Бид нэг давхарга WS2 ба графенээс бүрдсэн эпитаксиаль гетероструктурт хэт хурдан цэнэгийн дамжуулалтыг судлахын тулд цаг хугацаа болон өнцгөөр шийдэгддэг фотоэмиссийн спектроскопи (tr-ARPES) ашигладаг. Энэхүү гетероструктур нь шууд завсарлагатай хагас дамжуулагчийн давуу талыг эргүүлэх тойрог замд хүчтэй холбогч, гэрлийн бодисын хүчтэй харилцан үйлчлэлтэй хослуулсан бөгөөд маш өндөр хөдөлгөөнтэй, урт эргэлтийн хугацаатай массгүй тээвэрлэгч хагас металлын давуу талуудтай хослуулсан. WS2 дахь А-өдөөх резонансын фото өдөөлтийн дараа фото өдөөгдсөн нүхнүүд графены давхарга руу хурдан шилжиж, фото өдөөгдсөн электронууд WS2 давхаргад үлддэг болохыг бид олж мэдсэн. Үүссэн цэнэгээс тусгаарлагдсан түр зуурын төлөв нь ~1 ps-ийн ашиглалтын хугацаатай болохыг тогтоожээ. Бид өндөр нарийвчлалтай ARPES-ийн илрүүлсэн WS2 ба графены зурвасын харьцангуй тэгшитгэлээс үүдэлтэй сарних фазын орон зайн ялгаатай байдалтай холбоотой. Спин-сонгомол оптик өдөөлттэй хослуулан судалсан WS2/графены гетероструктур нь графен руу үр дүнтэй оптик эргэлт хийх платформыг хангаж чадна.
Олон янзын хоёр хэмжээст материалын олдоц нь тусгайлан тохируулсан диэлектрик скрининг болон ойрын нөлөөллөөс үүдэлтэй янз бүрийн эффектүүд (1-3) дээр суурилсан цоо шинэ функц бүхий шинэ нимгэн гетерострукцийг бий болгох боломжийг нээж өгсөн. Цаашид электроник ба оптоэлектроникийн салбарт хэрэглэгдэх зарчмын нотолгооны төхөөрөмжүүд хэрэгжсэн (4-6).
Энд бид нэг давхарга WS2, хүчтэй эргэх тойрог замтай холбогч шууд завсарлагатай хагас дамжуулагч ба урвуу тэгш хэмийн эвдрэлээс (7) туузан бүтэц нь их хэмжээгээр хуваагддаг, хагас металл болох нэг давхаргат графенээс бүрдэх эпитаксиаль ван дер Ваалсын гетерострукцуудыг онцолж байна. конусан туузан бүтэцтэй, зөөвөрлөгчийн маш өндөр хөдөлгөөнтэй (8), устөрөгчийн төгсгөлд ургадаг SiC (0001). Хэт хурдан цэнэгийн дамжуулалт (9-15) ба ойрын байдлаас үүдэлтэй эргэх тойрог замын холболтын нөлөө (16-18) анхны шинж тэмдгүүд нь WS2 / графен болон ижил төстэй гетерострукцуудыг ирээдүйн оптоэлектроник (19) болон оптоспинтрон (20) хэрэглээнд нэр дэвшигчид болгож байна.
Бид WS2/графен дахь фото үүсгэсэн электрон нүхний хосуудын амрах замыг цаг хугацааны болон өнцгийн нарийвчлалтай фотоэмиссийн спектроскопи (tr-ARPES) ашиглан илчлэхийг зорьсон. Үүний тулд бид WS2 (21, 12) дахь А-өдөлттэй резонансын 2-эВ-ийн насосны импульс бүхий гетерострукцийг өдөөж, 26-эВ фотоны энерги дээр хоёр дахь удаашралтай датчик импульс бүхий фотоэлектронуудыг гаргана. Бид хагас бөмбөрцөг анализаторын тусламжтайгаар фотоэлектронуудын кинетик энерги болон ялгаралтын өнцгийг насосны саатлын функцээр тодорхойлж, импульс, энерги, цаг хугацааны шийдлийн зөөвөрлөгчийн динамикийг олж авах боломжтой. Эрчим хүч ба цаг хугацааны нягтрал нь 240 меВ ба 200 fs байна.
