Polarization‐Dependent and Wavelength‐Tunable Optical Limiting and Transparency of Multilayer Selenium‐Doped Black Phosphorus

材料科学 兴奋剂 光电子学 飞秒 饱和吸收 拉曼光谱 光谱学 吸收(声学) 吸收光谱法 自由载流子吸收 极化(电化学) 激光器 光学 波长 光纤激光器 化学 复合材料 物理化学 物理 量子力学
作者
Qirui Liu,Siyang Hu,Chenxi Zhang,Hao Ouyang,Tian Jiang
出处
期刊:Advanced Optical Materials [Wiley]
卷期号:9 (1) 被引量:21
标识
DOI:10.1002/adom.202001562
摘要

Abstract As one of the hottest 2D materials, black phosphorus (BP) exhibits a narrow band gap, high carrier mobility, exceptional photoelectric and thermoelectric properties. Nevertheless, easy oxidation in air limits its practical application. Here, versatile optical properties of multilayer selenium‐doped BP (Se‐BP) with air stability are reported. Based on polarization‐resolved Raman spectroscopy, which clarifies the sample structure and doping content, the optical absorption information of Se‐BP is investigated by employing polarized linear absorption spectra and femtosecond (fs) laser intensity scanning (I‐scan). Importantly, wavelength‐changed I‐scan results demonstrate a distinct maximum of 5.9% saturable absorption (SA) and 14.2% reverse saturable absorption (RSA) effect whose modulation depths act out polarization dependence. Through the results of I‐scan and fs transient absorption spectroscopy, not only is the origin of RSA proven to be the excited state absorption (ESA), but also the correlation between SA‐induced optical transparency and RSA‐induced optical limiting is discussed and confirmed. This work sheds new light on multifunctional optical applications based on doped BP materials.
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