Rydym yn defnyddio sbectrosgopeg ffoto-allyriadau wedi'i ddatrys gan amser ac onglau (tr-ARPES) i ymchwilio i drosglwyddo gwefr gwibgyswllt mewn heterostrwythur epitaxial wedi'i wneud o monolayer WS2 a graphene. Mae'r heterostrwythur hwn yn cyfuno manteision lled-ddargludydd bwlch uniongyrchol â chyplu orbit sbin cryf a rhyngweithio cryf rhwng mater ysgafn â rhai lled-fetel sy'n cynnal cludwyr di-grynswth â symudedd uchel iawn ac oes troelli hir. Rydym yn canfod, ar ôl ffotogynhyrfu ar gyseiniant i'r A-exciton yn WS2, bod y tyllau ffotogynhyrfus yn trosglwyddo'n gyflym i'r haen graphene tra bod yr electronau ffotogynhyrfus yn aros yn yr haen WS2. Canfyddir bod gan y cyflwr dros dro sy'n gwahanu gwefr o ganlyniad i oes o ∼1 ps. Rydym yn priodoli ein canfyddiadau i wahaniaethau mewn gofod cam gwasgariad a achosir gan aliniad cymharol bandiau WS2 a graphene fel y datgelwyd gan ARPES cydraniad uchel. Ar y cyd â chyffro optegol sbin-ddethol, gallai'r heterostructure WS2 / graphene yr ymchwiliwyd iddo ddarparu llwyfan ar gyfer chwistrelliad sbin optegol effeithlon i graffen.
Mae argaeledd llawer o wahanol ddeunyddiau dau ddimensiwn wedi agor y posibilrwydd o greu heterostructures tenau newydd yn y pen draw gyda swyddogaethau cwbl newydd yn seiliedig ar sgrinio deuelectrig wedi'i deilwra ac effeithiau amrywiol a achosir gan agosrwydd (1-3). Mae dyfeisiau prawf-egwyddor ar gyfer cymwysiadau yn y dyfodol ym maes electroneg ac optoelectroneg wedi'u gwireddu (4-6).
Yma, rydym yn canolbwyntio ar heterostructures epitaxial van der Waals sy'n cynnwys monolayer WS2, lled-ddargludydd bwlch uniongyrchol gyda chyplu sbin-orbit cryf a hollti sbin sylweddol o strwythur y band oherwydd cymesuredd gwrthdro toredig (7), a monolayer graphene, semimetal gyda strwythur band conigol a symudedd cludo hynod o uchel (8), wedi'i dyfu ar SiC (0001) â therfyniad hydrogen. Mae'r arwyddion cyntaf ar gyfer trosglwyddo gwefr gwibgyswllt (9-15) ac effeithiau cyplu sbin-orbit a achosir gan agosrwydd (16-18) yn gwneud WS2/graphene a heterostructures tebyg yn ymgeiswyr addawol ar gyfer cymwysiadau optoelectroneg (19) ac optoelectroneg (20) yn y dyfodol.
Aethom ati i geisio datgelu llwybrau ymlacio parau tyllau electron wedi’u ffotogynhyrchu yn WS2/graffene gyda sbectrosgopeg ffoto-allyriadau amser ac onglau (tr-ARPES). At y diben hwnnw, rydym yn cyffroi'r heterostrwythur gyda chorbys pwmp 2-eV sy'n atseinio i'r A-exciton yn WS2 (21, 12) ac yn alldaflu ffotoelectronau gyda phwls stiliwr sydd wedi'i oedi am yr eildro ar ynni ffoton 26-eV. Rydym yn pennu egni cinetig ac ongl allyriadau'r ffotoelectronau gyda dadansoddwr hemisfferig fel swyddogaeth oedi pwmp-chwilio i gael mynediad i ddeinameg cludwyr momentwm, ynni ac amser. Y cydraniad egni ac amser yw 240 meV a 200 fs, yn y drefn honno.
