本网讯 近日，中南大学物理与电子学院刘艳平教授课题组在各向异性半导体PdSe₂晶体的线性二色性及晶向无损指认研究上取得新进展，相关工作在国际顶尖学术刊物《纳米快报》(Nano Letters 自然指数期刊，影响因子 12.94)上发表题为“Direct Observation of Linear Dichroism Transition in Two-dimensional Palladium Diselenide”的研究论文。文章的第一作者为中南大学2018级硕士研究生于娟(联培学生)，中南大学刘艳平教授为通讯作者，中南大学何军教授和澳大利亚悉尼大学的刘宗文教授为共同通讯作者，中南大学为第一作者单位。

图片说明：(a)偏振分辨拉曼测量的原理图；(b)在364 nm、532 nm、633nm波长下的偏振吸收表征；(c)块体PdSe₂的偏振能够吸收谱(光谱范围300~800 nm)；(d)PdSe₂的三维偏振分辨拉曼光谱

线性二色性(Linear dichroism，简称LD)是主要用于研究分子功能和结构的光谱技术。LD可以通过平行或垂直于一个取向方向轴的光吸收的差异测得。LD的测量基于光和物质之间的相互作用，是电磁光谱的一种形式，如今主要应用在研究生物高分子(如DNA)及人工合成的聚合物方面。各向异性光子材料中的线性二向色性(LD)转换广泛应用于选择性偏振-波长探测器、光开关和光通信等领域。在传统的二维(2D)各向异性材料中，由于材料的对称性降低而出现的LD在宽光谱范围内呈现的是单轴现象。至今，在二维材料中如何实现线性二色性转换行为仍然是个挑战课题。在该论文中，我们在国际上首次成功演示了使用偏振分辨吸收光谱法在PdSe₂中观察到独特的LD转换现象,该转换行为出现在472 nm波长处。472 nm波长两端的偏振吸收趋势完全相反，具体表现为364 nm和532 nm极坐标中的偏振吸收图恰好相差90°，意味着该材料在垂直x-y轴向上不能同时吸收可见光和紫外光。并且得到较高的x-y轴吸光比(364 nm处为1.11，532 nm处为1.15，633 nm处为0.84)。这种特殊的LD转换行为在极化敏感光电子器件、波长可调光电探测器和偏振热成像领域具有广阔的应用前景。此外，使用高分辨拉曼光谱技术得到极化分辨拉曼光谱，其中A_g和B_1g模式展现出强劲的周期性并可快速判别其晶轴，与理论计算对称性分析非常吻合，这表明二维材料PdSe₂具有很强的本征LD效应，同时为宏观层面上确定晶体取向提供了可靠的依据。

这项工作成功制备出大面积高质量的单层及少层PdSe₂样品，并证实PdSe₂具有高空气稳定度、强各向异性、强层间耦合等特性。而且提供了一种快速无损判别各向异性二维材料晶界和晶格取向的方法，也为二维各向异性材料在偏振光学，凝聚态物理和新概念器件方面的理论研究和实际应用奠定了基础。其独特的LD转换特性与本征的LD效应相结合，使得PdSe₂材料在多光谱成像传感、偏振敏感和波长可控等光电器件方面提供了广阔的发展前景。

据悉，该研究工作得到了国家自然科学基金、湖南省重点研发计划、中南大学创新驱动青年团队等项目基金的支持。同时，湖南大学陈克求教授课题组、复旦大学丛春晓教授课题组、中国地质大学刘佳副教授课题组等在微区光学测量，结构表征及光学性质计算等方面提供了有力支持。