Bidh sinn a’ cleachdadh speactroscopaidh photoemission fuasgladh ùine agus ceàrn (tr-ARPES) gus sgrùdadh a dhèanamh air gluasad cosgais ultrafast ann an heterostructure epitaxial air a dhèanamh le monolayer WS2 agus graphene. Tha an heterostructure seo a’ cothlamadh buannachdan leth-chonnsair beàrn dìreach le ceangal làidir spin-orbit agus eadar-obrachadh làidir ann an solas leis an fheadhainn aig semimetal a’ toirt aoigheachd do luchd-giùlan mòr le gluasad fìor àrd agus beatha snìomh fada. Tha sinn a’ faighinn a-mach, às deidh photoexcitation aig resonance don A-exciton ann an WS2, gu bheil na tuill photoexcited a’ gluasad gu luath a-steach don t-sreath graphene fhad ‘s a tha na dealanan photoexcited a’ fuireach anns an ìre WS2. Thathas a’ faighinn a-mach gu bheil beatha de ∼1 ps aig an t-suidheachadh sealach a tha air a sgaradh le cosgais. Bidh sinn a’ toirt buaidh air na co-dhùnaidhean againn gu eadar-dhealachaidhean ann an àite ìre sgapadh air adhbhrachadh le co-thaobhadh coimeasach de WS2 agus bannan graphene mar a chaidh fhoillseachadh le ARPES àrd-rèiteachaidh. Ann an co-bhonn ri excitation optigeach spin-selective, dh’ fhaodadh an heterostructure WS2 / graphene a chaidh a sgrùdadh a bhith na àrd-ùrlar airson in-stealladh snìomh optigeach èifeachdach a-steach do graphene.
Tha cothrom air mòran de stuthan dà-mheudach eadar-dhealaichte air fosgladh a dhèanamh comasach air heterostructures tana ùr a chruthachadh le gnìomhan gu tur ùr stèidhichte air sgrìonadh dielectric sònraichte agus diofar bhuaidhean air adhbhrachadh le faisg air làimh (1-3). Chaidh innealan dearbhaidh-prionnsapal airson tagraidhean san àm ri teachd ann an raon electronics agus optoelectronics a thoirt gu buil (4-6).
An seo, bidh sinn a’ cuimseachadh air heterostructures epitaxial van der Waals anns a bheil monolayer WS2, leth-bheàrn dìreach le ceangal làidir spin-orbit agus sgoltadh snìomh mòr de structar a’ chòmhlain mar thoradh air co-chothromachd tionndaidh briste (7), agus monolayer graphene, semimetal le structar còmhlain bideanach agus gluasad gluasaid fìor àrd (8), air fhàs air SiC (0001) le crìoch hydrogen. Tha a’ chiad chomharran airson gluasad cosgais ultrafast (9-15) agus buaidhean ceangail spin-orbit air a bhrosnachadh faisg air làimh (16-18) a’ fàgail WS2 / graphene agus heterostructures coltach ris a’ gealltainn tagraichean airson tagraidhean optoelectronic (19) agus optospintronic (20) san àm ri teachd.
Bha sinn a’ feuchainn ri slighean fois paidhrichean toll-dealanach dealbhaichte a nochdadh ann an WS2/graphene le speactroscopaidh photoemission fuasgladh ùine is ceàrn (tr-ARPES). Airson an adhbhair sin, bidh sinn a’ togail air an heterostructure le buillean pumpa 2-eV a tha a’ freagairt air an A-exciton ann an WS2 (21, 12) agus a’ cuir a-mach photoelectrons le buillean probe le dàil an dàrna turas aig lùth photon 26-eV. Bidh sinn a’ dearbhadh lùth cinneachail agus ceàrn sgaoilidhean nan photoelectrons le anailisiche hemispherical mar ghnìomh dàil pump-probe gus faighinn a-steach don daineamaigs giùlan momentum-, lùth-, agus fuasgladh ùine. Is e an rùn lùth is ùine 240 meV agus 200 fs, fa leth.