Бидний үр дүн нь эпитаксиаль тэгшилсэн давхаргууд хооронд хэт хурдан цэнэгийн шилжилтийн шууд нотолгоо болж, давхаргуудыг дур мэдэн азимутын зэрэгцүүлсэн ижил төстэй гараар угсарсан гетерострукцын бүх оптик техник дээр суурилсан анхны шинж тэмдгүүдийг баталж байна (9-15). Нэмж дурдахад энэ цэнэгийн шилжүүлэг нь маш тэгш хэмтэй биш гэдгийг бид харуулж байна. Бидний хэмжилтүүд нь WS2 болон графены давхаргад байрлах фото өдөөгдсөн электронууд болон нүхнүүдтэй, өмнө нь ажиглагдаагүй цэнэгээр тусгаарлагдсан түр зуурын төлөвийг илрүүлж, ~1 ps-ийн хугацаанд амьдардаг. Бид өндөр нарийвчлалтай ARPES-ийн илрүүлсэн WS2 ба графены зурвасын харьцангуй тэгшитгэлээс үүдэлтэй электрон ба нүхний шилжилтийн сарниулах фазын орон зайн ялгаатай байдлын үүднээс бид өөрсдийн дүгнэлтийг тайлбарлаж байна. WS2/графены гетероструктурууд нь эргэх ба хөндийн сонгомол оптик өдөөлттэй (22-25) хослуулан графен руу үр ашигтай хэт хурдан оптик эргэлт хийх шинэ платформ болж чадна.
Зураг 1А нь эпитаксиаль WS2/графен гетероструктурын ΓK чиглэлийн дагуу туузан бүтцийн гелий чийдэнгээр олж авсан өндөр нарийвчлалтай ARPES хэмжилтийг харуулж байна. Диракийн конус нь химийн тэнцвэрийн потенциалаас ~0.3 эВ-ийн өндөрт байрлах Дирак цэгтэй нүхэнд шингэсэн байна. WS2 ээрэх валентын зурвасын дээд хэсэг нь тэнцвэрт химийн потенциалаас ~1.2 эВ доогуур байна.
(A) Туйлшаагүй гелий чийдэнгээр ΓK чиглэлийн дагуу хэмжсэн тэнцвэрийн фото гүйдэл. (B) 26 эВ фотоны энерги дээр p-туйлширсан хэт ягаан туяаны импульсээр хэмжсэн насосны датчикийн сөрөг саатлын фото гүйдэл. Тасархай саарал, улаан шугамууд нь 2-р зураг дээрх түр зуурын оргил байрлалыг гаргаж авахад ашигладаг шугамын профилын байрлалыг тэмдэглэсэн байна. (C) Насосны урсгалтай 2 эВ-ийн насосны фотоны энергийн үед фото өдөөлтийн дараа 200 fs фото гүйдлийн насосоор өдөөгдсөн өөрчлөлт. 2 мЖ/см2. Фотоэлектронуудын олз ба алдагдлыг улаан, цэнхэр өнгөөр тус тус үзүүлэв. Хайрцагнууд нь 3-р зурагт үзүүлсэн насос-датчикийн ул мөрийг нэгтгэх талбайг заана.
Зураг 1В-д насосны импульс ирэхээс өмнө 26 эВ фотоны энергийн үед 100-fs хэт ягаан туяаны энергийн үед хэмжсэн WS2 ба графены K-цэгтэй ойролцоо туузны бүтцийн tr-ARPES агшин зургийг үзүүлэв. Энд дээжийн доройтол болон 2 эВ-ийн насосны импульс байгаа тул ээрэх хуваагдал шийдэгдээгүй бөгөөд энэ нь спектрийн шинж чанаруудын зайны цэнэгийг тэлэх шалтгаан болдог. Зураг 1С-д насосны датчикийн дохио дээд цэгтээ хүрдэг 200 сек-ийн сааталтай үед 1В-р зурагтай харьцуулахад фото гүйдлийн насосоор өдөөгдсөн өөрчлөлтийг харуулав. Улаан, цэнхэр өнгө нь фотоэлектронуудын ашиг, алдагдлыг тус тус илэрхийлдэг.
