受鋰電池工作原理的啟發(fā)，中國科學院光電技術研究所前沿科學與技術研究院與新加坡國立大學、國防科技大學的研究人員合作構建了類似于鋰離子電池的石墨烯插層器件。在保持石墨烯二維結構的前提下，將鋰金屬插入石墨烯范德瓦爾斯層間，形成具有超分子結構鋰石墨烯插層材料。鋰金屬的嵌入可以精確調控石墨烯中電子帶間、帶內躍遷過程以及電子-聲子相互作用過程，進而實現石墨烯二次諧波特性可控調控。
研究人員調節(jié)石墨烯層間鋰離子的數量，實現了對石墨烯二次諧波信號的可控調控。與傳統的電場調控、表面摻雜等方法相比，插層調控具有調控范圍大，調控過程可控、可逆，器件狀態(tài)可以實現不帶電保持等優(yōu)點。該研究揭示了鋰石墨烯插層材料優(yōu)異的非線性光學性質，作為一種全新的可調光學倍頻材料，其將對先進納米光子器件的發(fā)展起到重要作用。研究中，科研人員展示了厘米量級樣品的制備。
鋰石墨烯插層材料在不同插層狀態(tài)下的二次諧波信號。二次諧波信號的產生表明鋰插層石墨烯材料中具有反演對稱性破缺現象，有望用于修正鋰插層石墨烯P6/mmm對稱性結構的理論模型，對于理解石墨烯插層材料的新奇物理特性，如超導、電荷密度波等，也具有重要意義。
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