福建物構所等在高階多光子非線性響應的光鐵電半導體材料研究中獲進展

　　鐵電材料在強激光作用下，孕育和產生了具有重要應用前景的物理性質，如聲光、電光和反常光學效應等，逐漸發展成為新一代光電子器件的有力候選者。其中，具有多光子吸收效應的鐵電體在生物成像、頻率上轉換激光和光限幅等方面具有潛在應用。然而目前，學界針對鐵電材料的研究以雙光子吸收為主，基于鐵電材料實現更高階的多光子非線性過程仍具挑戰性。

　　中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室“無機光電功能晶體材料”研究員羅軍華團隊聚焦光與鐵電材料的相互作用，發展出二維光鐵電半導體材料的新體系(A')_n-1(A)₂M_nX_3n+1，其中A和A'為有機配體，M、X分別代表金屬陽離子和陰離子基元。近期，研究人員通過對該材料體系的分子設計與結構調控，首次在鐵電化合物中實現了高階的多光子吸收效應。與南京大學博士徐金龍合作，通過改變激發波長，能夠在550~2400 nm范圍內，分別實現二、三、四和五光子的非線性吸收誘導熒光。作為九階非線性光學躍遷過程，在2400 nm飛秒激光的作用下，化合物的五光子吸收截面系數達到~1.2×10^-132 cm¹⁰ s⁴ photon^-4，高于多數已知的有機分子。該研究首次在鐵電材料中實現五光子非線性誘導熒光，對拓展鐵電材料在非線性光學領域的應用提供了新思路。

　　相關研究成果以Giant and Broadband Multiphoton Absorption Nonlinearities of a 2D Organometallic Perovskite Ferroelectric為題，發表在《先進材料》（Advanced Materials）上。聯培畢業碩士生李茂蕃為論文第一作者，研究員孫志華為論文通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金重點項目、國家杰出青年基金、中科院基礎前沿0-1原始創新項目、中科院戰略性先導專項以及國家優秀青年基金、國家基金面上和青促會優秀會員等的支持。