Энэхүү баялаг динамикийг илүү нарийвчлан шинжлэхийн тулд бид эхлээд Нэмэлт материалд дэлгэрэнгүй тайлбарласны дагуу 1В-р зураг дээрх тасархай шугамын дагуу WS2 валентын зурвас ба графены π-зургийн түр зуурын оргил байрлалыг тодорхойлно. WS2 валентын зурвас 90 меВ-ээр дээш шилждэг (Зураг 2А), графены π-зурвас 50 меВ-ээр доош шилждэг (Зураг 2В). Эдгээр шилжилтийн экспоненциал ашиглалтын хугацаа нь WS2-ийн валентын зурвасын хувьд 1.2 ± 0.1 пс, графены π-хамгийн хувьд 1.7 ± 0.3 пс байна. Эдгээр оргил шилжилтүүд нь хоёр давхаргын түр зуурын цэнэгийн анхны нотолгоо болж өгдөг бөгөөд нэмэлт эерэг (сөрөг) цэнэг нь электрон төлөвүүдийн холболтын энергийг нэмэгдүүлдэг (бууруулдаг). WS2 валентын зурвасын шилжилт нь 1С-р зураг дээрх хар хайрцгаар тэмдэглэгдсэн хэсэгт насос-датчикийн тод дохиог хариуцдаг болохыг анхаарна уу.
WS2 валентын зурвасын (A) болон графены π-бүсийн (B) оргил байрлалын экспоненциал тохируулга (зузаан шугам) ба насосны саатлын функцээр өөрчлөгдөнө. (A) дахь WS2 шилжилтийн ашиглалтын хугацаа 1.2 ± 0.1 ps байна. (B) дахь графены шилжилтийн ашиглалтын хугацаа 1.7 ± 0.3 ps байна.
Дараа нь бид насос-датчикийн дохиог 1С-р зураг дээрх өнгөт хайрцгаар заасан хэсгүүдэд нэгтгэж, үр дүнгийн тоог насосны саатлын функцээр Зураг 3-т зурна. 3-р зураг дээрх 1-р муруй нь насосны датчикийн динамикийг харуулж байна. 1.1 ± 0.1 ps-ийн ашиглалтын хугацаатай WS2 давхаргын дамжуулах зурвасын ёроолд ойрхон фото өдөөгдсөн зөөвөрлөгчид өгөгдөлд экспоненциал нийцэх (Нэмэлт материалыг үзнэ үү).
1С-р зурагт хайрцагт заасан талбай дээрх фото гүйдлийг нэгтгэх замаар олж авсан саатлын функц болох насос-датчикийн ул мөр. Зузаан шугамууд нь өгөгдөлд экспоненциал нийцдэг. Муруй (1) WS2-ийн дамжуулалтын зурвас дахь түр зуурын тээвэрлэгчийн популяци. Муруй (2) Тэнцвэрийн химийн потенциалаас дээш графений π-зургийн насос-датчик дохио. Муруй (3) Тэнцвэрийн химийн потенциалаас доогуур байгаа графений π-зургийн насос-датчик дохио. Муруй (4) WS2-ийн валентын зурвас дахь цэвэр насос-датчик дохио. Амьдрах хугацаа (1)-д 1.2 ± 0.1 ps, (2)-д 180 ± 20 фс (олз) ба ~2 ps (алдагдал), (3) -д 1.8 ± 0.2 пс байна.
