科學家揭示新型準一維材料巨大面內光學各向異性

　　復旦大學未來信息創新學院教授張榮君課題組深入研究了新型準一維范德華材料鉭鎳硒晶體（Ta2NiSe5）在可見光至紅外波段的巨大面內光學各向異性，首次報道了目前已知范德華材料中最高的面內雙折射值并闡明了其物理機制，為下一代偏振敏感光電子器件和集成光子學的設計與實現提供了新的線索。相關研究近日發表于《物理進展報告》。

　　光學各向異性在光子操控與偏振探測等前沿應用中扮演著關鍵角色。雙折射和二向色性是表征材料光學各向異性的重要參數，但目前主流無機固體和液晶體系的雙折射普遍較低，難以滿足日益增長的小型化、高靈敏光學系統的需求。二維范德華材料因其由強層內鍵合與弱層間相互作用所誘導的各向異性特性，近年來成為材料科學及相關器件研究領域的重點。

　　研究團隊系統研究了準一維范德華晶體Ta2NiSe5的面內光學、電學與光電各向異性。系列實驗測試結果顯示，Ta2NiSe5在可見光至紅外波段表現出高面內雙折射，最大雙折射值高達近2.0，為目前已知報道的最大的面內雙折射范德華晶體材料。機制研究表明，Ta2NiSe5晶體的獨特準一維結構與極化率強對比協同作用，共同促成了其強面內光學各向異性。

　　進一步地，研究團隊自行設計并制備了一種基于Ta2NiSe5的光電探測器原型，用以研究其電學和光電各向異性。該探測器展現出多項優異性能，包括寬響應光譜范圍、快速響應時間、顯著的光電各向異性以及紅外高分辨率偏振成像能力。

Ta 2NiSe 5晶體的巨大面內各向異性及其偏振靈敏探測。圖片由研究團隊提供

　　研究團隊表示，Ta2NiSe5兼具大結構各向異性、高極化率對比與可集成性，是下一代偏振敏感紅外探測器、高精度成像系統、集成光子芯片的理想材料平臺。未來，該工作有望引發對其他低對稱性范德華材料的系統探索，推動相關微型化、超高性能光電子器件的發展。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1088/1361-6633/add209