ਅਸੀਂ ਮੋਨੋਲਾਇਰ WS2 ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਦੇ ਬਣੇ ਏਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਹੇਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਵਿੱਚ ਅਲਟਰਾਫਾਸਟ ਚਾਰਜ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਦੀ ਜਾਂਚ ਕਰਨ ਲਈ ਸਮਾਂ- ਅਤੇ ਐਂਗਲ-ਸੋਲਵਡ ਫੋਟੋਇਮਿਸ਼ਨ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਸਕੋਪੀ (tr-ARPES) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹਾਂ। ਇਹ ਹੇਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਇੱਕ ਸਿੱਧੀ-ਗੈਪ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਦੇ ਲਾਭਾਂ ਨੂੰ ਮਜ਼ਬੂਤ ਸਪਿਨ-ਔਰਬਿਟ ਕਪਲਿੰਗ ਅਤੇ ਇੱਕ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਗਤੀਸ਼ੀਲਤਾ ਅਤੇ ਲੰਬੇ ਸਪਿਨ ਜੀਵਨ ਕਾਲ ਦੇ ਨਾਲ ਇੱਕ ਸੈਮੀਮੈਟਲ ਹੋਸਟਿੰਗ ਪੁੰਜ ਰਹਿਤ ਕੈਰੀਅਰਾਂ ਦੇ ਨਾਲ ਮਜ਼ਬੂਤ ਲਾਈਟ-ਮੈਟਰ ਇੰਟਰੈਕਸ਼ਨ ਦੇ ਨਾਲ ਜੋੜਦਾ ਹੈ। ਸਾਨੂੰ ਪਤਾ ਲੱਗਦਾ ਹੈ ਕਿ, WS2 ਵਿੱਚ A-exciton ਦੀ ਗੂੰਜ 'ਤੇ ਫੋਟੋਐਕਸੀਟੇਸ਼ਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਫੋਟੋਐਕਸਾਈਟਿਡ ਹੋਲ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਪਰਤ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਹੋ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਜਦੋਂ ਕਿ ਫੋਟੋਐਕਸਾਈਟਿਡ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ WS2 ਪਰਤ ਵਿੱਚ ਰਹਿੰਦੇ ਹਨ। ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਚਾਰਜ-ਵੱਖ ਕੀਤੀ ਅਸਥਾਈ ਅਵਸਥਾ ਦਾ ਜੀਵਨ ਕਾਲ ∼1 ps ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਅਸੀਂ ਆਪਣੀਆਂ ਖੋਜਾਂ ਨੂੰ ਉੱਚ-ਰੈਜ਼ੋਲੂਸ਼ਨ ARPES ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਗਟ ਕੀਤੇ WS2 ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਬੈਂਡਾਂ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰੀ ਅਲਾਈਨਮੈਂਟ ਦੇ ਕਾਰਨ ਫੈਲਣ ਵਾਲੇ ਪੜਾਅ ਸਪੇਸ ਵਿੱਚ ਅੰਤਰ ਨੂੰ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ ਦਿੰਦੇ ਹਾਂ। ਸਪਿਨ-ਸਿਲੈਕਟਿਵ ਆਪਟੀਕਲ ਐਕਸਾਈਟੇਸ਼ਨ ਦੇ ਨਾਲ, ਜਾਂਚ ਕੀਤੀ WS2/ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਹੈਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਵਿੱਚ ਕੁਸ਼ਲ ਆਪਟੀਕਲ ਸਪਿਨ ਇੰਜੈਕਸ਼ਨ ਲਈ ਇੱਕ ਪਲੇਟਫਾਰਮ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ।
