شواهد مستقیم برای جداسازی بار فوق سریع کارآمد در هتروساختارهای WS2/گرافن اپیتاکسیال

ما از طیف‌سنجی انتشار نوری تفکیک‌شده با زمان و زاویه (tr-ARPES) برای بررسی انتقال بار فوق‌سریع در یک ساختار ناهمسانی ساخته شده از تک لایه WS2 و گرافن استفاده می‌کنیم. این ساختار ناهمگون مزایای یک نیمه هادی با شکاف مستقیم را با جفت شدن مدار چرخشی قوی و برهمکنش قوی ماده نور با مزایای یک نیمه فلزی میزبان حامل های بدون جرم با تحرک بسیار بالا و طول عمر چرخش طولانی ترکیب می کند. ما متوجه شدیم که، پس از فتوتحریک شدن در رزونانس به A-exciton در WS2، سوراخ‌های برانگیخته‌شده به سرعت به لایه گرافن منتقل می‌شوند در حالی که الکترون‌های برانگیخته شده در لایه WS2 باقی می‌مانند. حالت گذرا جدا شده با بار حاصل، طول عمری برابر با 1 ps دارد. ما یافته‌های خود را به تفاوت‌ها در فضای فاز پراکندگی ناشی از هم‌ترازی نسبی نوارهای WS2 و گرافن که توسط ARPES با وضوح بالا نشان داده شده است، نسبت می‌دهیم. در ترکیب با تحریک نوری انتخابی اسپین، ساختار ناهمسان WS2/گرافن مورد بررسی ممکن است بستری برای تزریق اسپین نوری کارآمد به گرافن فراهم کند.

در دسترس بودن بسیاری از مواد دو بعدی مختلف امکان ایجاد ناهمساختارهای نازک جدید با عملکردهای کاملاً جدید بر اساس غربالگری دی الکتریک مناسب و اثرات مختلف ناشی از مجاورت را باز کرده است (1-3). دستگاه های اثبات اصل برای کاربردهای آینده در زمینه الکترونیک و اپتوالکترونیک محقق شده اند (4-6).

در اینجا، ما بر ساختارهای ناهمسان واندروالس متشکل از تک لایه WS2، یک نیمه هادی با شکاف مستقیم با جفت شدن مدار چرخشی قوی و یک تقسیم چرخشی قابل توجه ساختار نوار به دلیل تقارن وارونگی شکسته (7) و گرافن تک لایه، یک نیمه فلز تمرکز می کنیم. با ساختار نوار مخروطی و تحرک حامل بسیار بالا (8)، رشد یافته بر روی SiC (0001) پایان یافته با هیدروژن. اولین نشانه ها برای انتقال بار فوق سریع (9-15) و اثرات جفت شدن مدار چرخشی ناشی از مجاورت (16-18) WS2/گرافن و ساختارهای ناهمسان مشابه را نامزدهای امیدوارکننده ای برای کاربردهای اپتوالکترونیک (19) و optospintronic (20) در آینده می کند.

ما تصمیم گرفتیم مسیرهای آرامش جفت‌های الکترون-حفره فتوتولید شده در WS2/گرافن را با طیف‌سنجی انتشار نوری تفکیک‌شده با زمان و زاویه (tr-ARPES) آشکار کنیم. برای این منظور، ساختار ناهمسان را با پالس‌های پمپ 2 ولت رزونانس با اکسایتون A در WS2 (21، 12) تحریک می‌کنیم و فوتوالکترون‌ها را با یک پالس کاوشگر با تاخیر زمانی دوم در انرژی فوتون 26 ولت بیرون می‌کنیم. ما انرژی جنبشی و زاویه انتشار فوتوالکترون ها را با یک تحلیلگر نیمکره ای به عنوان تابعی از تاخیر پروب پمپ تعیین می کنیم تا به دینامیک حامل های تکانه، انرژی و زمان حل شده دسترسی پیدا کنیم. وضوح انرژی و زمان به ترتیب 240 مگا ولت و 200 fs است.