Mae ein canlyniadau'n darparu tystiolaeth uniongyrchol ar gyfer trosglwyddo tâl tra chyflym rhwng yr haenau wedi'u halinio'n epitaxially, gan gadarnhau'r arwyddion cyntaf yn seiliedig ar dechnegau holl-optegol mewn heterostrwythurau tebyg wedi'u cydosod â llaw gydag aliniad azimuthal mympwyol yr haenau (9-15). Yn ogystal, rydym yn dangos bod y trosglwyddiad tâl hwn yn anghymesur iawn. Mae ein mesuriadau yn datgelu cyflwr dros dro a wahanwyd gan wefr nas gwelwyd yn flaenorol, gydag electronau a thyllau ffotogynhyrfus wedi'u lleoli yn yr haen WS2 a graphene, yn y drefn honno, sy'n byw am ∼1 ps. Rydym yn dehongli ein canfyddiadau yn nhermau gwahaniaethau mewn gofod cam gwasgariad ar gyfer trosglwyddo electronau a thyllau a achosir gan aliniad cymharol bandiau WS2 a graphene fel y datgelwyd gan ARPES cydraniad uchel. Wedi'i gyfuno â chyffro optegol dewisol sbin a dyffryn (22-25) gallai heterostrwythurau WS2/graphene ddarparu llwyfan newydd ar gyfer chwistrelliad troelli optegol cyflym iawn i graffen.
Mae Ffigur 1A yn dangos mesuriad ARPES cydraniad uchel a gafwyd gyda lamp heliwm o'r strwythur band ar hyd cyfeiriad ΓK yr heterostrwythur epitaxial WS2/graphene. Canfuwyd bod y côn Dirac wedi'i dopio â thyllau gyda'r pwynt Dirac wedi'i leoli ∼0.3 eV uwchben y potensial cemegol ecwilibriwm. Mae brig y band falens WS2 sbin-hollt i'w weld ∼1.2 eV islaw'r potensial cemegol ecwilibriwm.
(A) ffotocerrynt ecwilibriwm wedi'i fesur ar hyd y cyfeiriad ΓK gyda lamp heliwm heb ei bolar. (B) Ffotogyfrol ar gyfer oedi pwmp-chwilio negyddol wedi'i fesur â chorbys uwchfioled eithafol p-polaredig ar ynni ffoton 26-eV. Mae llinellau llwyd a choch toredig yn nodi safle'r proffiliau llinell a ddefnyddir i echdynnu'r safleoedd brig dros dro yn Ffig. 2. (C) Newidiadau i'r ffotogerrynt 200 fs a achosir gan bwmp ar ôl ffotogyffro ar egni ffoton pwmp o 2 eV gyda llif pwmp o 2 mJ/cm2. Dangosir enillion a cholled ffotoelectronau mewn coch a glas, yn y drefn honno. Mae'r blychau'n nodi'r ardal integreiddio ar gyfer yr olion pwmp-chwilio a ddangosir yn Ffig. 3.
Mae Ffigur 1B yn dangos ciplun tr-ARPES o'r strwythur band yn agos at y WS2 a phwyntiau K graphene wedi'u mesur â chodlysiau uwchfioled eithafol 100-fs ar ynni ffoton 26-eV ar oedi wrth archwilio pwmp negyddol cyn dyfodiad curiad y pwmp. Yma, nid yw'r hollti sbin yn cael ei ddatrys oherwydd diraddio sampl a phresenoldeb y pwls pwmp 2-eV sy'n achosi ehangu gwefr gofod o'r nodweddion sbectrol. Mae Ffigur 1C yn dangos y newidiadau i'r ffotocerrynt a achosir gan bwmp mewn perthynas â Ffig. 1B ar oediad pwmp-chwilio o 200 fs lle mae'r signal pwmp-chwilio yn cyrraedd ei uchafswm. Mae lliwiau coch a glas yn dynodi cynnydd a cholli ffotoelectronau, yn y drefn honno.
Er mwyn dadansoddi'r ddeinameg gyfoethog hon yn fanylach, rydym yn gyntaf yn pennu safleoedd brig dros dro y band falens WS2 a'r band π graphene ar hyd y llinellau toredig yn Ffig. 1B fel yr eglurir yn fanwl yn y Deunyddiau Atodol. Rydyn ni'n gweld bod band falens WS2 yn symud i fyny 90 meV (Ffig. 2 A) ac mae'r band π graphene yn symud i lawr 50 meV (Ffig. 2 B). Darganfyddir mai oes esbonyddol y sifftiau hyn yw 1.2 ± 0.1 ps ar gyfer band falens WS2 a 1.7 ± 0.3 ps ar gyfer y band π graphene. Mae'r sifftiau brig hyn yn darparu tystiolaeth gyntaf o wefr dros dro o'r ddwy haen, lle mae tâl cadarnhaol (negyddol) ychwanegol yn cynyddu (yn lleihau) egni rhwymol y cyflyrau electronig. Sylwch mai cynnydd y band falens WS2 sy'n gyfrifol am y signal pwmp-chwilio amlwg yn yr ardal a nodir gan y blwch du yn Ffig. 1C.
