Structures en couches de WS2 en forme de pyramide bidimensionnelle pour une génération d'harmoniques de seconde ordre au bord hautement efficace

Les matériaux en couches bidimensionnels (2D), présentant une grande susceptibilité non linéaire d'ordre supérieur, ont suscité un grand intérêt scientifique en raison de leurs applications potentielles dans les dispositifs optiques non linéaires. Cependant, l'épaisseur atomique des matériaux en couches 2D entraîne une faible confinement des champs et une interaction lumière-matière faible à l'échelle nanométrique, ce qui se traduit par une faible efficacité de conversion non linéaire. Ici, des structures en couches multilaïres (P-multilayer) en forme de pyramide 2D sont fabriquées pour une génération d'harmoniques de seconde ordre (SHG) efficace basée sur l'interaction lumière-matière améliorée dans des cavités en mode de galerie chuchotante (WGM). Les matériaux en couches 2D P-multilayer, dont les plans de base rétrécissent progressivement des couches inférieures aux couches supérieures, présentent une radiation SH efficace en raison de l'interférence destructrice partielle des polarités non linéaires entre les couches atomiques voisines. De plus, la morphologie triangulaire en plaque bien définie des P-multilayers de WS2 forme une cavité de résonance WGM, ce qui entraîne une interaction lumière-matière améliorée et donc un renforcement de la SHG des bords, qui peut être encore améliorée en hybridant le mode WGM avec la plasmonique. Ces résultats offrent un éclairage pour la construction de structures spécifiques pour des processus non linéaires efficaces.