有機(jī)半導(dǎo)體,因其獨特的光電性能,尤其是在柔性化、大面積、低成本以及節(jié)能環(huán)保等方面的顯著優(yōu)勢,被認(rèn)為是引領(lǐng)信息科技的顛覆性創(chuàng)新技術(shù)、“未來柔性電子技術(shù)的核心材料”,已經(jīng)在發(fā)光二極管、太陽能電池、晶體管和激光器等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而,現(xiàn)有的非線性光學(xué)技術(shù)通常需要巨大泵浦能量才能產(chǎn)生非線性光學(xué)效應(yīng)。有機(jī)半導(dǎo)體自身光損傷風(fēng)險較高,嚴(yán)重制約了其在非線性光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。作為典型代表,受激拉曼散射因其特有的分子振動特征信號和靈活的光譜可調(diào)諧性,引領(lǐng)了拉曼激光器、相干拉曼散射顯微成像、硅基集成光子學(xué)等前沿領(lǐng)域的發(fā)展。然而,分子振動產(chǎn)生的拉曼增益普遍較低,需要施加較高泵浦能量才能克服損耗并獲取凈光學(xué)增益。如何實現(xiàn)“低閾值、高增益”的拉曼激射,一直是全球科學(xué)家面臨的難題。
南京郵電大學(xué)柔性電子全國重點實驗室/化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院黃維院士、賴文勇教授團(tuán)隊與香港浸會大學(xué)謝國偉教授、新加坡國立大學(xué)劉小鋼院士合作,在有機(jī)半導(dǎo)體非線性光學(xué)研究領(lǐng)域取得里程碑式進(jìn)展。團(tuán)隊創(chuàng)新提出“光譜調(diào)諧增益誘導(dǎo)拉曼激射(STGI-SRS)”理論模型,揭示了分子振動與受激輻射共振匹配的核心機(jī)制,首次成功在有機(jī)半導(dǎo)體材料中實現(xiàn)拉曼信號的指數(shù)級放大和高效多階拉曼激射,而且無需依賴復(fù)雜的光學(xué)微腔結(jié)構(gòu)。該研究突破了傳統(tǒng)非線性光學(xué)理論中“分子振動增益弱、依賴高能量泵浦”的瓶頸,為拓展有機(jī)半導(dǎo)體在拉曼激光等非線性光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ),更為發(fā)展柔性拉曼激光器、實現(xiàn)高精度傳感檢測等提供新思路新方法。
研究成果近期以“Giant nonlinear Raman responses from organic semiconductors”為題發(fā)表在國際頂級學(xué)術(shù)期刊Nature Materials(《自然·材料》;DOI: 10.1038/s41563-025-02196-9)。
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