Polarization-rotation-driven modulation of second harmonic generation in van der Waals layered ferroelectric CuInP2S6

铁电性 极化(电化学) 点反射 范德瓦尔斯力 二次谐波产生 电场 凝聚态物理 物理 对称性破坏 极化密度 电介质 光学 材料科学 光电子学 磁场 量子力学 化学 激光器 磁化 物理化学 分子
作者
Yiqi Hu,Han Gao,Zhou Zhou,Shun Wang,Qiankun Li,Zhongshen Luo,Runcang Feng,Yanfei Hou,Tianhao Ying,Yuyan Weng,Yibo Han,Liang Fang,Lü You
出处
期刊:Applied physics reviews [American Institute of Physics]
卷期号:11 (4)
标识
DOI:10.1063/5.0230814
摘要

Two-dimensional van der Waals (vdW) ferroelectrics, renowned for their spontaneous breaking of inversion symmetry and finite electric polarization, are pivotal in nonlinear optics and low-power nanoelectronics. Prior studies primarily focused on materials exhibiting out-of-plane or in-plane ferroelectric polarization, whose rotational degrees of freedom are commonly overlooked. Herein, we experimentally validate the existence of a weak yet symmetry-allowed in-plane polarization in the low-symmetry vdW ferroelectric CuInP2S6 by rigorous structural analysis and vectorial property characterizations. Remarkably, the magnitude of this in-plane polarization is tunable via an interface-induced electric field, leading to a significant contrast in second harmonic generation between oppositely polarized domains. Based on this unique rotational capability of electric polarization, we demonstrate an electrically tunable second-order optical emission in a fabricated vdW ferroelectric capacitor. Our findings highlight the intricate interplay between crystal symmetry and tensorial physical properties, providing a novel pathway for manipulating nonlinear optical functionalities in vdW layered ferroelectrics.
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