ಮೊನೊಲೇಯರ್ WS2 ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನಿಂದ ಮಾಡಿದ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ನಲ್ಲಿ ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡಲು ನಾವು ಸಮಯ ಮತ್ತು ಕೋನ-ಪರಿಹರಿಸಲಾದ ಫೋಟೋಎಮಿಷನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (tr-ARPES) ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತೇವೆ. ಈ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ ಬಲವಾದ ಸ್ಪಿನ್-ಕಕ್ಷೆಯ ಜೋಡಣೆಯೊಂದಿಗೆ ನೇರ-ಅಂತರ ಅರೆವಾಹಕದ ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸೆಮಿಮೆಟಲ್ ಹೋಸ್ಟಿಂಗ್ ಮಾಸ್‌ಲೆಸ್ ಕ್ಯಾರಿಯರ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಚಲನಶೀಲತೆ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘ ಸ್ಪಿನ್ ಜೀವಿತಾವಧಿಯೊಂದಿಗೆ ಬಲವಾದ ಬೆಳಕಿನ-ದ್ರವ್ಯದ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ. WS2 ನಲ್ಲಿನ A-ಎಕ್ಸಿಟಾನ್‌ಗೆ ಅನುರಣನದಲ್ಲಿ ದ್ಯುತಿಪ್ರಚೋದನೆಯ ನಂತರ, ಫೋಟೋಎಕ್ಸಿಟೆಡ್ ರಂಧ್ರಗಳು ವೇಗವಾಗಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾವಣೆಯಾಗುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಫೋಟೋಎಕ್ಸಿಟೆಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು WS2 ಪದರದಲ್ಲಿ ಉಳಿಯುತ್ತವೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್-ಬೇರ್ಪಡಿಸಿದ ಅಸ್ಥಿರ ಸ್ಥಿತಿಯು ∼1 ps ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ARPES ನಿಂದ ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿದಂತೆ WS2 ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗಳ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಜೋಡಣೆಯಿಂದ ಉಂಟಾದ ಸ್ಕ್ಯಾಟರಿಂಗ್ ಹಂತದ ಜಾಗದಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳಿಗೆ ನಾವು ನಮ್ಮ ಸಂಶೋಧನೆಗಳನ್ನು ಕಾರಣವೆಂದು ಹೇಳುತ್ತೇವೆ. ಸ್ಪಿನ್-ಸೆಲೆಕ್ಟಿವ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪ್ರಚೋದನೆಯೊಂದಿಗೆ, ತನಿಖೆ ಮಾಡಿದ WS2/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗೆ ಸಮರ್ಥ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ಪಿನ್ ಇಂಜೆಕ್ಷನ್‌ಗೆ ವೇದಿಕೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸಬಹುದು.
ಹಲವಾರು ವಿಭಿನ್ನ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ವಸ್ತುಗಳ ಲಭ್ಯತೆಯು ಹೊಸದಾದ ಅಂತಿಮವಾಗಿ ತೆಳುವಾದ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ತೆರೆದಿದೆ, ಅದಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಸ್ಕ್ರೀನಿಂಗ್ ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ಸಾಮೀಪ್ಯ-ಪ್ರೇರಿತ ಪರಿಣಾಮಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಹೊಸ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ (1-3). ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಭವಿಷ್ಯದ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗಾಗಿ ಪ್ರೂಫ್-ಆಫ್-ಪ್ರಿನ್ಸಿಪಲ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ (4–6).
ಇಲ್ಲಿ, ನಾವು ಏಕಪದರ WS2 ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತೇವೆ, ಇದು ಬಲವಾದ ಸ್ಪಿನ್-ಕಕ್ಷೆಯ ಜೋಡಣೆಯೊಂದಿಗೆ ನೇರ-ಅಂತರ ಅರೆವಾಹಕ ಮತ್ತು ಮುರಿದ ವಿಲೋಮ ಸಮ್ಮಿತಿ (7) ಮತ್ತು ಏಕಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್, ಸೆಮಿಮೆಟಲ್‌ನಿಂದಾಗಿ ಬ್ಯಾಂಡ್ ರಚನೆಯ ಗಣನೀಯ ಸ್ಪಿನ್ ವಿಭಜನೆ. ಶಂಕುವಿನಾಕಾರದ ಬ್ಯಾಂಡ್ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಮೊಬಿಲಿಟಿ (8), ಮೇಲೆ ಬೆಳೆದಿದೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್-ಮುಕ್ತಾಯದ SiC(0001). ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆ (9-15) ಮತ್ತು ಸಾಮೀಪ್ಯ-ಪ್ರೇರಿತ ಸ್ಪಿನ್-ಆರ್ಬಿಟ್ ಕಪ್ಲಿಂಗ್ ಪರಿಣಾಮಗಳು (16-18) ಮೊದಲ ಸೂಚನೆಗಳು WS2/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಅಂತಹುದೇ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ಗಳು ಭವಿಷ್ಯದ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ (19) ಮತ್ತು ಆಪ್ಟೊಸ್ಪಿಂಟ್ರೊನಿಕ್ (20) ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ ಅಭ್ಯರ್ಥಿಗಳಿಗೆ ಭರವಸೆ ನೀಡುತ್ತವೆ.
ನಾವು ಸಮಯ ಮತ್ತು ಕೋನ-ಪರಿಹರಿಸಿದ ಫೋಟೊಎಮಿಷನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (tr-ARPES) ನೊಂದಿಗೆ WS2/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನಲ್ಲಿ ಫೋಟೋಜೆನರೇಟೆಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಹೋಲ್ ಜೋಡಿಗಳ ವಿಶ್ರಾಂತಿ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಲು ಹೊರಟಿದ್ದೇವೆ. ಆ ಉದ್ದೇಶಕ್ಕಾಗಿ, ನಾವು WS2 (21, 12) ನಲ್ಲಿನ A-ಎಕ್ಸಿಟಾನ್‌ಗೆ ಅನುರಣಿಸುವ 2-eV ಪಂಪ್ ಪಲ್ಸ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ ಅನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು 26-eV ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಎರಡನೇ ಬಾರಿ-ತಡವಾದ ಪ್ರೋಬ್ ಪಲ್ಸ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊರಹಾಕುತ್ತೇವೆ. ಆವೇಗ, ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಸಮಯ-ಪರಿಹರಿಸಿದ ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್‌ಗೆ ಪ್ರವೇಶವನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ವಿಳಂಬದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ಅರ್ಧಗೋಳದ ವಿಶ್ಲೇಷಕದೊಂದಿಗೆ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕಗಳ ಚಲನ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಕೋನವನ್ನು ನಾವು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತೇವೆ. ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಸಮಯದ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಕ್ರಮವಾಗಿ 240 meV ಮತ್ತು 200 fs ಆಗಿದೆ.