ਬਹੁਤ ਸਾਰੀਆਂ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਦੋ-ਅਯਾਮੀ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੀ ਉਪਲਬਧਤਾ ਨੇ ਅਨੁਕੂਲਿਤ ਡਾਈਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਸਕ੍ਰੀਨਿੰਗ ਅਤੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਨੇੜਤਾ-ਪ੍ਰੇਰਿਤ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ (1-3) 'ਤੇ ਆਧਾਰਿਤ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਨਾਲ ਨਵੀਂ ਕਾਰਜਸ਼ੀਲਤਾਵਾਂ ਦੇ ਨਾਲ ਅੰਤਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਪਤਲੇ ਹੇਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਬਣਾਉਣ ਦੀ ਸੰਭਾਵਨਾ ਨੂੰ ਖੋਲ੍ਹ ਦਿੱਤਾ ਹੈ। ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕਸ ਅਤੇ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਿਕਸ ਦੇ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਭਵਿੱਖੀ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਲਈ ਸਿਧਾਂਤ ਦੇ ਸਬੂਤ ਯੰਤਰਾਂ ਨੂੰ ਸਾਕਾਰ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ (4-6)।
ਇੱਥੇ, ਅਸੀਂ ਮੋਨੋਲੇਅਰ ਡਬਲਯੂਐਸ 2 ਵਾਲੇ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ ਹੇਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰਜ਼ 'ਤੇ ਧਿਆਨ ਕੇਂਦਰਿਤ ਕਰਦੇ ਹਾਂ, ਮਜ਼ਬੂਤ ਸਪਿਨ-ਔਰਬਿਟ ਕਪਲਿੰਗ ਵਾਲਾ ਇੱਕ ਸਿੱਧਾ-ਗੈਪ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਅਤੇ ਟੁੱਟੇ ਉਲਟ ਸਮਰੂਪਤਾ (7) ਦੇ ਕਾਰਨ ਬੈਂਡ ਬਣਤਰ ਦਾ ਇੱਕ ਵੱਡਾ ਸਪਿਨ ਸਪਲਿਟਿੰਗ, ਅਤੇ ਮੋਨੋਲੇਅਰ ਗ੍ਰਾਫੀਨ, ਇੱਕ ਸੈਮੀਮੈਟਲ। ਕੋਨਿਕਲ ਬੈਂਡ ਬਣਤਰ ਅਤੇ ਬਹੁਤ ਉੱਚ ਕੈਰੀਅਰ ਗਤੀਸ਼ੀਲਤਾ (8) ਦੇ ਨਾਲ, ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ-ਟਰਮੀਨੇਟਡ SiC(0001) 'ਤੇ ਉਗਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਅਲਟ੍ਰਾਫਾਸਟ ਚਾਰਜ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ (9-15) ਅਤੇ ਨੇੜਤਾ-ਪ੍ਰੇਰਿਤ ਸਪਿਨ-ਔਰਬਿਟ ਕਪਲਿੰਗ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ (16-18) ਲਈ ਪਹਿਲੇ ਸੰਕੇਤ WS2/ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਅਤੇ ਸਮਾਨ ਹੈਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਭਵਿੱਖ ਦੇ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕ (19) ਅਤੇ ਓਪਟੋਸਪਿਨਟ੍ਰੋਨਿਕ (20) ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਲਈ ਉਮੀਦਵਾਰ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ।
ਅਸੀਂ WS2/ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਵਿੱਚ ਫੋਟੋ-ਜਨਰੇਟ ਕੀਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ-ਹੋਲ ਜੋੜਿਆਂ ਦੇ ਆਰਾਮ ਮਾਰਗਾਂ ਨੂੰ ਸਮੇਂ- ਅਤੇ ਐਂਗਲ-ਸੋਲਵਡ ਫੋਟੋਇਮਿਸ਼ਨ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਸਕੋਪੀ (tr-ARPES) ਨਾਲ ਪ੍ਰਗਟ ਕਰਨ ਲਈ ਤਿਆਰ ਹੋਏ। ਉਸ ਮੰਤਵ ਲਈ, ਅਸੀਂ WS2 (21, 12) ਵਿੱਚ ਏ-ਐਕਸੀਟਨ ਨਾਲ ਗੂੰਜਣ ਵਾਲੇ 2-eV ਪੰਪ ਪਲਸ ਦੇ ਨਾਲ ਹੇਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਨੂੰ ਉਤੇਜਿਤ ਕਰਦੇ ਹਾਂ ਅਤੇ 26-eV ਫੋਟੌਨ ਊਰਜਾ 'ਤੇ ਦੂਜੀ ਵਾਰ-ਦੇਰੀ ਹੋਈ ਜਾਂਚ ਪਲਸ ਨਾਲ ਫੋਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਕੱਢਦੇ ਹਾਂ। ਅਸੀਂ ਮੋਮੈਂਟਮ-, ਐਨਰਜੀ-, ਅਤੇ ਟਾਈਮ-ਸੋਲਵਡ ਕੈਰੀਅਰ ਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਤੱਕ ਪਹੁੰਚ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ ਪੰਪ-ਪੜਤਾਲ ਦੇਰੀ ਦੇ ਫੰਕਸ਼ਨ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਗੋਲਾਕਾਰ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਕ ਨਾਲ ਫੋਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਦੀ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਊਰਜਾ ਅਤੇ ਨਿਕਾਸ ਕੋਣ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦੇ ਹਾਂ। ਊਰਜਾ ਅਤੇ ਸਮਾਂ ਰੈਜ਼ੋਲਿਊਸ਼ਨ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 240 meV ਅਤੇ 200 fs ਹੈ।
ਸਾਡੇ ਨਤੀਜੇ epitaxially ਅਲਾਈਨਡ ਲੇਅਰਾਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਅਲਟਰਾਫਾਸਟ ਚਾਰਜ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਲਈ ਸਿੱਧੇ ਸਬੂਤ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਲੇਅਰਾਂ (9-15) ਦੇ ਮਨਮਾਨੇ ਅਜ਼ੀਮੂਥਲ ਅਲਾਈਨਮੈਂਟ ਦੇ ਨਾਲ ਸਮਾਨ ਮੈਨੂਅਲ ਅਸੈਂਬਲਡ ਹੇਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਵਿੱਚ ਆਲ-ਆਪਟੀਕਲ ਤਕਨੀਕਾਂ ਦੇ ਅਧਾਰ ਤੇ ਪਹਿਲੇ ਸੰਕੇਤਾਂ ਦੀ ਪੁਸ਼ਟੀ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਅਸੀਂ ਦਿਖਾਉਂਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਇਹ ਚਾਰਜ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਅਸਮਿਤ ਹੈ। ਸਾਡੇ ਮਾਪ ਕ੍ਰਮਵਾਰ WS2 ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਪਰਤ ਵਿੱਚ ਸਥਿਤ ਫੋਟੋਐਕਸਾਈਟਿਡ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਅਤੇ ਛੇਕਾਂ ਦੇ ਨਾਲ ਇੱਕ ਪਹਿਲਾਂ ਅਣ-ਨਿਰੀਖਣ ਵਾਲੀ ਚਾਰਜ-ਵੱਖ ਕੀਤੀ ਅਸਥਾਈ ਅਵਸਥਾ ਨੂੰ ਪ੍ਰਗਟ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਜੋ ∼1 ps ਲਈ ਰਹਿੰਦਾ ਹੈ। ਅਸੀਂ WS2 ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਬੈਂਡਾਂ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰੀ ਅਲਾਈਨਮੈਂਟ ਦੇ ਕਾਰਨ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਅਤੇ ਹੋਲ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਲਈ ਸਕੈਟਰਿੰਗ ਫੇਜ਼ ਸਪੇਸ ਵਿੱਚ ਅੰਤਰ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਆਪਣੀਆਂ ਖੋਜਾਂ ਦੀ ਵਿਆਖਿਆ ਕਰਦੇ ਹਾਂ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਉੱਚ-ਰੈਜ਼ੋਲੂਸ਼ਨ ARPES ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਗਟ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਸਪਿਨ- ਅਤੇ ਵੈਲੀ-ਸਿਲੈਕਟਿਵ ਆਪਟੀਕਲ ਐਕਸਾਈਟੇਸ਼ਨ (22-25) WS2/ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਹੈਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਦੇ ਨਾਲ ਮਿਲਾ ਕੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਵਿੱਚ ਕੁਸ਼ਲ ਅਲਟਰਾਫਾਸਟ ਆਪਟੀਕਲ ਸਪਿਨ ਇੰਜੈਕਸ਼ਨ ਲਈ ਇੱਕ ਨਵਾਂ ਪਲੇਟਫਾਰਮ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ।