Newid yn safle brig y band falens WS2 (A) a'r band π-graffen (B) fel swyddogaeth oedi pwmp-chwilio ynghyd â ffitiau esbonyddol (llinellau trwchus). Oes y shifft WS2 yn (A) yw 1.2 ± 0.1 ps. Oes y symudiad graphene yn (B) yw 1.7 ± 0.3 ps.
Nesaf, rydym yn integreiddio'r signal pwmp-chwilio dros yr ardaloedd a nodir gan y blychau lliw yn Ffig. 1C ac yn plotio'r cyfrif canlyniadol fel swyddogaeth oedi pwmp-chwiliwr yn Ffig. 3. Mae cromlin 1 yn Ffig. 3 yn dangos deinameg y cludwyr ffotoexcited yn agos at waelod band dargludiad yr haen WS2 gydag oes o 1.1 ± 0.1 ps a gafwyd o ffit esbonyddol i'r data (gweler y Deunyddiau Atodol).
Olion pwmp-chwiliwr fel swyddogaeth o oedi a gafwyd trwy integreiddio'r ffotocerrynt dros yr ardal a nodir gan y blychau yn Ffig. 1C. Mae'r llinellau trwchus yn ffitio'n esbonyddol i'r data. Cromlin (1) Poblogaeth cludo dros dro ym mand dargludiad WS2. Cromlin (2) Arwydd pwmp-chwilio o'r band π o graphene uwchlaw'r potensial cemegol ecwilibriwm. Cromlin (3) Arwydd pwmp-chwilio o'r band π o graphene islaw'r potensial cemegol ecwilibriwm. Cromlin (4) Signal pwmp-chwilio net ym mand falens WS2. Canfyddir bod yr oes yn 1.2 ± 0.1 ps yn (1), 180 ± 20 fs (ennill) a ∼2 ps (colled) yn (2), a 1.8 ± 0.2 ps yn (3).
Yng nghromliniau 2 a 3 yn Ffigur 3, rydym yn dangos signal pwmp-chwilio'r band π graphene. Rydyn ni'n darganfod bod gan gynnydd electronau uwchlaw'r potensial cemegol ecwilibriwm (cromlin 2 yn Ffig. 3) oes llawer byrrach (180 ± 20 fs) o'i gymharu â cholli electronau o dan y potensial cemegol ecwilibriwm (1.8 ± 0.2 ps yng nghromlin 3 Ffig. 3). Ymhellach, canfyddir bod cynnydd cychwynnol y ffotogerrynt yng nghromlin 2 Ffig. 3 yn troi'n golled ar t = 400 fs gydag oes o ∼2 ps. Mae'r anghymesuredd rhwng ennill a cholled i'w weld yn absennol yn y signal pwmp-chwilio o graffen monolayer heb ei orchuddio (gweler ffig. S5 yn y Deunyddiau Atodol), sy'n dangos bod yr anghymesuredd yn ganlyniad i gyplu rhynghaenog yn heterostrwythur WS2/graffene. Mae arsylwi cynnydd byrhoedlog a cholled hirhoedlog uwchlaw ac islaw'r potensial cemegol ecwilibriwm, yn y drefn honno, yn dangos bod electronau'n cael eu tynnu'n effeithlon o'r haen graffen wrth ffotogyffroi'r heterostrwythur. O ganlyniad, mae'r haen graphene yn cael ei wefru'n bositif, sy'n gyson â'r cynnydd yn egni rhwymol y band π a geir yn Ffig. 2B. Mae symudiad i lawr y band π yn tynnu cynffon egni uchel y dosbarthiad ecwilibriwm Fermi-Dirac o uwchben y potensial cemegol ecwilibriwm, sy'n esbonio'n rhannol y newid yn arwydd y signal pwmp-chwilio yng nghromlin 2 Ffig. 3. Byddwn yn dangos isod bod yr effaith hon yn cael ei gwella ymhellach gan golled dros dro electronau yn y band-π.