ನಮ್ಮ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲಿ ಜೋಡಿಸಲಾದ ಲೇಯರ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆಗೆ ನೇರ ಪುರಾವೆಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ, ಲೇಯರ್‌ಗಳ ಅನಿಯಂತ್ರಿತ ಅಜಿಮುಟಲ್ ಜೋಡಣೆಯೊಂದಿಗೆ (9-15) ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಹಸ್ತಚಾಲಿತವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಲಾದ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ಗಳಲ್ಲಿನ ಎಲ್ಲಾ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ತಂತ್ರಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಮೊದಲ ಸೂಚನೆಗಳನ್ನು ದೃಢೀಕರಿಸುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಈ ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯು ಹೆಚ್ಚು ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವವಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ತೋರಿಸುತ್ತೇವೆ. ನಮ್ಮ ಮಾಪನಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ WS2 ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರದಲ್ಲಿ ಫೋಟೊಎಕ್ಸಿಟೆಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಂಧ್ರಗಳಿರುವ ಹಿಂದೆ ಗಮನಿಸದ ಚಾರ್ಜ್-ಬೇರ್ಪಡಿಸಿದ ಕ್ಷಣಿಕ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸುತ್ತವೆ, ಅದು ∼1 ps ವರೆಗೆ ಜೀವಿಸುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ARPES ನಿಂದ ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿದಂತೆ WS2 ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗಳ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಜೋಡಣೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮತ್ತು ರಂಧ್ರ ವರ್ಗಾವಣೆಗಾಗಿ ಸ್ಕ್ಯಾಟರಿಂಗ್ ಹಂತದ ಜಾಗದಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ನಾವು ನಮ್ಮ ಸಂಶೋಧನೆಗಳನ್ನು ಅರ್ಥೈಸುತ್ತೇವೆ. ಸ್ಪಿನ್- ಮತ್ತು ವ್ಯಾಲಿ-ಸೆಲೆಕ್ಟಿವ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಎಕ್ಸೈಟೇಶನ್ (22-25) WS2/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ಗಳು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗೆ ಸಮರ್ಥ ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ಪಿನ್ ಇಂಜೆಕ್ಷನ್‌ಗೆ ಹೊಸ ವೇದಿಕೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸಬಹುದು.
ಚಿತ್ರ 1A ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ WS2/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ನ ΓK-ದಿಕ್ಕಿನ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಬ್ಯಾಂಡ್ ರಚನೆಯ ಹೀಲಿಯಂ ಲ್ಯಾಂಪ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಪಡೆದ ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ARPES ಮಾಪನವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಸಮತೋಲನ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಭವಕ್ಕಿಂತ ∼0.3 eV ಇರುವ ಡಿರಾಕ್ ಪಾಯಿಂಟ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಡಿರಾಕ್ ಕೋನ್ ರಂಧ್ರ-ಡೋಪ್ ಆಗಿರುವುದು ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ. ಸ್ಪಿನ್-ಸ್ಪ್ಲಿಟ್ WS2 ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ನ ಮೇಲ್ಭಾಗವು ಸಮತೋಲನ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಭವಕ್ಕಿಂತ ∼1.2 eV ಗಿಂತ ಕೆಳಗಿರುತ್ತದೆ.
(A) ಧ್ರುವೀಕರಿಸದ ಹೀಲಿಯಂ ದೀಪದೊಂದಿಗೆ ΓK-ದಿಕ್ಕಿನ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಅಳೆಯಲಾದ ಸಮತೋಲನದ ಫೋಟೊಕರೆಂಟ್. (B) 26-eV ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ p-ಧ್ರುವೀಕೃತ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ದ್ವಿದಳ ಧಾನ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ ಋಣಾತ್ಮಕ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ವಿಳಂಬಕ್ಕಾಗಿ ಫೋಟೋಕರೆಂಟ್ ಅನ್ನು ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಡ್ಯಾಶ್ ಮಾಡಿದ ಬೂದು ಮತ್ತು ಕೆಂಪು ರೇಖೆಗಳು ಚಿತ್ರ 2 ರಲ್ಲಿ ಅಸ್ಥಿರ ಪೀಕ್ ಸ್ಥಾನಗಳನ್ನು ಹೊರತೆಗೆಯಲು ಬಳಸಲಾಗುವ ಲೈನ್ ಪ್ರೊಫೈಲ್‌ಗಳ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಗುರುತಿಸುತ್ತವೆ. (C) ಪಂಪ್ ಫ್ಲೂಯೆನ್ಸ್‌ನೊಂದಿಗೆ 2 eV ಯ ಪಂಪ್ ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಫೋಟೋ ಎಕ್ಸಿಟೇಶನ್ ನಂತರ ಫೋಟೋಕರೆಂಟ್ 200 ಎಫ್‌ಎಸ್‌ನ ಪಂಪ್-ಪ್ರೇರಿತ ಬದಲಾವಣೆಗಳು 2 mJ/cm2. ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕಗಳ ಲಾಭ ಮತ್ತು ನಷ್ಟವನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಕೆಂಪು ಮತ್ತು ನೀಲಿ ಬಣ್ಣದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪೆಟ್ಟಿಗೆಗಳು ಅಂಜೂರ 3 ರಲ್ಲಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾದ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ಟ್ರೇಸ್‌ಗಳಿಗೆ ಏಕೀಕರಣದ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ.
ಚಿತ್ರ 1B, WS2 ಗೆ ಸಮೀಪವಿರುವ ಬ್ಯಾಂಡ್ ರಚನೆಯ tr-ARPES ಸ್ನ್ಯಾಪ್‌ಶಾಟ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪಂಪ್ ಪಲ್ಸ್ ಆಗಮನದ ಮೊದಲು ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ವಿಳಂಬದಲ್ಲಿ 26-eV ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ 100-fs ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ದ್ವಿದಳ ಧಾನ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ K-ಪಾಯಿಂಟ್‌ಗಳನ್ನು ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿ, ಮಾದರಿಯ ಅವನತಿ ಮತ್ತು 2-eV ಪಂಪ್ ಪಲ್ಸ್ ಇರುವಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ ಸ್ಪಿನ್ ವಿಭಜನೆಯು ಪರಿಹರಿಸಲ್ಪಡುವುದಿಲ್ಲ, ಇದು ರೋಹಿತದ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಚಾರ್ಜ್ ವಿಸ್ತರಣೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ಗರಿಷ್ಠವನ್ನು ತಲುಪುವ 200 ಎಫ್‌ಎಸ್‌ನ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ವಿಳಂಬದಲ್ಲಿ ಫಿಗರ್ 1B ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಫೋಟೋ ಕರೆಂಟ್‌ನ ಪಂಪ್-ಪ್ರೇರಿತ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 1C ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಕೆಂಪು ಮತ್ತು ನೀಲಿ ಬಣ್ಣಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕಗಳ ಲಾಭ ಮತ್ತು ನಷ್ಟವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ.