نتایج ما شواهد مستقیمی را برای انتقال بار فوق‌سریع بین لایه‌های هم‌تراز شده ارائه می‌دهد، که اولین نشانه‌ها را بر اساس تکنیک‌های تمام نوری در ناهم‌ساختارهای مونتاژ شده دستی مشابه با هم‌ترازی ازیموتال دلخواه لایه‌ها تأیید می‌کند (9-15). علاوه بر این، ما نشان می دهیم که این انتقال بار بسیار نامتقارن است. اندازه‌گیری‌های ما یک حالت گذرا جدا شده با بار مشاهده نشده را نشان می‌دهد که الکترون‌ها و حفره‌های برانگیخته‌شده به‌ترتیب در لایه WS2 و گرافن واقع شده‌اند که تقریباً ۱ ps عمر می‌کند. ما یافته‌های خود را برحسب تفاوت در فضای فاز پراکندگی برای انتقال الکترون و حفره ناشی از هم‌ترازی نسبی نوارهای WS2 و گرافن همانطور که توسط ARPES با وضوح بالا نشان داده شده است تفسیر می‌کنیم. ترکیب با تحریک نوری انتخابی اسپین و دره (22-25) ناهمساختارهای WS2/گرافن ممکن است یک پلت فرم جدید برای تزریق اسپین نوری فوق سریع کارآمد به گرافن فراهم کنند.

شکل 1A یک اندازه گیری ARPES با وضوح بالا را نشان می دهد که با یک لامپ هلیوم ساختار نواری در امتداد جهت ΓK ساختار ناهمسان WS2/گرافن همپایی به دست آمده است. مخروط دیراک با نقطه دیراک که ~0.3 eV بالاتر از پتانسیل شیمیایی تعادل قرار دارد، سوراخ شده است. بالای باند ظرفیت WS2 اسپین-شکاف ~1.2 eV زیر پتانسیل شیمیایی تعادل است.

(الف) جریان نوری تعادلی که در امتداد جهت ΓK با یک لامپ هلیوم غیرقطبی اندازه‌گیری می‌شود. (ب) جریان نوری برای تأخیر منفی کاوشگر پمپ با پالس‌های فرابنفش شدید p-polarized در انرژی فوتون 26 ولت اندازه‌گیری می‌شود. خطوط خاکستری و قرمز نقطه چین نشان دهنده موقعیت پروفایل های خط مورد استفاده برای استخراج موقعیت های اوج گذرا در شکل 2 هستند. (C) تغییرات ناشی از پمپ در جریان نوری 200 fs پس از تحریک نوری در انرژی فوتون پمپ 2 eV با جریان پمپ از 2 mJ/cm2. افزایش و از دست دادن فوتوالکترون ها به ترتیب با رنگ قرمز و آبی نشان داده شده است. جعبه ها ناحیه ادغام شدن ردپاهای پمپ-کاوشگر نشان داده شده در شکل 3 را نشان می دهند.

شکل 1B یک عکس فوری tr-ARPES از ساختار نواری نزدیک به WS2 و نقاط K گرافن را نشان می‌دهد که با پالس‌های فرابنفش شدید 100 fs در انرژی فوتون 26 eV در تاخیر منفی پمپ پروب قبل از رسیدن پالس پمپ اندازه‌گیری شده است. در اینجا، تقسیم اسپین به دلیل تخریب نمونه و وجود پالس پمپ 2-eV که باعث گسترش بار فضایی ویژگی‌های طیفی می‌شود، حل نمی‌شود. شکل 1C تغییرات جریان نوری ناشی از پمپ را با توجه به شکل 1B در تاخیر پروب پمپ 200 fs نشان می دهد که در آن سیگنال پمپ-کاوشگر به حداکثر خود می رسد. رنگ های قرمز و آبی به ترتیب نشان دهنده افزایش و از دست دادن فوتوالکترون ها هستند.