Cefnogir y senario hwn gan signal pwmp-chwilio net y band falens WS2 yng nghromlin 4 Ffig. 3. Cafwyd y data hyn trwy integreiddio'r cyfrifiadau dros yr arwynebedd a roddir gan y blwch du yn Ffig. 1B sy'n dal yr electronau a ollyngwyd o y band falens o gwbl oedi pwmp-chwiliwr. O fewn y bariau gwallau arbrofol, nid ydym yn dod o hyd i unrhyw arwydd o bresenoldeb tyllau ym mand falens WS2 ar gyfer unrhyw oedi wrth archwilio pwmp. Mae hyn yn dangos, ar ôl ffotogyffroi, bod y tyllau hyn yn cael eu hail-lenwi'n gyflym ar raddfa amser sy'n fyr o'i gymharu â'n cydraniad amser.
Er mwyn darparu prawf terfynol ar gyfer ein rhagdybiaeth o wahaniad gwefr gwibgyswllt yn yr heterostructure WS2/graphene, rydym yn pennu nifer y tyllau a drosglwyddwyd i'r haen graphene fel y disgrifir yn fanwl yn y Deunyddiau Atodol. Yn fyr, gosodwyd dosbarthiad Fermi-Dirac ar ddosbarthiad electronig dros dro y band π. Yna cyfrifwyd nifer y tyllau o'r gwerthoedd canlyniadol ar gyfer y potensial cemegol dros dro a'r tymheredd electronig. Dangosir y canlyniad yn Ffig. 4. Rydym yn darganfod bod cyfanswm o ∼5 × 1012 tyllau/cm2 yn cael eu trosglwyddo o WS2 i graphene gydag oes esbonyddol o 1.5 ± 0.2 ps.
Newid nifer y tyllau yn y band π fel swyddogaeth oedi pwmp-chwilio ynghyd â ffit esbonyddol sy'n rhoi oes o 1.5 ± 0.2 ps.
O'r canfyddiadau yn Ffigys. 2 i 4, mae'r llun microsgopig canlynol ar gyfer y trosglwyddiad gwefr gwibgyswllt yn heterostrwythur WS2/graphene yn dod i'r amlwg (Ffig. 5). Photoexcitation o'r heterostructure WS2/graphene ar 2 eV yn bennaf poblogi'r A-exciton yn WS2 (Ffig. 5 A). Mae cyffroadau electronig ychwanegol ar draws y pwynt Dirac mewn graphene yn ogystal â rhwng WS2 a bandiau graphene yn egnïol bosibl ond yn llawer llai effeithlon. Mae'r tyllau ffotocynhyrfus yn y band falens o WS2 yn cael eu hail-lenwi gan electronau sy'n tarddu o'r band π graphene ar raddfa amser fyr o'i gymharu â'n cydraniad amser (Ffig. 5A). Mae'r electronau photoexcited yn y band dargludiad o WS2 yn cael oes o ∼1 ps (Ffig. 5 B). Fodd bynnag, mae'n cymryd ∼2 ps i ail-lenwi'r tyllau yn y band π graphene (Ffig. 5 B). Mae hyn yn dangos, ar wahân i drosglwyddo electronau uniongyrchol rhwng band dargludiad WS2 a'r band π graphene, bod angen ystyried llwybrau ymlacio ychwanegol - o bosibl trwy gyflyrau diffyg (26) - i ddeall y ddeinameg lawn.
(A) Ffotogyffro wrth atseinio i'r WS2 A-exciton ar 2 eV yn chwistrellu electronau i mewn i fand dargludiad WS2. Mae'r tyllau cyfatebol ym mand falens WS2 yn cael eu hail-lenwi ar unwaith gan electronau o'r band π graphene. (B) Mae'r cludwyr photoexcited yn y band dargludiad o WS2 yn cael oes o ∼1 ps. Mae'r tyllau yn y band π graphene yn byw am ∼2 ps, sy'n dangos pwysigrwydd sianeli gwasgariad ychwanegol a nodir gan saethau toredig. Mae llinellau toredig du yn (A) a (B) yn dynodi symudiadau bandiau a newidiadau mewn potensial cemegol. (C) Yn y cyflwr dros dro, mae'r haen WS2 yn cael ei gyhuddo'n negyddol tra bod yr haen graphene yn cael ei gyhuddo'n bositif. Ar gyfer cyffroi sbin-ddewisol gyda golau wedi'i bolaru'n gylchol, disgwylir i'r electronau ffotogynhyrfus yn WS2 a'r tyllau cyfatebol mewn graphene ddangos polareiddio sbin gyferbyn.