ಈ ಶ್ರೀಮಂತ ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ವಿವರವಾಗಿ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲು, ನಾವು ಮೊದಲು WS2 ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ π-ಬ್ಯಾಂಡ್ನ ಅಸ್ಥಿರ ಪೀಕ್ ಸ್ಥಾನಗಳನ್ನು ಫಿಗ್. 1B ನಲ್ಲಿನ ಡ್ಯಾಶ್ ಮಾಡಿದ ರೇಖೆಗಳ ಜೊತೆಗೆ ಪೂರಕ ಸಾಮಗ್ರಿಗಳಲ್ಲಿ ವಿವರವಾಗಿ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತೇವೆ. WS2 ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ 90 meV (Fig. 2A) ಯಿಂದ ಮೇಲಕ್ಕೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ π-ಬ್ಯಾಂಡ್ 50 meV ಯಿಂದ ಕೆಳಕ್ಕೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ (Fig. 2B). ಈ ವರ್ಗಾವಣೆಗಳ ಘಾತೀಯ ಜೀವಿತಾವಧಿಯು WS2 ನ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗೆ 1.2 ± 0.1 ps ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ π-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗೆ 1.7 ± 0.3 ps ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. ಈ ಗರಿಷ್ಠ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಎರಡು ಪದರಗಳ ಅಸ್ಥಿರ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್‌ನ ಮೊದಲ ಪುರಾವೆಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ, ಅಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಧನಾತ್ಮಕ (ಋಣಾತ್ಮಕ) ಚಾರ್ಜ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಬಂಧಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ (ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ). WS2 ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ನ ಅಪ್‌ಶಿಫ್ಟ್ ಚಿತ್ರ 1C ನಲ್ಲಿನ ಕಪ್ಪು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾದ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ಸಿಗ್ನಲ್‌ಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ.
WS2 ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ (A) ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ π-ಬ್ಯಾಂಡ್ (B) ಘಾತೀಯ ಫಿಟ್‌ಗಳ ಜೊತೆಗೆ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ವಿಳಂಬದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ (ದಪ್ಪ ಗೆರೆಗಳು) ಗರಿಷ್ಠ ಸ್ಥಾನದಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆ. (A) ನಲ್ಲಿ WS2 ಶಿಫ್ಟ್‌ನ ಜೀವಿತಾವಧಿಯು 1.2 ± 0.1 ps ಆಗಿದೆ. (B) ನಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಶಿಫ್ಟ್‌ನ ಜೀವಿತಾವಧಿಯು 1.7 ± 0.3 ps ಆಗಿದೆ.
ಮುಂದೆ, ನಾವು Fig. 1C ನಲ್ಲಿನ ಬಣ್ಣದ ಪೆಟ್ಟಿಗೆಗಳಿಂದ ಸೂಚಿಸಲಾದ ಪ್ರದೇಶಗಳ ಮೇಲೆ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ಅನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ಅಂಜೂರ 3 ರಲ್ಲಿ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ವಿಳಂಬದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಎಣಿಕೆಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತೇವೆ. ಚಿತ್ರ 3 ರಲ್ಲಿನ ಕರ್ವ್ 1 ರ ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. 1.1 ± 0.1 ps ಜೀವಿತಾವಧಿಯೊಂದಿಗೆ WS2 ಪದರದ ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್ನ ಕೆಳಭಾಗಕ್ಕೆ ಹತ್ತಿರವಿರುವ ಫೋಟೋಎಕ್ಸಿಟೆಡ್ ಕ್ಯಾರಿಯರ್‌ಗಳು ಡೇಟಾಗೆ ಘಾತೀಯ ಫಿಟ್‌ನಿಂದ (ಪೂರಕ ಸಾಮಗ್ರಿಗಳನ್ನು ನೋಡಿ).
Fig. 1C ಯಲ್ಲಿನ ಪೆಟ್ಟಿಗೆಗಳಿಂದ ಸೂಚಿಸಲಾದ ಪ್ರದೇಶದ ಮೇಲೆ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕವನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪಡೆದ ವಿಳಂಬದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ಟ್ರೇಸ್ಗಳು. ದಪ್ಪ ರೇಖೆಗಳು ಡೇಟಾಗೆ ಘಾತೀಯವಾಗಿ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಕರ್ವ್ (1) WS2 ನ ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಅಸ್ಥಿರ ವಾಹಕ ಜನಸಂಖ್ಯೆ. ಕರ್ವ್ (2) ಸಮತೋಲನ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಭವದ ಮೇಲಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ π-ಬ್ಯಾಂಡ್ನ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ಸಿಗ್ನಲ್. ಕರ್ವ್ (3) ಸಮತೋಲನ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಭವದ ಕೆಳಗೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ π-ಬ್ಯಾಂಡ್ನ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ಸಿಗ್ನಲ್. ಕರ್ವ್ (4) WS2 ನ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ ನೆಟ್ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ಸಿಗ್ನಲ್. ಜೀವಿತಾವಧಿಯು (2) ರಲ್ಲಿ 1.2 ± 0.1 ps (1), 180 ± 20 fs (ಗಳಿಕೆ) ಮತ್ತು ~2 ps (ನಷ್ಟ) ಮತ್ತು (3) ರಲ್ಲಿ 1.8 ± 0.2 ps ಎಂದು ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ.