برای تجزیه و تحلیل این دینامیک غنی با جزئیات بیشتر، ابتدا موقعیت‌های اوج گذرای نوار ظرفیت WS2 و باند π گرافن را در امتداد خطوط بریده‌شده در شکل 1B همانطور که در مواد تکمیلی توضیح داده شده است، تعیین می‌کنیم. ما متوجه شدیم که باند ظرفیت WS2 90 مگا ولت (شکل 2A) و باند π گرافن 50 مگا ولت (شکل 2B) به سمت پایین جابه جا می شود. طول عمر نمایی این جابجایی ها برای باند ظرفیت WS2 1.2 ± 0.1 ps و برای باند π گرافن 0.3 ± 1.7 است. این تغییرات اوج اولین شواهدی از شارژ گذرا دو لایه را ارائه می دهد، جایی که بار مثبت (منفی) اضافی انرژی اتصال حالت های الکترونیکی را افزایش می دهد (کاهش می دهد). توجه داشته باشید که جابجایی باند ظرفیت WS2 مسئول سیگنال برجسته پمپ-کاوشگر در ناحیه ای است که با جعبه سیاه در شکل 1C مشخص شده است.

تغییر در موقعیت اوج نوار ظرفیت WS2 (A) و گرافن π-بند (B) به عنوان تابعی از تاخیر پمپ-کاوشگر همراه با برازش های نمایی (خطوط ضخیم). طول عمر تغییر WS2 در (A) 0.1 ± 1.2 ps است. طول عمر جابجایی گرافن در (B) 0.3 ± 1.7 ps است.

در مرحله بعد، سیگنال پمپ-کاوشگر را بر روی مناطق نشان داده شده توسط جعبه های رنگی در شکل 1C یکپارچه می کنیم و شمارش های حاصل را به عنوان تابعی از تاخیر پروب پمپ در شکل 3 رسم می کنیم. منحنی 1 در شکل 3 دینامیک را نشان می دهد. حامل های برانگیخته با نور نزدیک به پایین نوار رسانایی لایه WS2 با طول عمر 0.1 ± 1.1 ps که از تناسب نمایی با داده ها به دست می آیند (به مواد تکمیلی مراجعه کنید).

ردیابی های پمپ-کاوشگر به عنوان تابعی از تاخیر به دست آمده با یکپارچه سازی جریان نوری در ناحیه نشان داده شده توسط جعبه های شکل 1C. خطوط ضخیم برازش نمایی با داده ها هستند. منحنی (1) جمعیت حامل گذرا در باند هدایت WS2. منحنی (2) سیگنال پمپ-کاوشگر از باند π گرافن بالاتر از پتانسیل شیمیایی تعادل. منحنی (3) سیگنال پمپ-کاوشگر از باند π گرافن زیر پتانسیل شیمیایی تعادل. منحنی (4) سیگنال خالص پمپ-کاوشگر در باند ظرفیت WS2. طول عمر 1.2 ± 0.1 ps در (1)، 180 ± 20 fs (افزایش) و ~2 ps (از دست دادن) در (2) و 1.8 ± 0.2 ps در (3) است.

در منحنی های 2 و 3 شکل 3، سیگنال پمپ-کاوشگر نوار π گرافن را نشان می دهیم. دریافتیم که افزایش الکترون‌های بالاتر از پتانسیل شیمیایی تعادل (منحنی 2 در شکل 3) طول عمر بسیار کوتاه‌تری دارد (20 ± 180 fs) در مقایسه با از دست دادن الکترون‌ها در زیر پتانسیل شیمیایی تعادل (1.8 ± 0.2 ps در منحنی 3). شکل 3). علاوه بر این، افزایش اولیه جریان نوری در منحنی 2 شکل 3 در t = 400 fs با طول عمر ~2 ps به اتلاف تبدیل می شود. عدم تقارن بین سود و زیان در سیگنال پمپ-کاوشگر گرافن تک لایه بدون پوشش وجود ندارد (شکل S5 را در مواد تکمیلی ببینید)، که نشان می‌دهد این عدم تقارن نتیجه جفت شدن بین لایه‌ای در ساختار ناهمسان WS2/گرافن است. مشاهده یک سود کوتاه مدت و از دست دادن طولانی مدت به ترتیب در بالا و پایین پتانسیل شیمیایی تعادل نشان می دهد که الکترون ها به طور موثر از لایه گرافن با تحریک نوری ساختار ناهمسان حذف می شوند. در نتیجه، لایه گرافن دارای بار مثبت می شود که با افزایش انرژی اتصال نوار π موجود در شکل 2B مطابقت دارد. جابجایی پایین باند π، دم پر انرژی توزیع تعادل فرمی دیراک را از بالای پتانسیل شیمیایی تعادل حذف می کند، که تا حدی تغییر علامت سیگنال پمپ-کاوشگر در منحنی 2 شکل 3 را توضیح می دهد. در زیر نشان می دهد که این اثر با از دست دادن گذرا الکترون ها در باند π بیشتر تقویت می شود.

