InP/SiO2多层结构在80–673 K宽温域内实现12倍增强的二阶谐波生成

《Small》：Large Second Harmonic Generation of Inp/SiO2 Multilayer in Temperature Range of 80–673 K

为解决磷化铟(InP)基非线性光学器件二次谐波生成(SHG)效率低和稳定性差的问题，研究人员通过气-液-固(VLS)法生长InP/SiO2多层结构，无需严格外延条件即获得12倍于体材料InP的SHG强度，等效二阶非线性磁化率高达7.15×10?10 m V?1，并在80–673 K宽温域展现优异稳定性，为高性能非线性光学器件开发提供新思路。

　　

磷化铟(InP)作为III-V族化合物半导体代表，凭借其高超的非线性敏感性在非线性光学(NLO)领域大放异彩。然而要实现实用的InP基NLO器件，必须攻克二次谐波生成(SHG)效率与大气稳定性的双重难关。这项研究另辟蹊径，采用气-液-固(VLS)生长技术制备InP/SiO₂多层结构，巧妙避开了苛刻的外延生长条件限制。

令人振奋的是，该多层结构的SHG强度竟达到InP晶片的12倍之多，等效二阶非线性磁化率飙升至7.15×10^?10 m V^?1。通过转移矩阵法(TMM)模拟揭秘，这种增强效应源于多层结构中局部电场的放大与光-物质相互作用的强化。更难得的是，这种混合薄膜在80–673 K的酷暑严寒中始终保持着稳定的SHG发射性能，连空调环境也奈何不得。

研究团队通过精巧的结构设计，让InP/SiO₂这对组合在非线性光学舞台大展身手。这项突破不仅为高性能NLO器件开发铺设了新赛道，更展示了非外延生长体系在光电功能材料领域的巨大潜力。