3-р зургийн 2 ба 3-р муруй дээр бид графены π-бүсгийн насос-датчик дохиог үзүүлэв. Тэнцвэрийн химийн потенциалаас (3-р зурагт 2-р муруй) электронуудын олз нь химийн тэнцвэрт потенциалаас доогуур (3-р муруй дахь 1.8 ± 0.2 ps) электронуудын алдагдлаас хамаагүй богино (180 ± 20 fs) болохыг олж мэдсэн. Зураг 3). Цаашилбал, 3-р зургийн 2-р муруй дахь фото гүйдлийн анхны олз нь t = 400 fs үед ~2 ps-ийн ашиглалтын хугацаатай алдагдал болж хувирдаг. Олз ба алдагдлын хоорондох тэгш бус байдал нь нэг давхаргат графены шахуургын дохиололд байхгүй байгаа нь тогтоогдсон (Нэмэлт материалаас S5-р зургийг үз), энэ нь тэгш бус байдал нь WS2/графены гетероструктур дахь давхарга хоорондын холболтын үр дагавар болохыг харуулж байна. Тэнцвэрийн химийн потенциалаас дээш ба түүнээс доош богино хугацааны олз, урт хугацааны алдагдлыг ажиглах нь гетерострукцийн фото өдөөлтийн үед графены давхаргаас электронууд үр дүнтэй арилдаг болохыг харуулж байна. Үүний үр дүнд графены давхарга эерэг цэнэгтэй болж, энэ нь 2B-р зурагт үзүүлсэн π зурвасын холболтын энергийн өсөлттэй тохирч байна. π-бүсэлтийн бууралт нь Ферми-Диракийн тэнцвэрийн тархалтын өндөр энергитэй сүүлийг тэнцвэрийн химийн потенциалаас дээш гаргаж авдаг бөгөөд энэ нь 3-р зургийн 2-р муруй дахь насос-датчикийн дохионы тэмдгийн өөрчлөлтийг хэсэгчлэн тайлбарлаж байна. Энэ нөлөө нь π зурвас дахь электронуудын түр зуурын алдагдлаар улам нэмэгддэг болохыг доор харуулав.
Энэ хувилбарыг Зураг 3-ын 4-р муруй дахь WS2 валентын зурвасын насос-датчикийн цэвэр дохиогоор дэмжсэн. Эдгээр өгөгдлийг 1В-р зураг дээрх хар хайрцгийн өгөгдсөн талбайн тооллогыг нэгтгэх замаар олж авсан. насос-датчикийн бүх саатал дахь валентын зурвас. Туршилтын алдааны мөрөнд бид WS2-ийн валентийн зурваст шахуургын датчикийн саатлын хувьд нүх байгаа эсэхийг илрүүлээгүй. Энэ нь фото өдөөлтийн дараа эдгээр нүхнүүд бидний цаг хугацааны нарийвчлалтай харьцуулахад богино хугацаанд хурдан дүүргэгдэж байгааг харуулж байна.
WS2/графены гетероструктур дахь хэт хурдан цэнэгийг ялгах тухай бидний таамаглалыг эцсийн нотолгоо болгохын тулд бид Нэмэлт материалд дэлгэрэнгүй тайлбарласны дагуу графены давхаргад шилжсэн нүхний тоог тодорхойлдог. Товчхондоо, π зурвасын түр зуурын цахим тархалтад Ферми-Дирак хуваарилалт суурилуулсан. Дараа нь түр зуурын химийн потенциал болон электрон температурын үр дүнгийн утгуудаас нүхний тоог тооцоолсон. Үр дүнг Зураг 4-т үзүүлэв. Бид WS2-аас 1.5 ± 0.2 ps-ийн экспоненциал хугацаатай графен руу нийт ~5 × 1012 нүх/см2 шилжсэн болохыг олж мэдсэн.
Насосны датчикийн саатлын функцээр π-зургийн нүхний тоог өөрчлөх, экспоненциал тохируулгатай хамт ашиглалтын хугацаа 1.5 ± 0.2 ps.
