WSe₂中费米极化子的蓝移及其巨大的光学非线性

长期以来，寻找具有强非线性光学响应的材料一直是科学研究的核心主题。这些非线性描述了材料的光学性质在强光照射下的变化，对于各种应用至关重要，包括光开关、频率转换和量子信息处理。

原子级薄半导体，特别是过渡金属二硫化物，已成为实现光学非线性的有希望的候选材料。最近的一篇论文《原子薄半导体中费米极化子的巨大光学非线性》，是这一领域中的一项开创性工作。

原子级薄半导体，例如 MoS2、MoSe2、WS2 和 WSe2，它们降低的维度导致了独特的电子和光学特性。与块状材料不同，这些材料表现出强大的量子限制效应，导致电子和空穴之间库仑相互作用显著增强。这种强库仑相互作用导致形成紧密结合的电子-空穴对，称为激子，它主导了这些材料在可见光和近红外光谱范围内的光学响应。

原子级薄半导体中的激子具有几个显著特性。它们具有很大的结合能，约为数百毫电子伏特，即使在室温下也能保持稳定。由于它们较大的振荡器强度，它们还表现出很强的光-物质相互作用。此外，原子级薄半导体 独特的谷电子学特性，其中电子可以占据动量空间中不同的谷，为操纵其光学性质提供了额外的自由度。