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Sub-picosecond,strain-tunable,polarizationselective optical switching via anisotropic exciton dynamics in quasi-1D ZrSe_(3)

引用

Light(Science & Applications) 2024年第11期13卷 2576-2588页

作者： Sang Ho Suk Sanghee Nah Muhammad Sajjad Sung Bok Seo Jianxiang Chen sangwan sim School of Electrical Engineering Hanyang UniversityAnsanSouth Korea Seoul Center Korea Basic Science InstituteSeoulSouth Korea Nottingham Ningbo China Beacons of Excellence Research and Innovation Institute University of NottinghamNingboChina Key Laboratory of Carbonaceous Wastes Processing and Process Intensification Research of Zhejiang Province University of Nottingham Ningbo ChinaNingboChina

In cutting-edge optical technologies,polarization is a key for encoding and transmitting vast information,highlighting the importance of selectively switching and modulating polarized ***,anisotropic two-dimensional materials have emerged for ultrafast switching of polarization-multiplexed optical signals,but face challenges with low polarization ratios and limited spectral ***,we apply strain to quasi-one-dimensional layered ZrSe_(3)to enhance polarization selectivity and tune operational energies in ultrafast all-optical ***,transient absorption on unstrained ZrSe_(3)reveals a sub-picosecond switching response in polarization along a specific crystal axis,attributed to shifting-recovery dynamics of an anisotropic ***,its polarization selectivity is weakened by a slow non-excitonic response in the perpendicular *** overcome this limitation,we apply strain to ZrSe_(3)by bending its flexible *** compressive strain spectrally decouples the excitonic and nonexcitonic components,doubling the polarization selectivity of the sub-picosecond switching and tripling it compared to that in the tensile-strained ZrSe_(3).It also effectively tunes the switching energy at a shift rate of~93 meV%-*** strain-tunable switching is repeatable,reversible,and robustly maintains the sub-picosecond ***-principles calculations reveal that the strain control is enabled by momentum-and band-dependent modulations of the electronic band structure,causing opposite shifts in the excitonic and non-excitonic *** findings offer a novel approach for high-performance,wavelength-tunable,polarization-selective ultrafast optical switching.

关键词： polarization tunable strain

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