Зураг дээрх олдворуудаас. 2-оос 4-р хооронд WS2/графен гетероструктур дахь хэт хурдан цэнэгийн дамжуулалтын дараах микроскоп зураг гарч ирнэ (Зураг 5). 2 эВ-ийн WS2/графен гетероструктурын фото өдөөгдөл нь WS2 дахь A-exciton-ыг давамгайлдаг (Зураг 5А). Графен дахь Диракийн цэг, түүнчлэн WS2 ба графены зурвасын хоорондох нэмэлт электрон өдөөлтүүд нь эрчим хүчний хувьд боломжтой боловч үр ашиг багатай. WS2-ийн валентын зурвас дахь фото өдөөгдсөн нүхнүүд нь бидний цаг хугацааны нягтралтай харьцуулахад богино хугацааны хуваарийн дагуу графений π-бүтээгээс гаралтай электронуудаар дүүргэгддэг (Зураг 5А). WS2-ийн дамжуулах зурвас дахь фото өдөөгдсөн электронууд ~1 ps-ийн амьдрах хугацаатай (Зураг 5В). Гэсэн хэдий ч графены π-бүсгийн нүхийг дүүргэхэд ~2 ps шаардлагатай (Зураг 5В). Энэ нь динамикийг бүрэн ойлгохын тулд WS2 дамжуулалтын зурвас ба графены π-зургийн хоорондох шууд электрон дамжуулалтаас гадна согогийн төлөвөөр (26) дамжих нэмэлт сувгийг авч үзэх шаардлагатайг харуулж байна.
(A) 2 эВ-д WS2 A-өдөөх резонансын фото өдөөлт нь WS2-ийн дамжуулалтын зурваст электронуудыг оруулдаг. WS2-ийн валентын зурвас дахь харгалзах нүхнүүд нь графены π-бүтээлийн электронуудаар шууд дүүргэгддэг. (B) WS2-ийн дамжуулалтын зурвас дахь фото өдөөгдсөн зөөвөрлөгчүүдийн ашиглалтын хугацаа ~1 ps байна. Графены π зурвас дахь нүхнүүд ~2 ps-ийн хугацаанд амьдардаг нь тасархай сумаар заасан нэмэлт тараах сувгийн ач холбогдлыг харуулж байна. (A) ба (B) дахь хар тасархай шугамууд нь зурвасын шилжилт ба химийн потенциалын өөрчлөлтийг илтгэнэ. (C) Түр зуурын төлөвт WS2 давхарга сөрөг цэнэгтэй байхад графены давхарга эерэг цэнэгтэй байна. Дугуй туйлширсан гэрлээр эргэх сонгомол өдөөлтийн хувьд WS2 дахь фото өдөөгдсөн электронууд болон графены харгалзах нүхнүүд нь эсрэг талын эргэлтийн туйлшралыг харуулах төлөвтэй байна.
Түр зуурын төлөвт фото өдөөгдсөн электронууд нь WS2-ийн дамжуулалтын зурваст байрладаг бол фото өдөөгдсөн нүхнүүд нь графений π зурваст байрладаг (Зураг 5С). Энэ нь WS2 давхарга сөрөг, графены давхарга эерэг цэнэгтэй байна гэсэн үг. Энэ нь түр зуурын оргил шилжилт (Зураг 2), графены насос-датчик дохионы тэгш бус байдал (Зураг 3-ын 2 ба 3 муруй), WS2-ийн валентын зурваст нүх байхгүй (муруй 4-р зураг 3) зэргийг харгалзан үздэг. , түүнчлэн графены π-бүсгийн нэмэлт нүхнүүд (Зураг 4). Энэ цэнэгээр тусгаарлагдсан төлөвийн ашиглалтын хугацаа ~1 ps (муруй 1-р зураг 3).