ಚಿತ್ರ 3 ರ ವಕ್ರಾಕೃತಿಗಳು 2 ಮತ್ತು 3 ರಲ್ಲಿ, ನಾವು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ π-ಬ್ಯಾಂಡ್ನ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತೇವೆ. ಸಮತೋಲನ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಭವಕ್ಕಿಂತ (ಚಿತ್ರ 3 ರಲ್ಲಿ ಕರ್ವ್ 2) ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಲಾಭವು ಹೆಚ್ಚು ಕಡಿಮೆ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಳ್ಳುತ್ತೇವೆ (180 ± 20 fs) ಸಮತೋಲನ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಭವಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ನಷ್ಟಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ (1.8 ± 0.2 ps ಕರ್ವ್ 3 ರಲ್ಲಿ. ಚಿತ್ರ 3). ಇದಲ್ಲದೆ, ಚಿತ್ರ 3 ರ ವಕ್ರರೇಖೆ 2 ರಲ್ಲಿ ದ್ಯುತಿಪ್ರವಾಹದ ಆರಂಭಿಕ ಲಾಭವು ∼2 ps ಜೀವಿತಾವಧಿಯೊಂದಿಗೆ t = 400 fs ನಲ್ಲಿ ನಷ್ಟವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಲಾಭ ಮತ್ತು ನಷ್ಟದ ನಡುವಿನ ಅಸಿಮ್ಮೆಟ್ರಿಯು ಮುಚ್ಚಿದ ಏಕಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ಸಿಗ್ನಲ್‌ನಲ್ಲಿ ಇಲ್ಲದಿರುವುದು ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ (ಸಪ್ಲಿಮೆಂಟರಿ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಫಿಗ್. S5 ನೋಡಿ), ಅಸಿಮ್ಮೆಟ್ರಿಯು WS2/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ನಲ್ಲಿ ಇಂಟರ್‌ಲೇಯರ್ ಜೋಡಣೆಯ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿ ಸಮತೋಲನ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಭವದ ಮೇಲೆ ಮತ್ತು ಕೆಳಗೆ ಅಲ್ಪಾವಧಿಯ ಲಾಭ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ನಷ್ಟದ ವೀಕ್ಷಣೆಯು ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ನ ದ್ಯುತಿಪ್ರಚೋದನೆಯ ಮೇಲೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರದಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರವು ಧನಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಚಿತ್ರ 2B ನಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ π-ಬ್ಯಾಂಡ್ನ ಬಂಧಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ. π-ಬ್ಯಾಂಡ್ನ ಡೌನ್‌ಶಿಫ್ಟ್ ಸಮತೋಲನದ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಭವದ ಮೇಲಿನ ಸಮತೋಲನದ ಫೆರ್ಮಿ-ಡೈರಾಕ್ ವಿತರಣೆಯ ಉನ್ನತ-ಶಕ್ತಿಯ ಬಾಲವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುತ್ತದೆ, ಇದು ಅಂಜೂರ 3 ರ ಕರ್ವ್ 2 ರಲ್ಲಿ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ಸಿಗ್ನಲ್‌ನ ಚಿಹ್ನೆಯ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಭಾಗಶಃ ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. π-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಅಸ್ಥಿರ ನಷ್ಟದಿಂದ ಈ ಪರಿಣಾಮವು ಮತ್ತಷ್ಟು ವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಕೆಳಗೆ ತೋರಿಸಿ.
ಈ ಸನ್ನಿವೇಶವು ಚಿತ್ರ 3 ರ ಕರ್ವ್ 4 ರಲ್ಲಿ WS2 ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ನ ನೆಟ್ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ಸಿಗ್ನಲ್‌ನಿಂದ ಬೆಂಬಲಿತವಾಗಿದೆ. ಈ ಡೇಟಾವನ್ನು ಚಿತ್ರ 1B ಯಲ್ಲಿನ ಕಪ್ಪು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಿಂದ ನೀಡಲಾದ ಪ್ರದೇಶದ ಮೇಲೆ ಎಣಿಕೆಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ ಅದು ಫೋಟೊಎಮಿಟೆಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯುತ್ತದೆ ಎಲ್ಲಾ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ವಿಳಂಬಗಳಲ್ಲಿ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್. ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ದೋಷ ಬಾರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ, ಯಾವುದೇ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ವಿಳಂಬಕ್ಕಾಗಿ WS2 ನ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ ರಂಧ್ರಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಗೆ ನಾವು ಯಾವುದೇ ಸೂಚನೆಯನ್ನು ಕಾಣುವುದಿಲ್ಲ. ದ್ಯುತಿಪ್ರಚೋದನೆಯ ನಂತರ, ಈ ರಂಧ್ರಗಳು ನಮ್ಮ ತಾತ್ಕಾಲಿಕ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಕಡಿಮೆ ಸಮಯದ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಮರುಪೂರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಎಂದು ಇದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.
WS2/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ನಲ್ಲಿನ ನಮ್ಮ ಊಹೆಯ ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಚಾರ್ಜ್ ಬೇರ್ಪಡಿಕೆಗೆ ಅಂತಿಮ ಪುರಾವೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸಲು, ಪೂರಕ ಸಾಮಗ್ರಿಗಳಲ್ಲಿ ವಿವರವಾಗಿ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾದ ರಂಧ್ರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ನಾವು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತೇವೆ. ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, π-ಬ್ಯಾಂಡ್ನ ಅಸ್ಥಿರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಫೆರ್ಮಿ-ಡಿರಾಕ್ ವಿತರಣೆಯೊಂದಿಗೆ ಅಳವಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ರಂಧ್ರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ನಂತರ ಅಸ್ಥಿರ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಭವ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ತಾಪಮಾನದ ಫಲಿತಾಂಶದ ಮೌಲ್ಯಗಳಿಂದ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ. ಫಲಿತಾಂಶವನ್ನು ಚಿತ್ರ 4 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಒಟ್ಟು ∼5 × 1012 ರಂಧ್ರಗಳು/ಸೆಂ2 1.5 ± 0.2 ps ನ ಘಾತೀಯ ಜೀವಿತಾವಧಿಯೊಂದಿಗೆ WS2 ನಿಂದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಳ್ಳುತ್ತೇವೆ.
1.5 ± 0.2 ps ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ನೀಡುವ ಘಾತೀಯ ಫಿಟ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ವಿಳಂಬದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ π-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿನ ರಂಧ್ರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದು.
ಅಂಜೂರದಲ್ಲಿನ ಸಂಶೋಧನೆಗಳಿಂದ. 2 ರಿಂದ 4 ರವರೆಗೆ, WS2/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ನಲ್ಲಿ ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆಗಾಗಿ ಕೆಳಗಿನ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕ ಚಿತ್ರವು ಹೊರಹೊಮ್ಮುತ್ತದೆ (Fig. 5). 2 eV ನಲ್ಲಿ WS2/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ನ ಫೋಟೋ ಎಕ್ಸಿಟೇಶನ್ WS2 (Fig. 5A) ನಲ್ಲಿ A-ಎಕ್ಸಿಟಾನ್ ಅನ್ನು ಪ್ರಬಲವಾಗಿ ಜನಪ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನಲ್ಲಿನ ಡೈರಾಕ್ ಪಾಯಿಂಟ್‌ನಾದ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಪ್ರಚೋದನೆಗಳು ಮತ್ತು WS2 ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗಳ ನಡುವೆ ಶಕ್ತಿಯುತವಾಗಿ ಸಾಧ್ಯ ಆದರೆ ಗಣನೀಯವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ. WS2 ನ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿನ ಫೋಟೊಎಕ್ಸೈಟೆಡ್ ರಂಧ್ರಗಳು ನಮ್ಮ ತಾತ್ಕಾಲಿಕ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ (Fig. 5A) ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಕಡಿಮೆ ಸಮಯದ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ π-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಿಂದ ಹುಟ್ಟುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿಂದ ಮರುಪೂರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. WS2 ನ ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಫೋಟೋಎಕ್ಸಿಟೆಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ~1 ps (Fig. 5B) ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ π-ಬ್ಯಾಂಡ್ (Fig. 5B) ನಲ್ಲಿ ರಂಧ್ರಗಳನ್ನು ಪುನಃ ತುಂಬಲು ~2 ps ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. WS2 ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ π-ಬ್ಯಾಂಡ್ ನಡುವಿನ ನೇರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಹೊರತಾಗಿ, ಹೆಚ್ಚುವರಿ ವಿಶ್ರಾಂತಿ ಮಾರ್ಗಗಳು-ಪ್ರಾಯಶಃ ದೋಷದ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಮೂಲಕ (26) ಪೂರ್ಣ ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ ಎಂದು ಇದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.
(A) 2 eV ನಲ್ಲಿ WS2 A-ಎಕ್ಸಿಟಾನ್‌ಗೆ ಅನುರಣನದಲ್ಲಿ ಫೋಟೋ ಎಕ್ಸಿಟೇಶನ್ WS2 ನ ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಚುಚ್ಚುತ್ತದೆ. WS2 ನ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿನ ಅನುಗುಣವಾದ ರಂಧ್ರಗಳು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ π-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿಂದ ತಕ್ಷಣ ಮರುಪೂರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. (B) WS2 ನ ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಫೋಟೋಎಕ್ಸಿಟೆಡ್ ಕ್ಯಾರಿಯರ್‌ಗಳು ∼1 ps ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ π-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿನ ರಂಧ್ರಗಳು ∼2 ps ವರೆಗೆ ಇರುತ್ತವೆ, ಇದು ಡ್ಯಾಶ್ ಮಾಡಿದ ಬಾಣಗಳಿಂದ ಸೂಚಿಸಲಾದ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಸ್ಕ್ಯಾಟರಿಂಗ್ ಚಾನಲ್‌ಗಳ ಪ್ರಾಮುಖ್ಯತೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. (A) ಮತ್ತು (B) ನಲ್ಲಿನ ಕಪ್ಪು ಚುಕ್ಕೆಗಳ ಸಾಲುಗಳು ಬ್ಯಾಂಡ್ ಶಿಫ್ಟ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಭವದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ. (C) ಅಸ್ಥಿರ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, WS2 ಪದರವು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರವು ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗುತ್ತದೆ. ವೃತ್ತಾಕಾರವಾಗಿ ಧ್ರುವೀಕರಿಸಿದ ಬೆಳಕಿನೊಂದಿಗೆ ಸ್ಪಿನ್-ಆಯ್ದ ಪ್ರಚೋದನೆಗಾಗಿ, WS2 ನಲ್ಲಿನ ಫೋಟೋಎಕ್ಸಿಟೆಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನಲ್ಲಿನ ಅನುಗುಣವಾದ ರಂಧ್ರಗಳು ವಿರುದ್ಧ ಸ್ಪಿನ್ ಧ್ರುವೀಕರಣವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಅಸ್ಥಿರ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ದ್ಯುತಿಪ್ರಚೋದಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು WS2 ನ ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ ವಾಸಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಫೋಟೋಎಕ್ಸಿಟೆಡ್ ರಂಧ್ರಗಳು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ π-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿವೆ (Fig. 5C). ಇದರರ್ಥ WS2 ಪದರವು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರವು ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿದೆ. ಇದು ಅಸ್ಥಿರ ಪೀಕ್ ಶಿಫ್ಟ್‌ಗಳಿಗೆ (ಚಿತ್ರ 2), ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪಂಪ್-ಪ್ರೋಬ್ ಸಿಗ್ನಲ್‌ನ ಅಸಿಮ್ಮೆಟ್ರಿ (ಚಿತ್ರ 3 ರ ವಕ್ರಾಕೃತಿಗಳು 2 ಮತ್ತು 3), WS2 ನ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ ರಂಧ್ರಗಳ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿ (ಕರ್ವ್ 4 ಚಿತ್ರ 3) , ಹಾಗೆಯೇ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ π-ಬ್ಯಾಂಡ್ (ಚಿತ್ರ 4) ನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ರಂಧ್ರಗಳು. ಈ ಚಾರ್ಜ್-ಬೇರ್ಪಡಿಸಿದ ಸ್ಥಿತಿಯ ಜೀವಿತಾವಧಿಯು ~1 ps ಆಗಿದೆ (ಕರ್ವ್ 1 ಚಿತ್ರ 3).
ಟೈಪ್ II ಬ್ಯಾಂಡ್ ಜೋಡಣೆ ಮತ್ತು ಅಸ್ಥಿರವಾದ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ (27-32) ನೊಂದಿಗೆ ಎರಡು ನೇರ-ಅಂತರ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳಿಂದ ಮಾಡಲಾದ ಸಂಬಂಧಿತ ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಇದೇ ರೀತಿಯ ಚಾರ್ಜ್-ಬೇರ್ಪಡಿಸಿದ ತಾತ್ಕಾಲಿಕ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ. ದ್ಯುತಿಪ್ರಚೋದನೆಯ ನಂತರ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಂಧ್ರಗಳು ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿ ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್ನ ಕೆಳಭಾಗಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ನ ಮೇಲ್ಭಾಗಕ್ಕೆ ವೇಗವಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ, ಅವು ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ನ ವಿವಿಧ ಪದರಗಳಲ್ಲಿವೆ (27-32).