این سناریو توسط سیگنال خالص پمپ-کاوشگر نوار ظرفیت WS2 در منحنی 4 شکل 3 پشتیبانی می‌شود. این داده‌ها با یکپارچه‌سازی شمارش‌ها روی ناحیه ارائه‌شده توسط جعبه سیاه در شکل 1B که الکترون‌های ساطع شده از نور را ضبط می‌کند، به دست آمده‌اند. باند ظرفیت در تمام تاخیرهای پروب پمپ. در نوارهای خطای تجربی، هیچ نشانه ای برای وجود سوراخ در باند ظرفیت WS2 برای تاخیر پمپ-کاوشگر نمی یابیم. این نشان می دهد که پس از تحریک نوری، این سوراخ ها به سرعت در مقیاس زمانی کوتاه در مقایسه با وضوح زمانی ما پر می شوند.

برای ارائه اثبات نهایی برای فرضیه جداسازی بار فوق سریع در ساختار ناهمسان WS2/گرافن، تعداد سوراخ‌های منتقل شده به لایه گرافن را همانطور که در جزئیات در مواد تکمیلی توضیح داده شده است، تعیین می‌کنیم. به طور خلاصه، توزیع الکترونیکی گذرا باند π با توزیع فرمی دیراک نصب شد. سپس تعداد سوراخ ها از مقادیر حاصل برای پتانسیل شیمیایی گذرا و دمای الکترونیکی محاسبه شد. نتیجه در شکل 4 نشان داده شده است. ما دریافتیم که تعداد کل ~5 × 1012 سوراخ/cm2 از WS2 به گرافن با طول عمر نمایی 0.2 ± 1.5 ps منتقل شده است.

تغییر تعداد سوراخ ها در باند π به عنوان تابعی از تاخیر پمپ-کاوشگر همراه با تناسب نمایی که طول عمر 0.2 ± 1.5 ps را ایجاد می کند.

از یافته های موجود در شکل. در شکل 2 تا 4، تصویر میکروسکوپی زیر برای انتقال بار فوق سریع در ساختار ناهمگن WS2/گرافن ظاهر می شود (شکل 5). تحریک نوری ساختار ناهمگن WS2/گرافن در 2 eV به طور غالب A-exciton را در WS2 پر می کند (شکل 5A). تحریکات الکترونیکی اضافی در سراسر نقطه دیراک در گرافن و همچنین بین WS2 و باندهای گرافن از نظر انرژی ممکن است اما کارایی قابل توجهی کمتری دارد. حفره‌های برانگیخته‌شده با نور در نوار ظرفیت WS2 توسط الکترون‌هایی که از باند π گرافن سرچشمه می‌گیرند در مقیاس زمانی کوتاه در مقایسه با وضوح زمانی ما پر می‌شوند (شکل 5A). الکترونهای برانگیخته با نور در نوار رسانایی WS2 طول عمری برابر با 1ps دارند (شکل 5B). با این حال، پر کردن حفره‌های باند π گرافن تقریباً 2 ثانیه طول می‌کشد (شکل 5B). این نشان می‌دهد که جدای از انتقال مستقیم الکترون بین نوار رسانش WS2 و باند π گرافن، مسیرهای آرامش اضافی - احتمالاً از طریق حالت‌های نقص (26) - برای درک دینامیک کامل باید در نظر گرفته شوند.