Цэнэгээр тусгаарлагдсан ижил төстэй түр зуурын төлөвүүд нь II төрлийн зурвасын тэгшилгээтэй, шаталсан зурвасын завсартай хоёр шууд завсарлагатай хагас дамжуулагчаас бүрдсэн холбогдох Ван дер Ваалсын гетероид бүтцэд ажиглагдсан (27-32). Фото өдөөлт хийсний дараа электронууд болон нүхнүүд гетерострукцийн өөр өөр давхаргад байрлах дамжуулалтын зурвасын доод хэсэг болон валентын зурвасын дээд хэсэгт хурдан шилждэг болохыг тогтоожээ (27-32).
Манай WS2/графены гетероструктурын хувьд электрон болон нүхний аль алиных нь энергийн хувьд хамгийн таатай байршил нь металл графены давхарга дахь Ферми түвшинд байдаг. Тиймээс электронууд болон нүхнүүд хоёулаа графены π-бүтээлд хурдан шилжинэ гэж найдаж болно. Гэсэн хэдий ч бидний хэмжилтээс харахад нүхний дамжуулалт (<200 fs) нь электрон дамжуулалтаас (~1 ps) хамаагүй илүү үр дүнтэй болохыг тодорхой харуулж байна. Бид үүнийг WS2 ба графены зурвасын харьцангуй энергийн уялдааг Зураг 1А-д харуулсантай холбон тайлбарлаж байгаа бөгөөд энэ нь саяхан (14, 15)-ын таамаглаж байсан электрон дамжуулалттай харьцуулахад нүх дамжуулахад илүү олон тооны эцсийн төлөвийг санал болгодог. Энэ тохиолдолд ~2 эВ WS2 зурвасын зөрүүтэй гэж үзвэл графений Дирак цэг ба тэнцвэрийн химийн потенциал нь WS2 зурвасын дундаас ~0.5 ба ~0.2 эВ-т тус тус байрлаж, электрон нүхний тэгш хэмийг эвддэг. Нүх дамжуулах боломжтой эцсийн төлөвийн тоо нь электрон дамжуулалтаас 6 дахин их байгааг олж мэдсэн (Нэмэлт материалыг үзнэ үү), иймээс нүхний дамжуулалт электрон дамжуулалтаас хурдан байх төлөвтэй байна.
Гэсэн хэдий ч ажиглагдсан хэт хурдан тэгш бус цэнэгийн дамжуулалтын бүрэн микроскопийн зургийг авч үзэх нь WS2 дахь A-exciton долгионы функцийг бүрдүүлдэг орбиталууд ба графений π-бүсэлтийн хоорондох давхцал, өөр өөр электрон-электрон ба электрон-фононы тархалтыг харгалзан үзэх ёстой. импульс, энерги, спин, псевдоспины хадгалалтаас үүдэлтэй хязгаарлалт, плазмын нөлөөлөл зэрэг сувгууд хэлбэлзэл (33), түүнчлэн цэнэгийг шилжүүлэхэд зуучлах боломжтой когерент фонон хэлбэлзлийн нүүлгэн шилжүүлэлтийн өдөөлт (34, 35). Түүнчлэн, ажиглагдсан цэнэгийн дамжуулалтын төлөв нь цэнэгийн дамжуулалтын өдөөлтөөс эсвэл чөлөөт электрон нүхний хосуудаас бүрдэх эсэхийг таамаглаж болно (Нэмэлт материалыг үзнэ үү). Эдгээр асуудлыг тодруулахын тулд энэхүү нийтлэлийн хамрах хүрээнээс хэтэрсэн нэмэлт онолын судалгаа хийх шаардлагатай байна.