Tha na co-dhùnaidhean againn a ’toirt seachad fianais dhìreach airson gluasad cosgais ultrafast eadar na sreathan co-thaobhadh epitaxially, a’ dearbhadh a ’chiad chomharran stèidhichte air dòighean uile-optigeach ann an heterostructures coltach ri chèile le co-thaobhadh neo-riaghailteach azimuthal de na sreathan (9-15). A bharrachd air an sin, tha sinn a’ sealltainn gu bheil an gluasad cosgais seo gu math neo-chunbhalach. Tha na tomhasan againn a’ nochdadh staid neo-ghluasadach dealaichte cosgais nach deach fhaicinn roimhe le dealanan photoexcited agus tuill suidhichte anns an WS2 agus còmhdach graphene, fa leth, a tha beò airson ∼1 ps. Bidh sinn a’ mìneachadh ar co-dhùnaidhean a thaobh eadar-dhealachaidhean ann an àite ìre sgapadh airson gluasad dealanan is tuill air adhbhrachadh le co-thaobhadh coimeasach de WS2 agus bannan graphene mar a chaidh fhoillseachadh le ARPES àrd-rèiteachaidh. Còmhla ri excitation optigeach snìomh-agus gleann-roghnach (22-25) dh’ fhaodadh heterostructures WS2 / graphene àrd-ùrlar ùr a thoirt seachad airson in-stealladh snìomh optigeach ultrafast èifeachdach a-steach do graphene.
Tha Figear 1A a’ sealltainn tomhas ARPES àrd-rèiteachaidh a fhuaireadh le lampa helium de structar a’ chòmhlain ri taobh ΓK-stiùireadh an heterostructure epitaxial WS2 / graphene. Thathas a’ faighinn a-mach gu bheil an còn Dirac air a dhopadh le toll leis a’ phuing Dirac a tha suidhichte ∼0.3 eV os cionn a’ chomais cheimigeach cothromachaidh. Thathas a’ faighinn a-mach gu bheil mullach a’ chòmhlain valence WS2 spin-split ∼1.2 eV nas ìsle na comas ceimigeach co-chothromachd.
(A) Fotocurrent cothromachadh air a thomhas air an t-slighe ΓK le lampa helium gun phòla. (B) Photocurrent airson dàil pump-probe àicheil air a thomhas le buillean fìor ultraviolet p-polarized aig lùth photon 26-eV. Tha loidhnichean briste liath is dearg a’ comharrachadh suidheachadh nam pròifilean loidhne a thathas a’ cleachdadh gus na h-àiteachan stùc neo-ghluasadach a thoirt a-mach ann am Fig. 2. (C) Atharraichean air an adhbhrachadh le pumpa air an photocurrent 200 fs às deidh photoexcitation aig pumpa lùth photon de 2 eV le fluence pumpa bho 2 mJ/cm2. Tha buannachd is call photoelectrons air an sealltainn ann an dearg is gorm, fa leth. Tha na bogsaichean a’ sealltainn an raon amalachaidh airson na lorgan pump-probe a chithear ann am Fig. 3.
Tha Figear 1B a’ sealltainn dealbh tr-ARPES de structar a’ chòmhlain faisg air an WS2 agus puingean K graphene air an tomhas le buillean ultraviolet fìor 100-fs aig lùth photon 26-eV aig dàil àicheil pump-probe mus tàinig am pumpa-pulse. An seo, chan eil an sgoltadh snìomh air a rèiteachadh mar thoradh air truailleadh sampall agus làthaireachd a’ chuisle pumpa 2-eV a dh ’adhbhraicheas leudachadh cosgais fànais de na feartan speurail. Tha Figear 1C a' sealltainn na h-atharrachaidhean a tha air an adhbhrachadh le pumpa air an photocurrent an coimeas ri Fig. 1B aig dàil pump-probe de 200 fs far a bheil an comharra pump-probe a' ruighinn an ìre as àirde. Tha dathan dearg is gorm a’ comharrachadh buannachd is call photoelectrons, fa leth.
Gus mion-sgrùdadh nas mionaidiche a dhèanamh air an daineamaigs bheairteach seo, bidh sinn an-toiseach a’ dearbhadh na h-àiteachan as àirde a th’ aig a’ chòmhlan valence WS2 agus a’ chòmhlan π graphene air na loidhnichean briste ann am Fig. 1B mar a chaidh a mhìneachadh gu mionaideach anns na Stuthan Leasachail. Tha sinn a’ faighinn a-mach gu bheil an còmhlan valence WS2 a’ gluasad suas le 90 meV (Fig. 2A) agus an graphene π-band a’ gluasad sìos le 50 meV (Fig. 2B). Thathas a’ lorg gu bheil beatha nan gluasadan sin 1.2 ± 0.1 ps airson a’ chòmhlan valence de WS2 agus 1.7 ± 0.3 ps airson a’ chòmhlan graphene π. Tha na gluasadan stùc sin a’ toirt seachad a’ chiad fhianais air cosgais neo-ghluasadach den dà shreath, far a bheil cosgais adhartach (àicheil) a bharrachd ag àrdachadh (lùghdachadh) lùth ceangail nan stàitean dealanach. Thoir an aire gu bheil àrdachadh ann an còmhlan valence WS2 an urra ris a 'chomharra pump-probe follaiseach san sgìre a tha air a chomharrachadh leis a' bhogsa dhubh ann am Fig. 1C.
