收与界面电荷转移效应，本研究成功设计了一种全光开关原型。通过模拟与飞秒激光Z扫描实验验证，揭示了非递归非线性吸收与界面效应协同作用机制。该器件具有结构简单、可扩展性强、稳定性高、易于集成及兼容平面工艺等优势，为新型非线性光电器件开发提供了新思路。

　　

非互易性是光子学和光电设备（如全光二极管）实现超快光信号处理的基础。然而，以往关于非互易性的研究主要基于线性光学响应，而非最近开发的二维（2D）范德华异质结构中的非线性光学响应。本文提出了一种基于非互易非线性吸收和界面电荷转移的全光二极管原型，并通过模拟和实验进行了验证，这些实验使用了易于获得的范德华异质结构。2D MXenes（NbC）的巨大饱和吸收效应与2D硫属化合物（GaS）的反向饱和吸收效应在所设计的全光二极管中发挥了协同作用。该二极管通过飞秒激光Z扫描系统进行了表征。基于模拟设计的这种2D范德华NbC/GaS异质结构的全光二极管，其物理机制与非互易非线性吸收和界面效应均符合实验结果。这种基于2D范德华异质结构的全光二极管具有结构简单、可扩展性强、稳定性高、易于集成以及与平面制造技术兼容等优点，有助于进一步扩展和微型化非线性光子学和光电设备。