Yn y cyflwr dros dro, mae'r electronau ffotoexcited yn byw yn y band dargludiad o WS2 tra bod y tyllau ffotoexcited wedi'u lleoli yn y band π o graphene (Ffig. 5 C). Mae hyn yn golygu bod yr haen WS2 yn cael ei gyhuddo'n negyddol ac mae'r haen graphene yn cael ei wefru'n bositif. Mae hyn yn cyfrif am y sifftiau brig dros dro (Ffig. 2), anghymesuredd y signal pwmp-chwiliwr graphene (cromliniau 2 a 3 o Ffig. 3), absenoldeb tyllau ym mand falens WS2 (cromlin 4 Ffig. 3) , yn ogystal â'r tyllau ychwanegol yn y graphene π-band (Ffig. 4). Oes y cyflwr gwefr-gwahanedig hwn yw ∼1 ps (cromlin 1 Ffig. 3).
Arsylwyd taleithiau byrhoedlog tâl tebyg mewn heterostructures van der Waals cysylltiedig wedi'u gwneud allan o ddau lled-ddargludyddion bwlch uniongyrchol gydag aliniad band math II a bwlch band cyfnodol (27-32). Ar ôl ffotoexcitation, canfuwyd bod yr electronau a'r tyllau yn symud yn gyflym i waelod y band dargludiad ac i ben y band falens, yn y drefn honno, sydd wedi'u lleoli mewn gwahanol haenau o'r heterostructure (27-32).
Yn achos ein heterostrwythur WS2/graphene, y lleoliad egniol mwyaf ffafriol ar gyfer electronau a thyllau yw lefel Fermi yn yr haen graphene metelaidd. Felly, byddai rhywun yn disgwyl i electronau a thyllau drosglwyddo'n gyflym i'r band π graphene. Fodd bynnag, mae ein mesuriadau'n dangos yn glir bod trosglwyddo twll (<200 fs) yn llawer mwy effeithlon na throsglwyddo electronau (∼1 ps). Rydym yn priodoli hyn i aliniad egnïol cymharol y WS2 a'r bandiau graphene fel y'u datgelwyd yn Ffig. 1 A sy'n cynnig nifer fwy o gyflyrau terfynol sydd ar gael ar gyfer trosglwyddo twll o'i gymharu â throsglwyddo electronau fel y rhagwelwyd yn ddiweddar gan ( 14 , 15 ). Yn yr achos presennol, gan dybio bod bwlch band ∼2 eV WS2, mae'r pwynt graphene Dirac a photensial cemegol ecwilibriwm wedi'u lleoli ∼0.5 a ∼0.2 eV uwchben canol y bwlch band WS2, yn y drefn honno, gan dorri cymesuredd electron-twll. Rydym yn canfod bod nifer y cyflyrau terfynol sydd ar gael ar gyfer trosglwyddo twll ∼6 gwaith yn fwy nag ar gyfer trosglwyddo electronau (gweler y Deunyddiau Atodol), a dyna pam y disgwylir i drosglwyddo twll fod yn gyflymach na throsglwyddo electronau.
Fodd bynnag, dylai darlun microsgopig cyflawn o'r trosglwyddiad gwefr anghymesur tra-chyflym a welwyd hefyd ystyried y gorgyffwrdd rhwng yr orbitalau sy'n ffurfio swyddogaeth tonnau A-exciton yn WS2 a'r band π graphene, yn y drefn honno, gwasgariad electron-electron a electron-ffonon gwahanol. sianeli gan gynnwys y cyfyngiadau a osodir gan momentwm, egni, sbin, a chadwraeth ffugosbin, dylanwad osgiliadau plasma (33), yn ogystal â rôl posibl excitation dadleoli o osgiliadau phonon cydlynol a allai gyfryngu trosglwyddo tâl (34, 35). Hefyd, efallai y bydd rhywun yn dyfalu a yw'r cyflwr trosglwyddo tâl a arsylwyd yn cynnwys excitons trosglwyddo gwefr neu barau twll electron rhad ac am ddim (gweler y Deunyddiau Atodol). Mae angen ymchwiliadau damcaniaethol pellach sy'n mynd y tu hwnt i gwmpas y papur presennol i egluro'r materion hyn.