ನಮ್ಮ WS2/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ನ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಂಧ್ರಗಳೆರಡಕ್ಕೂ ಶಕ್ತಿಯುತವಾಗಿ ಅತ್ಯಂತ ಅನುಕೂಲಕರವಾದ ಸ್ಥಳವು ಲೋಹೀಯ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರದಲ್ಲಿ ಫೆರ್ಮಿ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಂಧ್ರಗಳೆರಡೂ ವೇಗವಾಗಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ π-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗೆ ವರ್ಗಾವಣೆಯಾಗುತ್ತವೆ ಎಂದು ಒಬ್ಬರು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ರಂಧ್ರ ವರ್ಗಾವಣೆಯು (<200 fs) ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಗಿಂತ (∼1 ps) ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಮ್ಮ ಅಳತೆಗಳು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. Fig. 1A ನಲ್ಲಿ ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿದಂತೆ WS2 ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗಳ ಸಂಬಂಧಿತ ಶಕ್ತಿಯ ಜೋಡಣೆಗೆ ನಾವು ಇದನ್ನು ಕಾರಣವೆಂದು ಹೇಳುತ್ತೇವೆ, ಇದು ಇತ್ತೀಚೆಗೆ (14, 15) ನಿರೀಕ್ಷಿಸಿದಂತೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ರಂಧ್ರ ವರ್ಗಾವಣೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಅಂತಿಮ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ∼2 eV WS2 ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಅನ್ನು ಊಹಿಸಿದರೆ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಡೈರಾಕ್ ಪಾಯಿಂಟ್ ಮತ್ತು ಸಮತೋಲನ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಭವವು ಕ್ರಮವಾಗಿ WS2 ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್‌ನ ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ∼0.5 ಮತ್ತು ~0.2 eV ಯಲ್ಲಿದೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಹೋಲ್ ಸಮ್ಮಿತಿಯನ್ನು ಮುರಿಯುತ್ತದೆ. ರಂಧ್ರ ವರ್ಗಾವಣೆಗೆ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಅಂತಿಮ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಗಿಂತ ∼6 ಪಟ್ಟು ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ (ಪೂರಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ನೋಡಿ), ಅದಕ್ಕಾಗಿಯೇ ರಂಧ್ರ ವರ್ಗಾವಣೆಯು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಗಿಂತ ವೇಗವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಗಮನಿಸಿದ ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವದ ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಸಂಪೂರ್ಣ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕ ಚಿತ್ರವು, ಆದಾಗ್ಯೂ, WS2 ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ π-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಕ್ರಮವಾಗಿ ವಿಭಿನ್ನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಫೋನಾನ್ ಸ್ಕ್ಯಾಟರಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿನ A-ಎಕ್ಸಿಟಾನ್ ತರಂಗ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಕಕ್ಷೆಗಳ ನಡುವಿನ ಅತಿಕ್ರಮಣವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕು. ಆವೇಗ, ಶಕ್ತಿ, ಸ್ಪಿನ್ ಮತ್ತು ಸ್ಯೂಡೋಸ್ಪಿನ್ ಸಂರಕ್ಷಣೆ, ಪ್ಲಾಸ್ಮಾದ ಪ್ರಭಾವದಿಂದ ವಿಧಿಸಲಾದ ನಿರ್ಬಂಧಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ಚಾನಲ್‌ಗಳು ಆಂದೋಲನಗಳು (33), ಹಾಗೆಯೇ ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆಗೆ ಮಧ್ಯಸ್ಥಿಕೆ ವಹಿಸಬಹುದಾದ ಸುಸಂಬದ್ಧ ಫೋನಾನ್ ಆಂದೋಲನಗಳ ಸಂಭವನೀಯ ಸ್ಥಳಾಂತರದ ಪ್ರಚೋದನೆಯ ಪಾತ್ರ (34, 35). ಅಲ್ಲದೆ, ಗಮನಿಸಿದ ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಸ್ಥಿತಿಯು ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಎಕ್ಸಿಟಾನ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ಉಚಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಹೋಲ್ ಜೋಡಿಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆಯೇ ಎಂದು ಒಬ್ಬರು ಊಹಿಸಬಹುದು (ಪೂರಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ನೋಡಿ). ಈ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟಪಡಿಸಲು ಪ್ರಸ್ತುತ ಲೇಖನದ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯನ್ನು ಮೀರಿದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ತನಿಖೆಗಳು ಅಗತ್ಯವಿದೆ.
ಸಾರಾಂಶದಲ್ಲಿ, ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ WS2/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ನಲ್ಲಿ ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಇಂಟರ್‌ಲೇಯರ್ ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ನಾವು tr-ARPES ಅನ್ನು ಬಳಸಿದ್ದೇವೆ. 2 eV ನಲ್ಲಿ WS2 ನ A-ಎಕ್ಸಿಟಾನ್‌ಗೆ ಅನುರಣನದಲ್ಲಿ ಉತ್ಸುಕರಾದಾಗ, ಫೋಟೋಎಕ್ಸಿಟೆಡ್ ರಂಧ್ರಗಳು ವೇಗವಾಗಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾವಣೆಯಾಗುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಫೋಟೋಎಕ್ಸಿಟೆಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು WS2 ಲೇಯರ್‌ನಲ್ಲಿ ಉಳಿಯುತ್ತವೆ ಎಂದು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ. ರಂಧ್ರ ವರ್ಗಾವಣೆಗೆ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಅಂತಿಮ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಗಿಂತ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ ಎಂಬ ಅಂಶಕ್ಕೆ ನಾವು ಇದನ್ನು ಕಾರಣವೆಂದು ಹೇಳುತ್ತೇವೆ. ಚಾರ್ಜ್-ಬೇರ್ಪಡಿಸಿದ ಅಸ್ಥಿರ ಸ್ಥಿತಿಯ ಜೀವಿತಾವಧಿಯು ∼1 ps ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಧ್ರುವೀಕೃತ ಬೆಳಕನ್ನು (22-25) ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸ್ಪಿನ್-ಆಯ್ದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪ್ರಚೋದನೆಯ ಸಂಯೋಜನೆಯಲ್ಲಿ, ಗಮನಿಸಿದ ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯು ಸ್ಪಿನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯೊಂದಿಗೆ ಇರಬಹುದು. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ತನಿಖೆ ಮಾಡಿದ WS2/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ ಅನ್ನು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗೆ ಸಮರ್ಥ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ಪಿನ್ ಇಂಜೆಕ್ಷನ್‌ಗಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು, ಇದು ಕಾದಂಬರಿ ಆಪ್ಟೋಸ್ಪಿಂಟ್ರೋನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.
ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು SiCrystal GmbH ನಿಂದ ವಾಣಿಜ್ಯ ಅರೆವಾಹಕ 6H-SiC(0001) ವೇಫರ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಬೆಳೆಸಲಾಗಿದೆ. ಎನ್-ಡೋಪ್ಡ್ ವೇಫರ್‌ಗಳು 0.5°ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ತಪ್ಪಾಗಿ ಅಕ್ಷದ ಮೇಲೆ ಇದ್ದವು. SiC ತಲಾಧಾರವು ಗೀರುಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯ ಫ್ಲಾಟ್ ಟೆರೇಸ್‌ಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಹೈಡ್ರೋಜನ್-ಎಚ್ಚಣೆಯಾಗಿದೆ. ಶುದ್ಧ ಮತ್ತು ಪರಮಾಣುವಾಗಿ ಸಮತಟ್ಟಾದ Si-ಅಂತ್ಯಗೊಳಿಸಿದ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು 8 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ (36) 1300 ° C ನಲ್ಲಿ Ar ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಅನೆಲ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಈ ರೀತಿಯಾಗಿ, ನಾವು ಒಂದೇ ಕಾರ್ಬನ್ ಪದರವನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ, ಅಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ಮೂರನೇ ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣು SiC ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ಕೋವೆಲನ್ಸಿಯ ಬಂಧವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ (37). ಈ ಪದರವನ್ನು ನಂತರ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ sp2-ಹೈಬ್ರಿಡೈಸ್ಡ್ ಕ್ವಾಸಿ ಫ್ರೀ-ಸ್ಟ್ಯಾಂಡಿಂಗ್ ಹೋಲ್-ಡೋಪ್ಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಆಗಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಇಂಟರ್‌ಕಲೇಷನ್ (38) ಮೂಲಕ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್/H-SiC(0001) ಎಂದು ಉಲ್ಲೇಖಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಂಪೂರ್ಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಐಕ್ಸ್ಟ್ರಾನ್‌ನಿಂದ ವಾಣಿಜ್ಯ ಬ್ಲ್ಯಾಕ್ ಮ್ಯಾಜಿಕ್ ಗ್ರೋತ್ ಚೇಂಬರ್‌ನಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು. WO3 ಮತ್ತು S ಪುಡಿಗಳನ್ನು ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳಾಗಿ 1:100 ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಅನುಪಾತದೊಂದಿಗೆ ಕಡಿಮೆ-ಒತ್ತಡದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆಯಿಂದ (39, 40) ಪ್ರಮಾಣಿತ ಹಾಟ್-ವಾಲ್ ರಿಯಾಕ್ಟರ್‌ನಲ್ಲಿ WS2 ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಕೈಗೊಳ್ಳಲಾಯಿತು. WO3 ಮತ್ತು S ಪುಡಿಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ 900 ಮತ್ತು 200 ° C ನಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗಿದೆ. WO3 ಪುಡಿಯನ್ನು ತಲಾಧಾರದ ಹತ್ತಿರ ಇರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಆರ್ಗಾನ್ ಅನ್ನು 8 sccm ಹರಿವಿನೊಂದಿಗೆ ವಾಹಕ ಅನಿಲವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಯಿತು. ರಿಯಾಕ್ಟರ್‌ನಲ್ಲಿನ ಒತ್ತಡವನ್ನು 0.5 mbar ನಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಸೆಕೆಂಡರಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ, ಅಟಾಮಿಕ್ ಫೋರ್ಸ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ, ರಾಮನ್ ಮತ್ತು ಫೋಟೊಲುಮಿನೆಸೆನ್ಸ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಜೊತೆಗೆ ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್‌ನೊಂದಿಗೆ ನಿರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಅಳತೆಗಳು ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ WS2 ಏಕ-ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ಡೊಮೇನ್‌ಗಳನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿದವು, ಅಲ್ಲಿ ΓK- ಅಥವಾ ΓK'-ದಿಕ್ಕು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರದ ΓK-ದಿಕ್ಕಿನೊಂದಿಗೆ ಜೋಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿರುತ್ತದೆ. ಡೊಮೈನ್ ಸೈಡ್ ಉದ್ದಗಳು 300 ಮತ್ತು 700 nm ನಡುವೆ ಬದಲಾಗುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು ಒಟ್ಟು WS2 ವ್ಯಾಪ್ತಿಯನ್ನು ~40% ಗೆ ಅಂದಾಜು ಮಾಡಲಾಗಿದೆ, ಇದು ARPES ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.
ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಆವೇಗದ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ಪತ್ತೆಗಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್-ಕಪಲ್ಡ್ ಡಿವೈಸ್-ಡಿಟೆಕ್ಟರ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅರ್ಧಗೋಳದ ವಿಶ್ಲೇಷಕ (SPECS PHOIBOS 150) ನೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿರ ARPES ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಧ್ರುವೀಕರಿಸದ, ಏಕವರ್ಣದ He Iα ವಿಕಿರಣ (21.2 eV) ಹೈ-ಫ್ಲಕ್ಸ್ He ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮೂಲ (VG ಸೈಂಟಾ VUV5000) ಅನ್ನು ಎಲ್ಲಾ ದ್ಯುತಿ ವಿಸರ್ಜನಾ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಗೆ ಬಳಸಲಾಯಿತು. ನಮ್ಮ ಪ್ರಯೋಗಗಳಲ್ಲಿನ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಕೋನೀಯ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಕ್ರಮವಾಗಿ 30 meV ಮತ್ತು 0.3 ° (0.01 Å−1 ಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ) ಗಿಂತ ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ. ಎಲ್ಲಾ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ARPES ಅತ್ಯಂತ ಮೇಲ್ಮೈ-ಸೂಕ್ಷ್ಮ ತಂತ್ರವಾಗಿದೆ. WS2 ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರದಿಂದ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕಗಳನ್ನು ಹೊರಹಾಕಲು, ∼40% ನ ಅಪೂರ್ಣ WS2 ಕವರೇಜ್ ಹೊಂದಿರುವ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು.
tr-ARPES ಸೆಟಪ್ 1-kHz ಟೈಟಾನಿಯಂ:ನೀಲಮಣಿ ಆಂಪ್ಲಿಫೈಯರ್ (ಕೋಹೆರೆಂಟ್ ಲೆಜೆಂಡ್ ಎಲೈಟ್ ಡ್ಯುಯೊ) ಅನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ. ಆರ್ಗಾನ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ 2 mJ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ತೀವ್ರವಾದ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕು 26-eV ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ 100-fs ಪ್ರೋಬ್ ದ್ವಿದಳ ಧಾನ್ಯಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್ ಏಕವರ್ಣದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುತ್ತದೆ. 8mJ ಆಂಪ್ಲಿಫಯರ್ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಪವರ್ ಅನ್ನು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪ್ಯಾರಾಮೆಟ್ರಿಕ್ ಆಂಪ್ಲಿಫೈಯರ್‌ಗೆ ಕಳುಹಿಸಲಾಗಿದೆ (ಬೆಳಕಿನ ಪರಿವರ್ತನೆಯಿಂದ HE-TOPAS). 2-eV ಪಂಪ್ ದ್ವಿದಳ ಧಾನ್ಯಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಬೀಟಾ ಬೇರಿಯಮ್ ಬೋರೇಟ್ ಸ್ಫಟಿಕದಲ್ಲಿ 1-eV ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಸಿಗ್ನಲ್ ಕಿರಣವನ್ನು ಆವರ್ತನ-ದ್ವಿಗುಣಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು. tr-ARPES ಮಾಪನಗಳನ್ನು ಅರ್ಧಗೋಳದ ವಿಶ್ಲೇಷಕ (SPECS PHOIBOS 100) ನೊಂದಿಗೆ ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಒಟ್ಟಾರೆ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ತಾತ್ಕಾಲಿಕ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಕ್ರಮವಾಗಿ 240 meV ಮತ್ತು 200 fs ಆಗಿತ್ತು.