ਚਿੱਤਰ 1A ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ WS2/ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਹੈਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਦੀ ΓK-ਦਿਸ਼ਾ ਦੇ ਨਾਲ ਬੈਂਡ ਬਣਤਰ ਦੇ ਇੱਕ ਹੀਲੀਅਮ ਲੈਂਪ ਨਾਲ ਪ੍ਰਾਪਤ ਇੱਕ ਉੱਚ-ਰੈਜ਼ੋਲੂਸ਼ਨ ARPES ਮਾਪ ਦਿਖਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਡੀਰਾਕ ਕੋਨ ਸੰਤੁਲਨ ਰਸਾਇਣਕ ਸੰਭਾਵੀ ਤੋਂ ਉੱਪਰ ∼0.3 eV ਸਥਿਤ ਡੀਰਾਕ ਬਿੰਦੂ ਦੇ ਨਾਲ ਮੋਰੀ-ਡੋਪਡ ਪਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਸਪਿਨ-ਸਪਲਿਟ WS2 ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਦਾ ਸਿਖਰ ਸੰਤੁਲਨ ਰਸਾਇਣਕ ਸੰਭਾਵੀ ਤੋਂ ਹੇਠਾਂ ∼1.2 eV ਪਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ।
(A) ਇੱਕ ਅਨਪੋਲਰਾਈਜ਼ਡ ਹੀਲੀਅਮ ਲੈਂਪ ਨਾਲ ΓK-ਦਿਸ਼ਾ ਦੇ ਨਾਲ ਮਾਪਿਆ ਗਿਆ ਸੰਤੁਲਨ ਫੋਟੋਕਰੰਟ। (B) 26-eV ਫੋਟੌਨ ਊਰਜਾ 'ਤੇ p-ਪੋਲਰਾਈਜ਼ਡ ਅਤਿ ਅਲਟਰਾਵਾਇਲਟ ਦਾਲਾਂ ਨਾਲ ਮਾਪੀ ਗਈ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਪੰਪ-ਪੜਤਾਲ ਦੇਰੀ ਲਈ ਫੋਟੋਕਰੰਟ। ਡੈਸ਼ਡ ਸਲੇਟੀ ਅਤੇ ਲਾਲ ਲਾਈਨਾਂ ਚਿੱਤਰ 2 ਵਿੱਚ ਅਸਥਾਈ ਪੀਕ ਪੋਜੀਸ਼ਨਾਂ ਨੂੰ ਐਕਸਟਰੈਕਟ ਕਰਨ ਲਈ ਵਰਤੇ ਗਏ ਲਾਈਨ ਪ੍ਰੋਫਾਈਲਾਂ ਦੀ ਸਥਿਤੀ ਨੂੰ ਚਿੰਨ੍ਹਿਤ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ. (ਸੀ) ਪੰਪ ਫਲੂਏਂਸ ਦੇ ਨਾਲ 2 eV ਦੀ ਇੱਕ ਪੰਪ ਫੋਟੌਨ ਊਰਜਾ 'ਤੇ ਫੋਟੋਐਕਸੀਟੇਸ਼ਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਫੋਟੋਕਰੰਟ 200 fs ਦੀਆਂ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੇਰਿਤ ਤਬਦੀਲੀਆਂ। 2 mJ/cm2 ਦਾ। ਫੋਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਦਾ ਲਾਭ ਅਤੇ ਨੁਕਸਾਨ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਲਾਲ ਅਤੇ ਨੀਲੇ ਰੰਗ ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਬਕਸੇ ਚਿੱਤਰ 3 ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਟਰੇਸ ਲਈ ਏਕੀਕਰਣ ਦੇ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ।
ਚਿੱਤਰ 1B ਪੰਪ ਪਲਸ ਦੇ ਆਉਣ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਦੇਰੀ 'ਤੇ 26-eV ਫੋਟੌਨ ਊਰਜਾ 'ਤੇ 100-fs ਅਤਿਅੰਤ ਅਲਟਰਾਵਾਇਲਟ ਦਾਲਾਂ ਨਾਲ ਮਾਪਿਆ ਗਿਆ WS2 ਦੇ ਨੇੜੇ ਬੈਂਡ ਬਣਤਰ ਦਾ ਇੱਕ tr-ARPES ਸਨੈਪਸ਼ਾਟ ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਕੇ-ਪੁਆਇੰਟ ਦਿਖਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਇੱਥੇ, ਨਮੂਨੇ ਦੀ ਗਿਰਾਵਟ ਅਤੇ 2-eV ਪੰਪ ਪਲਸ ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਦੇ ਕਾਰਨ ਸਪਿੱਨ ਸਪਲਿਟਿੰਗ ਦਾ ਹੱਲ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜੋ ਸਪੇਸ ਚਾਰਜ ਸਪੈਕਟ੍ਰਲ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਦੇ ਵਿਸਤਾਰ ਦਾ ਕਾਰਨ ਬਣਦਾ ਹੈ। ਚਿੱਤਰ 1C 200 fs ਦੀ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਦੇਰੀ 'ਤੇ ਚਿੱਤਰ 1B ਦੇ ਸਬੰਧ ਵਿੱਚ ਫੋਟੋਕਰੰਟ ਦੇ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੇਰਿਤ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਜਿੱਥੇ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਸਿਗਨਲ ਆਪਣੀ ਵੱਧ ਤੋਂ ਵੱਧ ਪਹੁੰਚਦਾ ਹੈ। ਲਾਲ ਅਤੇ ਨੀਲੇ ਰੰਗ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਫੋਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਦੇ ਲਾਭ ਅਤੇ ਨੁਕਸਾਨ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ।
ਇਸ ਅਮੀਰ ਗਤੀਸ਼ੀਲਤਾ ਦਾ ਹੋਰ ਵਿਸਥਾਰ ਵਿੱਚ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਕਰਨ ਲਈ, ਅਸੀਂ ਪਹਿਲਾਂ WS2 ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ π-ਬੈਂਡ ਦੀਆਂ ਅਸਥਾਈ ਸਿਖਰ ਸਥਿਤੀਆਂ ਨੂੰ ਚਿੱਤਰ 1B ਵਿੱਚ ਡੈਸ਼ਡ ਲਾਈਨਾਂ ਦੇ ਨਾਲ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦੇ ਹਾਂ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਪੂਰਕ ਸਮੱਗਰੀ ਵਿੱਚ ਵਿਸਥਾਰ ਵਿੱਚ ਦੱਸਿਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਅਸੀਂ ਦੇਖਦੇ ਹਾਂ ਕਿ WS2 ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ 90 meV (ਚਿੱਤਰ 2A) ਤੱਕ ਸ਼ਿਫਟ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ π-ਬੈਂਡ 50 meV (Fig. 2B) ਤੱਕ ਹੇਠਾਂ ਸ਼ਿਫਟ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਹਨਾਂ ਸ਼ਿਫਟਾਂ ਦਾ ਘਾਤਕ ਜੀਵਨ ਕਾਲ WS2 ਦੇ ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਲਈ 1.2 ± 0.1 ps ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ π-ਬੈਂਡ ਲਈ 1.7 ± 0.3 ps ਪਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਇਹ ਪੀਕ ਸ਼ਿਫਟਾਂ ਦੋ ਲੇਅਰਾਂ ਦੇ ਇੱਕ ਅਸਥਾਈ ਚਾਰਜਿੰਗ ਦਾ ਪਹਿਲਾ ਸਬੂਤ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ, ਜਿੱਥੇ ਵਾਧੂ ਸਕਾਰਾਤਮਕ (ਨਕਾਰਾਤਮਕ) ਚਾਰਜ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਅਵਸਥਾਵਾਂ ਦੀ ਬਾਈਡਿੰਗ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਵਧਾਉਂਦਾ ਹੈ (ਘਟਦਾ ਹੈ)। ਨੋਟ ਕਰੋ ਕਿ WS2 ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਦੀ ਅੱਪਸ਼ਿਫਟ ਚਿੱਤਰ 1C ਵਿੱਚ ਬਲੈਕ ਬਾਕਸ ਦੁਆਰਾ ਚਿੰਨ੍ਹਿਤ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਮੁੱਖ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਸਿਗਨਲ ਲਈ ਜ਼ਿੰਮੇਵਾਰ ਹੈ।
