가시광 및 적외선 파장으로 구성된 이중대역 광 신호는 야간 관측, 차량 안전, 생체영상화, 광통신 등 다양한 분야에서 상당한 잠재력을 지닌다. 그에 따라 가시-적외선 이중대역 신호를 위한 변조 기법, 특히 다양한 전기색소자(electrochromic devices)에 대해 많은 관심이 집중되어 왔다. 그러나 이러한 소자들은 종종 낮은 속도와 복잡한 구조를 가지므로, 현재의 초고속 온칩 나노포토닉스에 대한 요구를 충족시키기에는 부적합하다. 본 연구에서는 낮은 대칭성을 갖는 층상 나노물질인 셀렌화 탈륨(thallium selenide, TlSe)에서 초고속 이중대역 선택적 광 스위칭을 제시한다. 과도 흡수 현미경(transient absorption microscopy)은 가시광 및 근적외선(NIR) 영역에서 서로 구별되는 변조 대역을 직접적으로 관찰한다. 특히, 이들 대역은 직교하는 편광 의존성을 나타내어 편광 제어를 통해 가시광과 NIR 빛을 선택적으로 변조할 수 있게 한다. 이론적 분석에 따르면 가시광 및 NIR 영역의 변조 대역은 각각 전자와 정공의 수직으로 비등방적인 여기 상태 흡수에서 기인한다. 이는 전자와 정공에 대해 관측된 서로 다른 초고속 냉각 시간으로 뒷받침된다. 또한 변조는 효율적인 오제르 재결합(Auger recombination)으로 인해 피코초 스케일의 동역학을 보인다. 이러한 탁월한 특성들은 낮은 대칭성을 갖는 TlSe가 초고속 이중대역 나노포토닉스를 위한 새로운 재료로서 유망함을 시사한다. 더 나아가 본 연구는 유효 질량 의존적 냉각 및 다체 상호작용을 포함한 비등방성 캐리어 동역학에 대한 근본적인 통찰을 제공한다.

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