近日，我院郭艳峰课题组与上海大学理学院物理系超快光子学实验室马国宏课题组合作，在准二维磁性半导体CSiTe3中发现了极强的太赫兹辐射，研究成果以“Terahertz emissionon the surface of a van der Waals magnet CrSiTe3”为题发表于国际著名期刊Laser & Photonics Reviews上。
范德瓦耳斯准二维磁性材料是近年来凝聚态物理及材料学研究领域的热点材料体系，其丰富的物理性质及易剥离等特点对于基础研究及实际应用都有重要意义。通常，在磁交换各向同性二维材料体系中，热涨落通过抑制自发对称性破缺，从而阻止长程磁有序的形成，但是当很小的磁各向异性存在时，长程磁有序即可出现。近年来，科研人员发现具有范德瓦耳斯结合的准二维层状结构的磁性材料，如CrSiTe3、Fe3GeTe2、CrI3等，剥离到单层或少数层情况下依然保持长程磁有序，从而引发了极大的关注。
郭艳峰课题组专注于新颖量子材料单晶生长与物性研究，与其它团队紧密合作，在该领域取得了系列研究进展，如：与李刚教授、柳仲楷教授团队合作，揭示了关联作用对CrSiTe3电子能隙形成的决定性作用（Physical Review Letter 2019,123: 047203）; 与中山大学王猛教授团队合作，首次在高压下实现了铁磁二维磁性材料CrSiTe3的超导转变（arXiv: 1912.05166）；在高压下系统研究了CrGeTe3的结构演化，观察到了奇异相变过程及一种新颖的非晶态（The Journalof Physical Chemistry C 2019, 123: 13885）；与中科院微系统所刘中灏副研究员合作，利用角分辨光电子能谱及电输运测量，在AlFe2B2中发现了非费米液体行为及一种马鞍状平带结构（Physical ReviewB 2020, in press）；与我校特聘教授陈宇林/柳仲楷及清华大学杨乐仙教授团队合作，利用角分辨光电子能谱揭示了Fe3GeTe2中局域磁矩对铁磁有序及其电子结构可能起到了一定作用（PhysicalReview B 2020, 101: 201104(R)）。
尽管CrSiTe3具有中心对称结构，其二阶非线性极化/非线性电导率系数为零，但在其表面处由于中心对称破缺，存在非零的二阶非线性张量元。非线性光学理论分析表明，该类材料表面具有极大的非线性电导率，超短激光脉冲作用下可以表现出较强的瞬态光电流效应(photogalvanic effect），从而有可能出现强太赫兹辐射。合作团队给予高质量CiSiTe3单晶（图a），开展了超快太赫兹发射谱及时间分辨太赫兹光谱测量，观测到仅仅来自于单晶样品表面少数几层（2~3 nm）的强的太赫兹辐射（图b），证实了理论分析的正确性。该结果为开发强太赫兹辐射源提供了一类新的候选材料，同时也为研究单层二维磁性材料提供了理想的光学手段。
上海科技大学为本论文共同通讯单位，郭艳峰课题组2015级硕博连读研究生夏威为该论文的第二作者，上海大学马国宏教授和郭艳峰教授为共同通讯作者，物质学院刘伟民教授也参与了该工作。该研究得到了上海科技大学-上海光机所超强超短激光应用联合实验室支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/lpor.202000025