ಈ ಲೇಖನಕ್ಕೆ ಪೂರಕ ವಸ್ತು http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/20/eaay0761/DC1 ನಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ
ಇದು ಕ್ರಿಯೇಟಿವ್ ಕಾಮನ್ಸ್ ಅಟ್ರಿಬ್ಯೂಷನ್-ವಾಣಿಜ್ಯೇತರ ಪರವಾನಗಿಯ ನಿಯಮಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ವಿತರಿಸಲಾದ ಮುಕ್ತ-ಪ್ರವೇಶದ ಲೇಖನವಾಗಿದೆ, ಇದು ಯಾವುದೇ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಬಳಕೆ, ವಿತರಣೆ ಮತ್ತು ಪುನರುತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ, ಫಲಿತಾಂಶದ ಬಳಕೆಯು ವಾಣಿಜ್ಯ ಪ್ರಯೋಜನಕ್ಕಾಗಿ ಅಲ್ಲ ಮತ್ತು ಮೂಲ ಕೃತಿಯನ್ನು ಸರಿಯಾಗಿ ಒದಗಿಸಿದರೆ ಉಲ್ಲೇಖಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಗಮನಿಸಿ: ನಾವು ನಿಮ್ಮ ಇಮೇಲ್ ವಿಳಾಸವನ್ನು ಮಾತ್ರ ವಿನಂತಿಸುತ್ತೇವೆ ಇದರಿಂದ ನೀವು ಪುಟವನ್ನು ಶಿಫಾರಸು ಮಾಡುತ್ತಿರುವ ವ್ಯಕ್ತಿಗೆ ನೀವು ಅದನ್ನು ನೋಡಲು ಬಯಸುತ್ತೀರಿ ಮತ್ತು ಅದು ಜಂಕ್ ಮೇಲ್ ಅಲ್ಲ ಎಂದು ತಿಳಿಯುತ್ತದೆ. ನಾವು ಯಾವುದೇ ಇಮೇಲ್ ವಿಳಾಸವನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯುವುದಿಲ್ಲ.
ಈ ಪ್ರಶ್ನೆಯು ನೀವು ಮಾನವ ಸಂದರ್ಶಕರೇ ಅಥವಾ ಇಲ್ಲವೇ ಎಂಬುದನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಮತ್ತು ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತ ಸ್ಪ್ಯಾಮ್ ಸಲ್ಲಿಕೆಗಳನ್ನು ತಡೆಯಲು.
ಸ್ವೆನ್ ಎಸ್ಚ್ಲಿಮನ್, ಆಂಟೋನಿಯೊ ರೊಸ್ಸಿ, ಮರಿಯಾನಾ ಚಾವೆಜ್-ಸರ್ವಾಂಟೆಸ್, ರಜ್ವಾನ್ ಕ್ರೌಸ್, ಬೆನಿಟೊ ಅರ್ನಾಲ್ಡಿ, ಬೆಂಜಮಿನ್ ಸ್ಟಾಡ್ಮುಲ್ಲರ್, ಮಾರ್ಟಿನ್ ಎಸ್ಚ್ಲಿಮನ್, ಸ್ಟೀವನ್ ಫೋರ್ಟಿ, ಫಿಲಿಪ್ಪೊ ಫ್ಯಾಬ್ರಿ, ಕ್ಯಾಮಿಲ್ಲಾ ಕೊಲೆಟ್ಟಿ, ಇಸಾಬೆಲ್ಲಾ ಗಿರ್ಜ್ ಅವರಿಂದ
ನಾವು WS2/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ನಲ್ಲಿ ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಚಾರ್ಜ್ ಬೇರ್ಪಡಿಕೆಯನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸುತ್ತೇವೆ, ಬಹುಶಃ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗೆ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ಪಿನ್ ಇಂಜೆಕ್ಷನ್ ಅನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
ಸ್ವೆನ್ ಎಸ್ಚ್ಲಿಮನ್, ಆಂಟೋನಿಯೊ ರೊಸ್ಸಿ, ಮರಿಯಾನಾ ಚಾವೆಜ್-ಸರ್ವಾಂಟೆಸ್, ರಜ್ವಾನ್ ಕ್ರೌಸ್, ಬೆನಿಟೊ ಅರ್ನಾಲ್ಡಿ, ಬೆಂಜಮಿನ್ ಸ್ಟಾಡ್ಮುಲ್ಲರ್, ಮಾರ್ಟಿನ್ ಎಸ್ಚ್ಲಿಮನ್, ಸ್ಟೀವನ್ ಫೋರ್ಟಿ, ಫಿಲಿಪ್ಪೊ ಫ್ಯಾಬ್ರಿ, ಕ್ಯಾಮಿಲ್ಲಾ ಕೊಲೆಟ್ಟಿ, ಇಸಾಬೆಲ್ಲಾ ಗಿರ್ಜ್ ಅವರಿಂದ
ನಾವು WS2/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ನಲ್ಲಿ ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಚಾರ್ಜ್ ಬೇರ್ಪಡಿಕೆಯನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸುತ್ತೇವೆ, ಬಹುಶಃ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗೆ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ಪಿನ್ ಇಂಜೆಕ್ಷನ್ ಅನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
© 2020 ಅಮೇರಿಕನ್ ಅಸೋಸಿಯೇಷನ್ ಫಾರ್ ದಿ ಅಡ್ವಾನ್ಸ್‌ಮೆಂಟ್ ಆಫ್ ಸೈನ್ಸ್. ಎಲ್ಲಾ ಹಕ್ಕುಗಳನ್ನು ಕಾಯ್ದಿರಿಸಲಾಗಿದೆ. AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef ಮತ್ತು COUNTER ನ ಪಾಲುದಾರ. ಸೈನ್ಸ್ ಅಡ್ವಾನ್ಸ್ ISSN 2375-2548.
ಪೋಸ್ಟ್ ಸಮಯ: ಮೇ-25-2020