Atharrachadh ann an suidheachadh stùc a’ chòmhlain valence WS2 (A) agus graphene π-band (B) mar ghnìomh dàil pump-probe còmhla ri deiseachan eas-chruthach (loidhnichean tiugh). Is e beatha gluasad WS2 ann an (A) 1.2 ± 0.1 ps. Is e beatha an gluasad graphene ann an (B) 1.7 ± 0.3 ps.
An ath rud, bidh sinn a 'ceangal a' chomharra pump-probe thairis air na raointean a tha air an comharrachadh leis na bogsaichean dathte ann am Fig. 1C agus a 'dealbhadh nan cunntasan a thig às a sin mar dhleastanas air dàil pump-probe ann am Fig. 3. Tha lùb 1 ann am Fig. 3 a' sealltainn daineamaigs an luchd-giùlan photoexcited faisg air bonn a ’chòmhlain giùlain den ìre WS2 le beatha 1.1 ± 0.1 ps air fhaighinn bho shuidheachadh eas-chruthach don dàta (faic an Stuthan a bharrachd).
Lorgan pump-probe mar ghnìomh dàil a gheibhear le bhith ag amalachadh an photocurrent thairis air an raon a tha air a chomharrachadh leis na bogsaichean ann am Fig. 1C. Tha na loidhnichean tiugh a’ freagairt air an dàta. Curve (1) Àireamh-sluaigh luchd-giùlain gluasadach ann am bann giùlain WS2. Curve (2) Comharra pump-probe den chòmhlan π de graphene os cionn comas ceimigeach co-chothromachd. Curve (3) Comharra pump-probe den chòmhlan π de graphene fon chomas ceimigeach co-chothromachd. Curve (4) Comharra pump-probe glan ann am bann valence WS2. Thathas a’ faighinn a-mach gu bheil na beatha 1.2 ± 0.1 ps ann an (1), 180 ± 20 fs (buannachd) agus ∼2 ps (call) ann an (2), agus 1.8 ± 0.2 ps ann an (3).
Ann an croisean 2 agus 3 de Fig. 3, tha sinn a 'sealltainn comharra pump-probe a' chòmhlain π graphene. Tha sinn a’ faighinn a-mach gu bheil fad-beatha fada nas giorra aig buannachd eleactronan os cionn a’ chomais cheimigeach co-chothromach (lùb 2 ann am Fig. 3) (180 ± 20 fs) an coimeas ri call eleactronan fon chomas ceimigeach co-chothromach (1.8 ± 0.2 ps ann an lùb 3). Fig. 3). A bharrachd air an sin, thathas a’ faighinn a-mach gu bheil buannachd tùsail an photocurrent ann an lùb 2 de Fig. 3 a’ tionndadh gu call aig t = 400 fs le beatha ∼2 ps. Thathas a’ faighinn a-mach gu bheil an neo-chunbhalachd eadar buannachd is call neo-làthaireach anns a’ chomharra pump-probe de monolayer graphene nach deach a lorg (faic fige. Tha a bhith a’ cumail sùil air buannachd geàrr-ùine agus call fad-ùine os cionn agus nas ìsle na comas ceimigeach co-chothromachd, fa leth, a’ nochdadh gu bheil dealanan air an toirt air falbh gu h-èifeachdach bhon t-sreath graphene nuair a bhios an heterostructure a’ togail dhealbhan. Mar thoradh air an sin, bidh an còmhdach graphene air a ghearradh gu dearbhach, a tha co-chòrdail ris an àrdachadh ann an lùth ceangail a 'chòmhlain π a lorgar ann am Fig. 2B. Bidh gluasad sìos a’ chòmhlain π a’ toirt air falbh earball àrd-lùth an cuairteachadh Fermi-Dirac cothromachaidh bho os cionn a’ chomais cheimigeach co-chothromach, a tha gu ìre a’ mìneachadh atharrachadh soidhne a’ chomharra pump-probe ann an lùb 2 de Fig. 3. sealltainn gu h-ìosal gu bheil a’ bhuaidh seo air a neartachadh nas motha le bhith a’ call eleactronan anns a’ chòmhlan-π.