I grynhoi, rydym wedi defnyddio tr-ARPES i astudio trosglwyddiad gwefr rhyng-haenog gwibgyswllt mewn heterostrwythur epitaxial WS2/graphene. Gwelsom, pan fyddant yn gyffrous am gyseiniant i A-exciton WS2 ar 2 eV, mae'r tyllau ffotogynhyrfus yn trosglwyddo'n gyflym i'r haen graphene tra bod yr electronau ffotogynhyrfus yn aros yn yr haen WS2. Fe wnaethom briodoli hyn i'r ffaith bod nifer y cyflyrau terfynol sydd ar gael ar gyfer trosglwyddo twll yn fwy nag ar gyfer trosglwyddo electronau. Canfuwyd bod oes y cyflwr dros dro wedi'i wahanu gan dâl yn ∼1 ps. Ar y cyd â chyffro optegol sbin-ddethol gan ddefnyddio golau wedi'i begynu'n gylchol (22-25), efallai y bydd trosglwyddiad sbin yn cyd-fynd â'r trosglwyddiad gwefr gwibgyswllt a welwyd. Yn yr achos hwn, efallai y bydd yr heterostrwythur WS2/graffene yr ymchwiliwyd iddo yn cael ei ddefnyddio ar gyfer chwistrelliad troelli optegol effeithlon i graffene gan arwain at ddyfeisiau optospitronig newydd.
Tyfwyd y samplau graphene ar wafferi lled-ddargludol masnachol 6H-SiC(0001) o SiCrystal GmbH. Roedd y wafferi â dop N ar-echel gyda chamdoriad o dan 0.5°. Roedd y swbstrad SiC wedi'i ysgythru â hydrogen i gael gwared ar grafiadau a chael terasau gwastad rheolaidd. Yna cafodd yr arwyneb Si-terfynedig glân a fflat atomig ei graffiteiddio trwy anelio'r sampl yn atmosffer Ar ar 1300 ° C am 8 munud (36). Fel hyn, cawsom un haen garbon lle roedd pob trydydd atom carbon yn ffurfio bond cofalent i'r swbstrad SiC (37). Mae hyn yn haen ei droi wedyn yn gwbl sp2-hybridized lled-sefyll ar ei ben ei hun twll-dopio graphene trwy intercalation hydrogen (38). Cyfeirir at y samplau hyn fel graphene/H-SiC(0001). Cynhaliwyd y broses gyfan mewn siambr dwf fasnachol Black Magic o Aixtron. Cyflawnwyd twf WS2 mewn adweithydd wal boeth safonol trwy ddyddodiad anwedd cemegol pwysedd isel (39, 40) gan ddefnyddio powdrau WO3 a S gyda chymhareb màs o 1:100 fel rhagflaenwyr. Cadwyd y powdrau WO3 a S ar 900 a 200 ° C, yn y drefn honno. Gosodwyd y powdr WO3 yn agos at y swbstrad. Defnyddiwyd argon fel nwy cludo gyda llif o 8 sccm. Cadwyd y pwysau yn yr adweithydd ar 0.5 mbar. Nodweddwyd y samplau â microsgopeg electron eilaidd, microsgopeg grym atomig, Raman, a sbectrosgopeg ffotoymoleuedd, yn ogystal â diffreithiant electronau ynni isel. Datgelodd y mesuriadau hyn ddau barth crisial sengl WS2 gwahanol lle mae naill ai'r cyfeiriad ΓK- neu'r ΓK'-cyfeiriad yn cyd-fynd â chyfeiriad ΓK yr haen graphene. Roedd hyd ochr y parth yn amrywio rhwng 300 a 700 nm, ac roedd cyfanswm cwmpas WS2 yn fras i ∼40%, sy'n addas ar gyfer dadansoddiad ARPES.