(الف) تحریک نوری در تشدید به WS2 A-exciton در 2 eV الکترون‌ها را به نوار رسانایی WS2 تزریق می‌کند. حفره‌های مربوطه در باند ظرفیت WS2 فوراً توسط الکترون‌های باند π گرافن پر می‌شوند. (ب) حامل های برانگیخته با نور در باند هدایت WS2 طول عمری برابر با 1 ps دارند. حفره‌های باند π گرافن تقریباً 2 ثانیه زنده هستند، که نشان‌دهنده اهمیت کانال‌های پراکندگی اضافی است که با فلش‌های چین‌دار نشان داده شده‌اند. خطوط تیره سیاه در (A) و (B) نشان دهنده جابجایی نوارها و تغییرات پتانسیل شیمیایی است. (C) در حالت گذرا، لایه WS2 بار منفی دارد در حالی که لایه گرافن بار مثبت دارد. برای تحریک انتخابی اسپین با نور قطبی شده دایره ای، انتظار می رود که الکترون های برانگیخته با نور در WS2 و حفره های مربوطه در گرافن، قطبش اسپینی مخالف را نشان دهند.

در حالت گذرا، الکترون‌های برانگیخته شده با نور در نوار رسانایی WS2 قرار دارند در حالی که سوراخ‌های برانگیخته‌شده با نور در باند π گرافن قرار دارند (شکل 5C). این بدان معناست که لایه WS2 دارای بار منفی و لایه گرافن دارای بار مثبت است. این به دلیل جابجایی های اوج گذرا (شکل 2)، عدم تقارن سیگنال پمپ-کاوشگر گرافن (منحنی های 2 و 3 از شکل 3)، عدم وجود سوراخ در باند ظرفیت WS2 (منحنی 4 شکل 3) است. و همچنین سوراخ های اضافی در باند π گرافن (شکل 4). طول عمر این حالت جدا شده با بار ~1 ps است (منحنی 1 شکل 3).

حالت‌های گذرای جدا شده با بار مشابهی در ناهم‌ساختارهای واندروالس مربوطه که از دو نیمه‌رسانای شکاف مستقیم با هم‌ترازی باند نوع II و شکاف نواری مبهم ساخته شده‌اند، مشاهده شده‌اند (27-32). پس از تحریک نوری، الکترون‌ها و حفره‌ها به‌ترتیب به‌سرعت به سمت پایین نوار رسانایی و بالای نوار ظرفیت حرکت می‌کنند که در لایه‌های مختلف ساختار ناهمسان قرار دارند (27-32).

در مورد ساختار ناهمگن WS2/گرافن ما، از نظر انرژی مطلوب ترین مکان برای الکترون ها و حفره ها در سطح فرمی در لایه گرافن فلزی است. بنابراین، می توان انتظار داشت که هم الکترون ها و هم حفره ها به سرعت به باند π گرافن منتقل شوند. با این حال، اندازه‌گیری‌های ما به وضوح نشان می‌دهند که انتقال حفره (<200 fs) بسیار کارآمدتر از انتقال الکترون (~1ps) است. ما این را به هم‌ترازی انرژی نسبی WS2 و باندهای گرافن همانطور که در شکل 1A نشان داده شده است نسبت می‌دهیم که تعداد بیشتری از حالت‌های نهایی موجود برای انتقال حفره را در مقایسه با انتقال الکترون که اخیراً توسط (14، 15) پیش‌بینی شده است، ارائه می‌دهد. در مورد حاضر، با فرض فاصله باند WS2 ~2 eV، نقطه دیراک گرافن و پتانسیل شیمیایی تعادل به ترتیب ~0.5 و ~0.2 eV بالاتر از وسط شکاف باند WS2 قرار دارند که تقارن الکترون-حفره را شکسته است. دریافتیم که تعداد حالت‌های نهایی موجود برای انتقال حفره تقریباً 6 برابر بیشتر از انتقال الکترون است (مواد تکمیلی را ببینید)، به همین دلیل است که انتظار می‌رود انتقال حفره سریع‌تر از انتقال الکترون باشد.