Tha an suidheachadh seo a' faighinn taic bhon chomharra pump-probe lom de chòmhlan valence WS2 ann an lùb 4 de Fig. 3. Chaidh an dàta seo fhaighinn le bhith ag amalachadh nan cunntasan thairis air an raon a thug am bogsa dubh ann am Fig. an còmhlan valence aig a h-uile dàil pump-probe. Taobh a-staigh nam bàraichean mearachd deuchainneach, chan eil sinn a’ lorg comharradh sam bith gu bheil tuill ann am bann valence WS2 airson dàil pump-probe sam bith. Tha seo a’ nochdadh, às deidh photoexcitation, gu bheil na tuill sin air an ath-lìonadh gu sgiobalta ann an ùine ghoirid an taca ris an rùn ùineail againn.
Gus dearbhadh deireannach a thoirt seachad airson ar beachd-bharail mu sgaradh cosgais ultrafast anns an heterostructure WS2 / graphene, bidh sinn a’ dearbhadh an àireamh de thuill a chaidh a ghluasad chun an t-sreath graphene mar a chaidh a mhìneachadh gu mionaideach anns na Stuthan Leasachail. Ann an ùine ghoirid, chaidh cuairteachadh Fermi-Dirac a chuir air cuairteachadh dealanach gluasadach a’ chòmhlan π. Chaidh an àireamh de thuill a thomhas an uairsin bho na luachan a thàinig gu buil airson comas ceimigeach neo-ghluasadach agus teòthachd dealanach. Tha an toradh ri fhaicinn ann am Fig. 4. Tha sinn a' faighinn a-mach gu bheil àireamh iomlan de ∼5 × 1012 tuill/cm2 air an gluasad bho WS2 gu graphene le beatha eas-chruthach de 1.5 ± 0.2 ps.
Atharrachadh air an àireamh de thuill anns a’ chòmhlan π mar ghnìomh dàil pump-probe còmhla ri uidheamachadh eas-chruthach a’ toirt a-mach beatha 1.5 ± 0.2 ps.
Bho na co-dhùnaidhean ann am Figs. 2 gu 4, tha an dealbh microscopach a leanas airson an gluasad cosgais ultrafast anns an heterostructure WS2 / graphene a’ nochdadh (Fig. 5). Tha photoexcitation den heterostructure WS2 / graphene aig 2 eV gu mòr a’ nochdadh an A-exciton ann an WS2 (Fig. 5A). Tha spionnadh dealanach a bharrachd thairis air a’ phuing Dirac ann an graphene a bharrachd air eadar WS2 agus bannan graphene comasach gu lùthmhor ach gu math nas èifeachdaiche. Tha na tuill photoexcited anns a’ chòmhlan valence de WS2 air an ath-lìonadh le dealanan a thàinig bhon chòmhlan graphene π air sgèile ùine goirid an taca ris an rùn ùineail againn (Fig. 5A). Tha beatha de ∼1 ps (Fig. 5B) aig na dealanan photoexcited anns a’ chòmhlan giùlain de WS2. Ach, bheir e ∼2 ps gus na tuill anns a’ chòmhlan graphene π ath-lìonadh (Fig. 5B). Tha seo a’ nochdadh, a bharrachd air gluasad dealanach dìreach eadar còmhlan giùlain WS2 agus an graphene π-band, feumar beachdachadh air slighean fois a bharrachd - is dòcha tro stàitean easbhaidheach (26) - gus an làn daineamaigs a thuigsinn.