Дүгнэж хэлэхэд, бид tr-ARPES-ийг эпитаксиаль WS2/графен гетероструктурт хэт хурдан давхарга хоорондын цэнэгийн дамжуулалтыг судлахад ашигласан. Бид 2 эВ-д WS2-ийн А-өдөөх резонансын үед фото өдөөгдсөн нүхнүүд графены давхарга руу хурдан шилжиж, фото өдөөгдсөн электронууд WS2 давхаргад үлддэг болохыг олж мэдсэн. Үүнийг бид нүх дамжуулах эцсийн төлөвийн тоо электрон дамжуулалтаас их байгаатай холбон тайлбарлав. Цэнэгээр тусгаарлагдсан түр зуурын төлөвийн ашиглалтын хугацаа ~1 ps байна. Дугуй туйлширсан гэрэл (22-25) ашиглан эргүүлэх сонгомол оптик өдөөлттэй хослуулан ажиглагдсан хэт хурдан цэнэгийн дамжуулалтыг эргүүлэх дамжуулалт дагалдаж болно. Энэ тохиолдолд судлагдсан WS2/графены гетероструктурыг графен руу үр дүнтэй оптик эргүүлэхэд ашиглаж болох бөгөөд үүний үр дүнд шинэ оптоспинтроник төхөөрөмж бий болно.
Графен дээжийг SiCrystal GmbH компанийн хагас дамжуулагч 6H-SiC(0001) хавтан дээр ургуулсан. N-дэвссэн ялтсууд нь тэнхлэг дээр байсан бөгөөд 0.5°-аас бага зүсэлттэй байв. Зураас арилгах, ердийн хавтгай дэнж авахын тулд SiC субстратыг устөрөгчөөр сийлсэн. Дараа нь цэвэр, атомын тэгш Si-төгсгөлтэй гадаргууг 1300 ° C-т 8 минутын турш Арын агаар мандалд графитжуулсан байна (36). Ингэснээр бид гурав дахь нүүрстөрөгчийн атом бүр SiC субстраттай ковалент холбоо үүсгэдэг нэг нүүрстөрөгчийн давхаргыг олж авсан (37). Дараа нь энэ давхаргыг устөрөгчийн харилцан үйлчлэлээр дамжуулан бүрэн sp2-эрлийзжүүлсэн бараг бие даасан нүхтэй графен болгон хувиргасан (38). Эдгээр дээжийг графен/H-SiC(0001) гэж нэрлэдэг. Бүх процессыг Aixtron-ын арилжааны Black Magic өсөлтийн камерт хийсэн. WS2-ийн өсөлтийг стандарт халуун хананы реакторт бага даралтын химийн уурын хуримтлал (39, 40) ашиглан 1:100 массын харьцаатай WO3 ба S нунтагуудыг урьдал бодис болгон ашигласан. WO3 ба S нунтагыг 900 ба 200 ° C-д тус тус хадгалсан. WO3 нунтагыг субстратын ойролцоо байрлуулсан. Аргоныг 8 сксм урсгалтай тээвэрлэгч хий болгон ашигласан. Реактор дахь даралтыг 0.5 мбар-д хадгалсан. Дээжийг хоёрдогч электрон микроскоп, атомын хүчний микроскоп, Раман, фотолюминесценцийн спектроскопи, мөн бага энергитэй электрон дифракцаар тодорхойлсон. Эдгээр хэмжилтүүд нь ΓK- эсвэл ΓK'-чиглэл нь графены давхаргын ΓK-чиглэлтэй нийцэж байгаа хоёр өөр WS2 нэг талст домайныг илрүүлсэн. Домэйн талын урт нь 300-аас 700 нм-ийн хооронд хэлбэлзэж, WS2-ийн нийт хамрах хүрээ ~40% орчим байсан нь ARPES шинжилгээнд тохиромжтой.
Статик ARPES туршилтыг хагас бөмбөрцөг анализатор (SPECS PHOIBOS 150) ашиглан электрон энерги болон импульсийг хоёр хэмжээст илрүүлэх цэнэглэгч-детекторын систем ашиглан хийсэн. Бүх фото цацралтын туршилтуудад өндөр урсгалын He ялгаралтын эх үүсвэрийн (VG Scienta VUV5000) туйлшаагүй, монохромат He Iα цацрагийг (21.2 эВ) ашигласан. Бидний туршилтын эрчим хүч болон өнцгийн нарийвчлал нь 30 меВ ба 0.3 ° (0.01 Å−1-тэй тохирч) -аас илүү байсан. Бүх туршилтыг өрөөний температурт хийсэн. ARPES бол гадаргууд маш мэдрэмтгий техник юм. WS2 болон графены давхаргын аль алинаас нь фотоэлектронуудыг гаргахын тулд ~40% -ийн бүрэн бус WS2 хамрах хүрээтэй дээжийг ашигласан.