Perfformiwyd yr arbrofion ARPES statig gyda dadansoddwr hemisfferig (SPECS PHOIBOS 150) gan ddefnyddio system canfod dyfais-cyplu gwefr ar gyfer canfod dau ddimensiwn egni electronau a momentwm. Defnyddiwyd ymbelydredd He Iα unpolaredig, monocromatig (21.2 eV) o ffynhonnell rhyddhau uchel-fflwcs He (VG Scienta VUV5000) ar gyfer pob arbrawf ffoto-allyriadau. Roedd yr egni a'r cydraniad onglog yn ein harbrofion yn well na 30 meV a 0.3 ° (yn cyfateb i 0.01 Å−1), yn y drefn honno. Cynhaliwyd yr holl arbrofion ar dymheredd ystafell. Mae ARPES yn dechneg hynod sensitif i arwyneb. I alldaflu ffotoelectronau o'r WS2 a'r haen graphene, defnyddiwyd samplau gyda chwmpas WS2 anghyflawn o ∼40%.
Roedd y gosodiad tr-ARPES yn seiliedig ar fwyhadur 1-kHz Titanium:Sapphire (Coherent Legend Elite Duo). Defnyddiwyd 2 mJ o bŵer allbwn ar gyfer cynhyrchu harmonig uchel mewn argon. Roedd y golau uwchfioled eithafol a ddeilliodd o hyn yn pasio trwy monocromator gratio gan gynhyrchu corbys stiliwr 100-fs ar ynni ffoton 26-eV. Anfonwyd 8mJ o bŵer allbwn mwyhadur i fwyhadur parametrig optegol (HE-TOPAS o Trosi Golau). Cafodd y trawst signal ar ynni ffoton 1-eV ei ddyblu amledd mewn grisial borate bariwm beta i gael y corbys pwmp 2-eV. Perfformiwyd y mesuriadau tr-ARPES gyda dadansoddwr hemisfferig (SPECS PHOIBOS 100). Y cydraniad egni ac amser cyffredinol oedd 240 meV a 200 fs, yn y drefn honno.
Mae deunydd atodol ar gyfer yr erthygl hon ar gael yn http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/20/eaay0761/DC1
Mae hon yn erthygl mynediad agored a ddosberthir o dan delerau trwydded Creative Commons Attribution-NonCommercial, sy'n caniatáu defnydd, dosbarthiad, ac atgynhyrchu mewn unrhyw gyfrwng, cyn belled nad yw'r defnydd canlyniadol ar gyfer mantais fasnachol ac ar yr amod bod y gwaith gwreiddiol yn gywir. dyfynnwyd.
SYLWCH: Dim ond fel bod y person rydych chi'n argymell y dudalen yn ei argymell y byddwn ni'n gofyn am eich cyfeiriad e-bost yn gwybod eich bod chi eisiau iddyn nhw ei gweld, ac nad post sothach yw e. Nid ydym yn dal unrhyw gyfeiriad e-bost.
Mae'r cwestiwn hwn ar gyfer profi a ydych chi'n ymwelydd dynol ai peidio ac i atal cyflwyniadau sbam awtomataidd.
Gan Sven Aeschlimann, Antonio Rossi, Mariana Chávez-Cervantes, Razvan Krause, Benito Arnoldi, Benjamin Stadtmüller, Martin Aeschlimann, Stiven Forti, Filippo Fabbri, Camilla Coletti, Isabella Gierz
Rydym yn datgelu gwahaniad gwefr gwibgyswllt mewn heterostrwythur WS2/graphene sydd o bosibl yn galluogi chwistrelliad troelli optegol i graffen.
Gan Sven Aeschlimann, Antonio Rossi, Mariana Chávez-Cervantes, Razvan Krause, Benito Arnoldi, Benjamin Stadtmüller, Martin Aeschlimann, Stiven Forti, Filippo Fabbri, Camilla Coletti, Isabella Gierz
Rydym yn datgelu gwahaniad gwefr gwibgyswllt mewn heterostrwythur WS2/graphene sydd o bosibl yn galluogi chwistrelliad troelli optegol i graffen.
© 2020 Cymdeithas America er Hyrwyddo Gwyddoniaeth. Cedwir pob hawl. Mae AAAS yn bartner i HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef a COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548.
Amser postio: Mai-25-2020