(A) Bidh photoexcitation aig ath-shuidheachadh an WS2 A-exciton aig 2 eV a’ stealladh dealanan a-steach don chòmhlan giùlain de WS2. Tha na tuill co-fhreagarrach anns a’ chòmhlan valence de WS2 air an ath-lìonadh sa bhad le dealanan bhon chòmhlan graphene π. (B) Tha beatha de ∼1 ps aig na luchd-còmhdhail photoexcited anns a’ chòmhlan giùlain de WS2. Tha na tuill anns a’ chòmhlan graphene π beò airson ∼2 ps, a’ nochdadh cho cudromach sa tha seanalan sgapaidh a bharrachd air an comharrachadh le saigheadan briste. Tha loidhnichean dubha dubha ann an (A) agus (B) a’ comharrachadh gluasadan còmhlan agus atharrachaidhean ann an comas ceimigeach. (C) Anns an t-suidheachadh neo-ghluasadach, tha an còmhdach WS2 fo chasaid àicheil fhad ‘s a tha an còmhdach graphene fo chasaid adhartach. Airson excitation spin-selective le solas cruinn polarichte, tha dùil gum bi na dealanan photoexcited ann an WS2 agus na tuill co-fhreagarrach ann an graphene a’ nochdadh polarachadh snìomh mu choinneamh.
Anns an stàit neo-ghluasadach, tha na dealanan photoexcited a’ fuireach ann am bann giùlain WS2 fhad ‘s a tha na tuill photoexcited suidhichte anns a’ chòmhlan π de graphene (Fig. 5C). Tha seo a’ ciallachadh gu bheil an còmhdach WS2 fo chasaid àicheil agus gu bheil cosgais adhartach air an ìre graphene. Tha seo a’ toirt cunntas air na gluasadan stùc neo-ghluasadach (Fig. 2), neo-chunbhalachd a’ chomharra pump-probe graphene (cromagan 2 agus 3 de Fig. 3), dìth tuill ann am bann valences WS2 (lùb 4 Fig. 3) , a bharrachd air na tuill a bharrachd anns an graphene π-band (Fig. 4). Is e beatha na stàite seo a tha air a sgaradh le cìsean ∼1 ps (lùb 1 Fig. 3).
Thathas air a bhith a’ cumail sùil air stàitean gluasadach coltach ri cosgais ann an heterostructures van der Waals co-cheangailte air an dèanamh a-mach à dà leth-bheàrn dìreach le co-thaobhadh bann seòrsa II agus bann-leathann neo-àbhaisteach (27-32). Às deidh photoexcitation, lorgadh na dealanan agus na tuill gu luath gu bonn a ’chòmhlain giùlain agus gu mullach a’ chòmhlain valence, fa leth, a tha suidhichte ann an diofar shreathan den heterostructure (27-32).
A thaobh an heterostructure WS2 / graphene againn, tha an t-àite lùthmhor as fàbharach airson an dà chuid dealanan agus tuill aig ìre Fermi anns an t-sreath graphene meatailteach. Mar sin, bhiodh dùil gum biodh an dà eleactronan agus tuill a’ gluasad gu luath gu còmhlan graphene π. Ach, tha na tomhasan againn a’ sealltainn gu soilleir gu bheil gluasad tuill (<200 fs) tòrr nas èifeachdaiche na gluasad dealanach (∼1 ps). Tha sinn a’ toirt buaidh air seo mar thoradh air co-thaobhadh shunndach coimeasach an WS2 agus na bannan graphene mar a chaidh fhoillseachadh ann am Fig. Anns a ’chùis seo, a’ gabhail ris gu bheil bann-leathann ∼2 eV WS2, a ’phuing graphene Dirac agus comas ceimigeach co-chothromachd suidhichte ∼0.5 agus ∼0.2 eV os cionn meadhan bann-còmhlain WS2, fa leth, a’ briseadh co-chothromachd electron-toll. Tha sinn a’ faighinn a-mach gu bheil an àireamh de stàitean deireannach a tha rim faighinn airson gluasad tuill ∼ 6 tursan nas motha na airson gluasad dealanach (faic na Stuthan Leasachail), agus is e sin as coireach gu bheil dùil gum bi gluasad tuill nas luaithe na gluasad dealanach.