tr-ARPES-ийн тохиргоо нь 1 кГц Титан: Сапфир өсгөгч (Coherent Legend Elite Duo) дээр суурилагдсан. Аргонд өндөр гармоник үүсгэхийн тулд 2 мЖ гаралтын хүчийг ашигласан. Үүссэн хэт ягаан туяа нь сараалжтай монохроматороор дамжин өнгөрч, 26 эВ фотоны энерги дээр 100-fs датчик импульс үүсгэдэг. 8мЖ өсгөгчийн гаралтын хүчийг оптик параметрийн өсгөгч рүү илгээсэн (Гэрлийн хувиргалтаас HE-TOPAS). 1 эВ фотоны энерги дэх дохионы цацрагийг бета барийн боратын талст дээр давтамж хоёр дахин нэмэгдүүлж, 2 эВ-ийн насосны импульсийг олж авав. tr-ARPES хэмжилтийг хагас бөмбөрцөг анализатор (SPECS PHOIBOS 100) ашиглан хийсэн. Нийт эрчим хүчний болон түр зуурын нарийвчлал нь тус тус 240 меВ ба 200 fs байв.
Энэ нийтлэлд зориулсан нэмэлт материалыг http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/20/eaay0761/DC1 дээрээс авах боломжтой.
Энэ нь Creative Commons Attribution-Арилжааны бус лицензийн нөхцлийн дагуу түгээгдсэн нээлттэй хандалттай нийтлэл бөгөөд үр дүнд нь ашиглагдах нь арилжааны ашиг сонирхолд нийцэхгүй, эх бүтээл нь зохих ёсоор хийгдсэн тохиолдолд аливаа мэдээллийн хэрэгслээр ашиглах, түгээх, хуулбарлахыг зөвшөөрдөг. иш татсан.
ЖИЧ: Бид зөвхөн таны цахим шуудангийн хаягийг асууж байгаа тул таны хуудсыг санал болгож буй хүн таныг энэ хуудсыг харахыг хүссэн бөгөөд энэ нь хог хаягдал биш гэдгийг мэдэж байх болно. Бид ямар ч имэйл хаягийг авдаггүй.
Энэ асуулт нь таныг хүн зочин мөн эсэхийг шалгах, автоматаар спам илгээхээс сэргийлэх зорилготой юм.
Свен Эслиманн, Антонио Росси, Мариана Чавес-Сервантес, Разван Краузе, Бенито Арнольди, Бенжамин Штадмюллер, Мартин Эслиманн, Стивен Форти, Филиппо Фаббри, Камилла Колетти, Изабелла Гиерц
Бид WS2/графен гетероструктурт хэт хурдан цэнэгийн ялгаралтыг илрүүлж, графен руу оптик эргүүлэх шахалтыг идэвхжүүлж магадгүй юм.
Свен Эслиманн, Антонио Росси, Мариана Чавес-Сервантес, Разван Краузе, Бенито Арнольди, Бенжамин Штадмюллер, Мартин Эслиманн, Стивен Форти, Филиппо Фаббри, Камилла Колетти, Изабелла Гиерц
Бид WS2/графен гетероструктурт хэт хурдан цэнэгийн ялгаралтыг илрүүлж, графен руу оптик эргүүлэх шахалтыг идэвхжүүлж магадгүй юм.
© 2020 Америкийн шинжлэх ухааны дэвшлийн нийгэмлэг. Бүх эрх хуулиар хамгаалагдсан. AAAS нь HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef болон COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548-ийн түнш юм.
Шуудангийн цаг: 2020 оны 5-р сарын 25-ны хооронд