非线性光学晶体是超快激光科学和量子通信技术的核心。二维（2D）材料的出现因其极高的非线性系数而为非线性光学晶体提供了革命性的潜力。然而，由于不同二维层中的光学相位偏差，不受控制的堆叠顺序通常会引起破坏性的非线性响应。因此，二维非线性晶体的转换效率通常限制在小于0.01%（远低于>1%的实际标准）。

在这里，北京大学刘开辉教授，中国人民大学Can Liu可控地合成具有平行堆叠层的菱形氮化硼（rBN）晶体薄膜。

文章要点

1）这一成功是通过利用邻位FeNi（111）单晶实现的，该单晶既保证了BN晶粒单向排列成单晶单层，又保证了厚层的（B，N）源的连续析出。

2）rBN 薄膜中保留的面内反演不对称性使每层都保持同相二次谐波产生场，并在整个二维材料系列中在仅 1.6 μm 的相干厚度内实现 1% 的创纪录高转换效率。

研究工作为利用二维材料设计超薄非线性光学晶体提供了一条途径，并将促进集成光子和紧凑量子光学器件的按需制造。

参考文献

Jiajie Qi, et al, Stacking-Controlled Growth of rBN Crystalline Films with High Nonlinear Optical Conversion Efficiency up to 1%, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202303122

https://doi.org/10.1002/adma.202303122