Bu chòir, ge-tà, dealbh microscopach iomlan den ghluasad cosgais neo-chunbhalach ultrafast a chaidh fhaicinn, beachdachadh air an tar-tharraing eadar na h-orbitals a tha a’ dèanamh suas gnìomh tonn A-exciton ann an WS2 agus an graphene π-band, fa leth, eadar-dhealaichte electron-electron agus electron-phonon sgapaidh. seanalan a’ toirt a-steach na cuingeadan a tha air an cur an sàs le momentum, lùth, snìomh, agus glèidhteachas pseudospin, buaidh oscillation plasma (33), a bharrachd air àite a dh’ fhaodadh a bhith ann. excitation mì-fhreagarrach de oscillations phonon ciallach a dh’ fhaodadh an gluasad cosgais a mheadhanachadh (34, 35). Cuideachd, dh’ fhaodadh neach a bhith a’ beachdachadh a bheil an staid gluasaid cosgais a chaidh fhaicinn a’ toirt a-steach excitons gluasad cosgais no paidhrichean tuill-dealanach an-asgaidh (faic na Stuthan Leasachail). Tha feum air tuilleadh rannsachaidhean teòiridheach a tha a’ dol nas fhaide na raon a’ phàipear seo gus na cùisean sin a shoilleireachadh.
Ann an geàrr-chunntas, tha sinn air tr-ARPES a chleachdadh gus gluasad cosgais eadar-fhilleadh ultrafast a sgrùdadh ann an heterostructure epitaxial WS2 / graphene. Fhuair sinn a-mach, nuair a bha sinn air bhioran le bhith a’ freagairt air an A-exciton de WS2 aig 2 eV, bidh na tuill photoexcited a’ gluasad gu luath a-steach don t-sreath graphene fhad ‘s a tha na dealanan photoexcited a’ fuireach anns an ìre WS2. Chuir sinn seo às leth gu bheil an àireamh de stàitean deireannach a tha rim faighinn airson gluasad tuill nas motha na airson gluasad dealanach. Fhuaireadh a-mach gur e ∼1 ps. Ann an co-bhonn ri excitation optigeach spin-roghnach a’ cleachdadh solas cruinn polarichte (22-25), dh’ fhaodadh gluasad snìomh a bhith an cois an gluasad cosgais ultrafast a chaidh fhaicinn. Anns a ’chùis seo, dh’ fhaodadh an heterostructure WS2 / graphene a chaidh a sgrùdadh a chleachdadh airson in-stealladh snìomh optigeach èifeachdach a-steach do graphene a ’leantainn gu innealan optospintronic ùr-nodha.
Chaidh na sampallan graphene fhàs air wafers semiconducting malairteach 6H-SiC (0001) bho SiCrystal GmbH. Bha na wafers le dop N air an axis le mearachd nas ìsle na 0.5 °. Chaidh an t-substrate SiC a shìneadh le hydrogen gus sgrìoban a thoirt air falbh agus uchdan còmhnard cunbhalach fhaighinn. Chaidh an uachdar glan agus rèidh atamach Si-crìochnaichte an uairsin a ghrafachadh le bhith a’ comharrachadh an sampall ann an àile Ar aig 1300 ° C airson 8 min (36). San dòigh seo, fhuair sinn aon ìre gualain far an do chruthaich gach treas atom gualain ceangal covalent ris an t-substrate SiC (37). Chaidh an còmhdach seo an uairsin a thionndadh gu graphene leth-tholl leth-sheasmhach sp2-hybridized le dop le toll tro eadar-cheangal hydrogen (38). Thathas a’ toirt iomradh air na sampallan sin mar graphene / H-SiC (0001). Chaidh am pròiseas gu lèir a dhèanamh ann an seòmar fàis malairteach Black Magic bho Aixtron. Chaidh fàs WS2 a dhèanamh ann an reactair balla teth àbhaisteach le tasgadh vapor ceimigeach le cuideam ìosal (39, 40) a’ cleachdadh pùdar WO3 agus S le co-mheas mòr de 1: 100 mar ro-ruitheadairean. Chaidh na pùdar WO3 agus S a chumail aig 900 agus 200 ° C, fa leth. Chaidh am pùdar WO3 a chuir faisg air an t-substrate. Bha Argon air a chleachdadh mar ghas giùlain le sruth de 8 sccm. Chaidh an cuideam san reactair a chumail aig 0.5 mbar. Bha na sampallan air an comharrachadh le microscopy dealanach àrd-sgoile, microscopy feachd atamach, Raman, agus speactroscopaidh photoluminescence, a bharrachd air eadar-dhealachadh dealanach lùth-ìosal. Nochd na tomhais sin dà raon aon-criostail WS2 eadar-dhealaichte far a bheil an dàrna cuid an ΓK- no an ΓK’-stiùireadh co-thaobhadh ri stiùireadh ΓK an còmhdach graphene. Bha faid taobh fearainn eadar 300 agus 700 nm, agus chaidh còmhdach iomlan WS2 a thomhas gu ∼40%, a bha iomchaidh airson mion-sgrùdadh ARPES.
