# Кристаллы ZnO в мид-ИК поле излучают гармоники с четырёхкратной, а не шестикратной симметрией

- Опубликовано: 2026-11-11 15:11 UTC
- Раздел: Наука › Физика
- Теги: оксид цинка, фемтосекундные импульсы среднего ИК, четырёхкратная симметрия, структура вюрцита, нечётные и чётные гармоники, переходы Ландау–Зенера, ELI-ALPS, анизотропия зон
- Адрес: https://realtech.media/ru/news/rt-0999afc91721c64a49d8d51f_kristally_zno_v/

**Нечётные гармоники из оксида цинка в ELI-ALPS модулируются с четырёхкратной симметрией, хотя симметрия решётки даёт шестикратную; теория указывает на анизотропию зон.**

![ZnO crystals driven by mid-IR pulses emit harmonics with four-fold, not six-fold, symmetry](https://realtech.media/media/2026/11/3c720bdd3065a057.jpg)
*Neath g, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0*

Группа, изучавшая зависимость генерации высоких гармоник (ГВГ) в оксиде цинка от ориентации кристалла, сообщает в Applied Physics B: при действии мощных фемтосекундных импульсов среднего инфракрасного диапазона выход гармоник имеет четырёхкратную угловую картину. Одна лишь симметрия гексагональной решётки дала бы шестикратную [1]. Измерения проведены в исследовательском центре ELI-ALPS на источнике с длиной волны 3,2 мкм и частотой повторения 100 кГц. Он давал импульсы длительностью 45 фс, около четырёх оптических циклов. Пиковую интенсивность держали на уровне 1–1,2 ТВт/см², ниже порога повреждения.

## Четырёхкратная модуляция в двух срезах кристалла

Образец толщиной 50 мкм, вырезанный по c-плоскости (0001), дал спектры только из нечётных гармоник до 13-го порядка, выходящих за пределы запрещённой зоны [1]. При повороте линейной поляризации на 180° интенсивность нечётных гармоник достигала максимумов при 0, 45, 90, 135 и 180 градусах. Это четырёхкратная симметрия, тогда как гексагональная базальная решётка предполагает трёхкратную или шестикратную.

Образец толщиной 50 мкм по a-плоскости (11-20), где инверсионная симметрия нарушена, дал и нечётные, и чётные порядки. Гармоники ниже зоны занимали порядки со 2-го по 9-й, выше зоны достигали 19-го в вакуумном ультрафиолете [1]. Нечётные гармоники показали ту же четырёхкратную картину. Чётные имели максимумы при 45 и 135 градусах и подавлялись вдоль главных кристаллографических осей.

Три независимых скана подтвердили воспроизводимость модуляции. В образце a-среза толщиной 200 мкм при 1,2 ТВт/см² спектры уширялись и приобретали сателлитные структуры, заметнее всего у шестой гармоники. Авторы связывают это с нелинейным распространением. Нечётные гармоники сохранили четырёхкратную периодичность, чётные показали двукратную модуляцию.

## Модель зонной структуры

Авторы построили микроскопическую модель блоховских электронов в импульсном поле; основное состояние рассчитано эмпирическим псевдопотенциальным методом. Прямая запрещённая зона 3,3 эВ требует поглощения не менее девяти фотонов 3,2 мкм для создания электронно-дырочной пары. Три верхние валентные зоны связаны с нижней зоной проводимости, а две нижние валентные зоны лежат на 0,8 эВ глубже; этот интервал соответствует двум фотонам лазера. Поворот поляризации меняет силу связей и открывает многофотонные пути между валентными состояниями.

Моделирование показывает, что электронно-дырочные пары возникают суб-фемтосекундными вспышками в каждом полупериоде через переходы Ландау–Зенера в экстремумах поля. Теория предсказывает шестикратную модуляцию нечётных гармоник в плоскости (0001), тогда как измерена четырёхкратная [1]. По мнению авторов, анизотропия многозонной структуры существенно влияет на возбуждение пар и на твердотельную ГВГ [1].

## Источники

1. [Applied Physics B](https://doi.org/10.1007/s00340-026-08680-7)
2. [bioengineer.org](https://bioengineer.org/mid-infrared-laser-pulses-reveal-unexpected-harmonic-emission-symmetries-in-zinc-oxide)

---

Источник: RealTech, realtech.media — https://realtech.media/ru/news/rt-0999afc91721c64a49d8d51f_kristally_zno_v/