با این حال، یک تصویر میکروسکوپی کامل از انتقال بار نامتقارن فوق سریع مشاهده‌شده باید همپوشانی بین اوربیتال‌هایی را که تابع موج A-اکسیتون را در WS2 و باند π گرافن تشکیل می‌دهند، به ترتیب، پراکندگی الکترون-الکترون و الکترون-فونون مختلف را در نظر بگیرد. کانال‌هایی از جمله محدودیت‌های تحمیل‌شده توسط تکانه، انرژی، اسپین و بقای شبه اسپین، تأثیر نوسانات پلاسما (33)، و همچنین نقش یک تحریک احتمالی جابجایی نوسانات فونون منسجم که ممکن است واسطه انتقال بار باشد (34، 35). . همچنین، می‌توان حدس زد که آیا حالت انتقال بار مشاهده‌شده شامل اکسیتون‌های انتقال بار است یا جفت‌های الکترون-حفره آزاد (به مواد تکمیلی مراجعه کنید). برای روشن شدن این موضوعات، بررسی‌های نظری بیشتری که فراتر از محدوده مقاله حاضر است، مورد نیاز است.

به طور خلاصه، ما از tr-ARPES برای مطالعه انتقال بار بین لایه ای فوق سریع در یک ساختار ناهمسان WS2/گرافن همپایه استفاده کرده ایم. ما دریافتیم که وقتی در رزونانس به اکسایتون A WS2 در 2 eV برانگیخته می‌شود، سوراخ‌های برانگیخته شده به سرعت به لایه گرافن منتقل می‌شوند در حالی که الکترون‌های برانگیخته‌شده در لایه WS2 باقی می‌مانند. ما این را به این واقعیت نسبت دادیم که تعداد حالات نهایی موجود برای انتقال حفره بیشتر از انتقال الکترون است. طول عمر حالت گذرا جدا شده با بار ~1 ps بود. در ترکیب با تحریک نوری انتخابی اسپین با استفاده از نور قطبی دایره ای (22-25)، انتقال بار فوق سریع مشاهده شده ممکن است با انتقال اسپین همراه باشد. در این مورد، ساختار ناهمگن WS2/گرافن مورد بررسی ممکن است برای تزریق اسپین نوری کارآمد به گرافن که منجر به تولید دستگاه‌های optospintronic جدید می‌شود، استفاده شود.

نمونه‌های گرافن روی ویفرهای نیمه‌رسانای تجاری 6H-SiC(0001) از شرکت SiCrystal GmbH رشد داده شدند. ویفرهای N-دوپ شده روی محور با برش نادرست زیر 0.5 درجه بودند. بستر SiC برای حذف خراش ها و به دست آوردن تراس های مسطح منظم با هیدروژن اچ شد. سپس سطح تمیز و صاف اتمی با Si-ended با بازپخت نمونه در اتمسفر Ar در دمای 1300 درجه سانتیگراد به مدت 8 دقیقه گرافیت شد (36). به این ترتیب، ما یک لایه کربن منفرد به دست آوردیم که در آن هر سوم اتم کربن یک پیوند کووالانسی با بستر SiC تشکیل می داد (37). سپس این لایه به گرافن دوپ شده با سوراخ کاملاً ایستاده با sp2 هیبرید شده از طریق درون یابی هیدروژن تبدیل شد (38). به این نمونه ها گرافن/H-SiC(0001) می گویند. کل فرآیند در یک اتاق رشد تجاری Black Magic از Aixtron انجام شد. رشد WS2 در یک راکتور دیوار داغ استاندارد با رسوب بخار شیمیایی کم فشار (39، 40) با استفاده از پودرهای WO3 و S با نسبت جرمی 1:100 به عنوان پیش سازها انجام شد. پودرهای WO3 و S به ترتیب در دمای 900 و 200 درجه سانتیگراد نگهداری شدند. پودر WO3 نزدیک به بستر قرار داده شد. آرگون به عنوان گاز حامل با جریان 8 sccm استفاده شد. فشار در راکتور در 0.5 میلی بار نگه داشته شد. نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی ثانویه، میکروسکوپ نیروی اتمی، رامان و طیف سنجی فوتولومینسانس و همچنین پراش الکترونی کم انرژی مشخص شدند. این اندازه‌گیری‌ها دو حوزه تک‌کریستالی WS2 مختلف را نشان داد که در آن جهت ΓK یا ΓK' با جهت ΓK لایه گرافن همسو می‌شوند. طول سمت دامنه بین 300 و 700 نانومتر متغیر بود، و پوشش کل WS2 به ~40٪، مناسب برای تجزیه و تحلیل ARPES بود.