Chaidh na deuchainnean statach ARPES a dhèanamh le anailisiche hemispherical (SPECS PHOIBOS 150) a’ cleachdadh siostam lorgaire inneal ceangailte ri cosgais airson lorg dà-mheudach de lùth dealanach agus momentum. Chaidh rèididheachd He Iα neo-phòla, monochromatic (21.2 eV) de stòr sgaoilidh àrd-flux He (VG Scienta VUV5000) a chleachdadh airson a h-uile deuchainn photoemmission. Bha an lùth agus an rùn ceàrnach anns na deuchainnean againn nas fheàrr na 30 meV agus 0.3 ° (a rèir 0.01 Å−1), fa leth. Chaidh a h-uile deuchainn a dhèanamh aig teòthachd an t-seòmair. Tha ARPES na dhòigh air leth mothachail air uachdar. Gus photoelectrons a chuir a-mach às an dà chuid an WS2 agus an còmhdach graphene, chaidh sampallan le còmhdach WS2 neo-choileanta de ∼40% a chleachdadh.
Bha an suidheachadh tr-ARPES stèidhichte air amplifier Titanium: Sapphire 1-kHz (Coherent Legend Elite Duo). Chaidh 2 mJ de chumhachd toraidh a chleachdadh airson gineadh harmonics àrd ann an argon. Chaidh an fhìor sholas ultraviolet a thàinig às a sin tro monochromator grating a’ toirt a-mach buillean probe 100-fs aig lùth photon 26-eV. Chaidh 8mJ de chumhachd toraidh amplifier a chuir a-steach gu amplifier parametric optigeach (HE-TOPAS bho Light Conversion). Chaidh an giùlan comharran aig lùth photon 1-eV a dhùblachadh gu tric ann an criostal beta barium borate gus na buillean pumpa 2-eV fhaighinn. Chaidh na tomhasan tr-ARPES a dhèanamh le anailisiche hemispherical (SPECS PHOIBOS 100). B’ e an rùn lùtha is ùineail iomlan 240 meV agus 200 fs, fa leth.
Tha stuth a bharrachd airson an artaigil seo ri fhaighinn aig http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/20/eaay0761/DC1
Is e artaigil ruigsinneachd fosgailte a tha seo air a chuairteachadh fo chumhachan cead Creative Commons Attribution-NonCommercial, a tha a’ ceadachadh cleachdadh, cuairteachadh, agus ath-riochdachadh ann am meadhan sam bith, fhad ‘s nach eil an cleachdadh mar thoradh air airson buannachd malairteach agus cho fad‘ s a tha an obair thùsail ceart. air a ghairm.
NOTA: Chan iarr sinn ach do sheòladh puist-d gus am bi fios aig an neach a tha thu a’ moladh na duilleige gu robh thu airson gum faiceadh iad i, agus nach e post sgudail a th’ ann. Cha bhith sinn a’ glacadh seòladh puist-d sam bith.
Tha a’ cheist seo airson deuchainn a bheil thu nad neach-tadhail daonna no nach eil agus gus casg a chuir air tagraidhean spam fèin-ghluasadach.
Le Sven Aeschlimann, Antonio Rossi, Mariana Chávez-Cervantes, Razvan Krause, Benito Arnoldi, Benjamin Stadtmüller, Martin Aeschlimann, Stiven Forti, Filippo Fabbri, Camilla Coletti, Isabella Gierz
Bidh sinn a ’nochdadh sgaradh cosgais ultrafast ann an heterostructure WS2 / graphene is dòcha a’ comasachadh in-stealladh snìomh optigeach a-steach do graphene.
Le Sven Aeschlimann, Antonio Rossi, Mariana Chávez-Cervantes, Razvan Krause, Benito Arnoldi, Benjamin Stadtmüller, Martin Aeschlimann, Stiven Forti, Filippo Fabbri, Camilla Coletti, Isabella Gierz
Bidh sinn a ’nochdadh sgaradh cosgais ultrafast ann an heterostructure WS2 / graphene is dòcha a’ comasachadh in-stealladh snìomh optigeach a-steach do graphene.
© 2020 Comann Ameireagaidh airson Adhartachadh Saidheans. Gach còir glèidhte. Tha AAAS na chom-pàirtiche de HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef agus COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548.
Ùine puist: Cèitean-25-2020