铁电材料在强激光作用下，孕育和产生了具有重要应用前景的物理性质，如声光、电光和反常光学效应等，逐渐发展成为新一代光电子器件的有力候选者。其中，具有多光子吸收效应的铁电体在生物成像、频率上转换激光和光限幅等方面具有潜在应用。然而目前，学界针对铁电材料的研究以双光子吸收为主，基于铁电材料实现更高阶的多光子非线性过程仍具挑战性。
中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室“无机光电功能晶体材料”研究员罗军华团队聚焦光与铁电材料的相互作用，发展出二维光铁电半导体材料的新体系(a)n-1(a)2mnx3n 1，其中a和a为有机配体，m、x分别代表金属阳离子和阴离子基元。近期，研究人员通过对该材料体系的分子设计与结构调控，首次在铁电化合物中实现了高阶的多光子吸收效应。与南京大学徐金龙合作，通过改变激发波长，能够在550~2400nm范围内，分别实现二、三、四和五光子的非线性吸收诱导荧光。作为九阶非线性光学跃迁过程，在2400 nm飞秒激光的作用下，化合物的五光子吸收截面系数达到~1.2×10-132 cm10 s4 photon-4，高于多数已知的有机分子。该研究首次在铁电材料中实现五光子非线性诱导荧光，对拓展铁电材料在非线性光学领域的应用提供了新思路。
相关研究成果以giant and broadband multiphoton absorption nonlinearities of a 2d organometallic perovskite ferroelectric为题，发表在《先进材料》（advanced materials）上。联培毕业硕士生李茂蕃为论文第一作者，研究员孙志华为论文通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金重点项目、国家杰出青年基金、中科院基础前沿0-1原始创新项目、中科院战略性先导专项以及国家优秀青年基金、国家基金面上和青促会优秀会员等的支持。
福建物构所高阶多光子非线性响应的光铁电半导体材料研究获进展
研究团队单位：福建物质结构研究所
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