آزمایش‌های ARPES استاتیک با یک آنالایزر نیم‌کره‌ای (SPECS PHOIBOS 150) با استفاده از یک سیستم آشکارساز دستگاه با بار جفت شده برای تشخیص دو بعدی انرژی و تکانه الکترون انجام شد. تشعشع تک رنگ He Iα غیرقطبی (21.2 eV) از یک منبع تخلیه با شار بالا (VG Scienta VUV5000) برای همه آزمایش‌های انتشار نور استفاده شد. انرژی و وضوح زاویه ای در آزمایش های ما به ترتیب بهتر از 30 مگا ولت و 0.3 درجه (مرتبط با 0.01 Å-1) بود. تمام آزمایش ها در دمای اتاق انجام شد. ARPES یک تکنیک بسیار حساس به سطح است. برای بیرون راندن فوتوالکترون ها از لایه WS2 و گرافن، نمونه هایی با پوشش ناقص WS2 حدود 40٪ استفاده شد.

راه‌اندازی tr-ARPES مبتنی بر تقویت‌کننده Titanium:Sapphire با فرکانس ۱ کیلوهرتز (Coherent Legend Elite Duo) بود. 2 میلی ژول توان خروجی برای تولید هارمونیک بالا در آرگون استفاده شد. نور فرابنفش شدید حاصل از یک تک رنگ گریتینگ عبور کرد که پالس های پروب 100 fs را با انرژی فوتون 26 ولت تولید می کرد. 8 میلی ژول توان خروجی تقویت کننده به یک تقویت کننده پارامتری نوری (HE-TOPAS از Light Conversion) ارسال شد. پرتو سیگنال در انرژی فوتون 1-eV در یک کریستال بتا باریم بورات فرکانس دو برابر شد تا پالس های پمپ 2-eV بدست آید. اندازه گیری tr-ARPES با آنالایزر نیمکره ای (SPECS PHOIBOS 100) انجام شد. انرژی کلی و وضوح زمانی به ترتیب 240 meV و 200 fs بود.

مطالب تکمیلی برای این مقاله در http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/20/eaay0761/DC1 موجود است

این یک مقاله با دسترسی آزاد است که تحت شرایط مجوز Creative Commons Attribution-NonCommercial توزیع شده است، که اجازه استفاده، توزیع و بازتولید در هر رسانه را می دهد، تا زمانی که استفاده از نتیجه برای مزیت تجاری نباشد و به شرطی که اثر اصلی به درستی باشد. استناد شده است.

توجه: ما فقط آدرس ایمیل شما را درخواست می کنیم تا شخصی که صفحه را به او توصیه می کنید بداند که می خواهید آن را ببیند و این ایمیل ناخواسته نیست. ما هیچ آدرس ایمیلی را ضبط نمی کنیم.

این سوال برای آزمایش اینکه آیا شما یک بازدیدکننده انسانی هستید یا نه و برای جلوگیری از ارسال خودکار هرزنامه است.

نویسنده: سون اشلیمان، آنتونیو روسی، ماریانا چاوز-سروانتس، رضوان کراوز، بنیتو آرنولدی، بنجامین اشتادمولر، مارتین اشلیمان، استیون فورتی، فیلیپو فابری، کامیلا کولتی، ایزابلا گیرز

ما جداسازی بار فوق سریع را در ساختار ناهمگن WS2/گرافن نشان می‌دهیم که احتمالاً امکان تزریق اسپین نوری به گرافن را فراهم می‌کند.

نویسنده: سون اشلیمان، آنتونیو روسی، ماریانا چاوز-سروانتس، رضوان کراوز، بنیتو آرنولدی، بنجامین اشتادمولر، مارتین اشلیمان، استیون فورتی، فیلیپو فابری، کامیلا کولتی، ایزابلا گیرز

ما جداسازی بار فوق سریع را در ساختار ناهمگن WS2/گرافن نشان می‌دهیم که احتمالاً امکان تزریق اسپین نوری به گرافن را فراهم می‌کند.

© 2020 انجمن آمریکایی برای پیشرفت علم. تمامی حقوق محفوظ است. AAAS شریک HINARI، AGORA، OARE، CHORUS، CLOCKSS، CrossRef و COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548 است.