ਡਬਲਯੂ.ਐਸ.2 ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ (ਏ) ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ π-ਬੈਂਡ (ਬੀ) ਦੀ ਸਿਖਰ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਪੰਪ-ਪੜਤਾਲ ਦੇਰੀ ਦੇ ਇੱਕ ਫੰਕਸ਼ਨ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਐਕਸਪੋਨੈਂਸ਼ੀਅਲ ਫਿਟਸ (ਮੋਟੀਆਂ ਲਾਈਨਾਂ) ਦੇ ਨਾਲ। (A) ਵਿੱਚ WS2 ਸ਼ਿਫਟ ਦਾ ਜੀਵਨ ਕਾਲ 1.2 ± 0.1 ps ਹੈ। (B) ਵਿੱਚ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਸ਼ਿਫਟ ਦਾ ਜੀਵਨ ਕਾਲ 1.7 ± 0.3 ps ਹੈ।
ਅੱਗੇ, ਅਸੀਂ ਚਿੱਤਰ 1C ਵਿੱਚ ਰੰਗਦਾਰ ਬਕਸੇ ਦੁਆਰਾ ਦਰਸਾਏ ਖੇਤਰਾਂ ਉੱਤੇ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਸਿਗਨਲ ਨੂੰ ਏਕੀਕ੍ਰਿਤ ਕਰਦੇ ਹਾਂ ਅਤੇ ਚਿੱਤਰ 3 ਵਿੱਚ ਪੰਪ-ਪੜਤਾਲ ਦੇਰੀ ਦੇ ਇੱਕ ਫੰਕਸ਼ਨ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਨਤੀਜੇ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਨੂੰ ਪਲਾਟ ਕਰਦੇ ਹਾਂ। ਚਿੱਤਰ 3 ਵਿੱਚ ਕਰਵ 1 ਦੀ ਗਤੀਸ਼ੀਲਤਾ ਦਿਖਾਉਂਦਾ ਹੈ। 1.1 ± 0.1 ps ਦੇ ਜੀਵਨ ਕਾਲ ਦੇ ਨਾਲ WS2 ਪਰਤ ਦੇ ਕੰਡਕਸ਼ਨ ਬੈਂਡ ਦੇ ਤਲ ਦੇ ਨੇੜੇ ਫੋਟੋਐਕਸਾਈਟਿਡ ਕੈਰੀਅਰ ਡੇਟਾ ਲਈ ਘਾਤਕ ਫਿੱਟ ਤੋਂ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ (ਪੂਰਕ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇਖੋ)।
ਚਿੱਤਰ 1C ਵਿੱਚ ਬਕਸੇ ਦੁਆਰਾ ਦਰਸਾਏ ਖੇਤਰ ਉੱਤੇ ਫੋਟੋਕਰੰਟ ਨੂੰ ਜੋੜ ਕੇ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਦੇਰੀ ਦੇ ਇੱਕ ਫੰਕਸ਼ਨ ਵਜੋਂ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਟਰੇਸ। ਮੋਟੀਆਂ ਲਾਈਨਾਂ ਡੈਟਾ ਲਈ ਘਾਤਕ ਫਿੱਟ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ। ਕਰਵ (1) WS2 ਦੇ ਸੰਚਾਲਨ ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਅਸਥਾਈ ਕੈਰੀਅਰ ਆਬਾਦੀ। ਕਰਵ (2) ਸੰਤੁਲਨ ਰਸਾਇਣਕ ਸੰਭਾਵੀ ਤੋਂ ਉੱਪਰ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਦੇ π-ਬੈਂਡ ਦਾ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਸਿਗਨਲ। ਕਰਵ (3) ਸੰਤੁਲਨ ਰਸਾਇਣਕ ਸਮਰੱਥਾ ਦੇ ਹੇਠਾਂ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਦੇ π-ਬੈਂਡ ਦਾ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਸਿਗਨਲ। ਕਰਵ (4) WS2 ਦੇ ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਨੈੱਟ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਸਿਗਨਲ। ਜੀਵਨ ਕਾਲ (1) ਵਿੱਚ 1.2 ± 0.1 ps, (2) ਵਿੱਚ 180 ± 20 fs (ਲਾਭ) ਅਤੇ ∼2 ps (ਨੁਕਸਾਨ) ਅਤੇ (3) ਵਿੱਚ 1.8 ± 0.2 ps ਪਾਏ ਗਏ ਹਨ।
ਚਿੱਤਰ 3 ਦੇ ਕਰਵ 2 ਅਤੇ 3 ਵਿੱਚ, ਅਸੀਂ ਗ੍ਰਾਫੀਨ π-ਬੈਂਡ ਦਾ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਸਿਗਨਲ ਦਿਖਾਉਂਦੇ ਹਾਂ। ਅਸੀਂ ਦੇਖਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਸੰਤੁਲਨ ਰਸਾਇਣਕ ਸੰਭਾਵੀ (ਚਿੱਤਰ 3 ਵਿੱਚ ਵਕਰ 2) ਤੋਂ ਉੱਪਰਲੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦਾ ਲਾਭ ਸੰਤੁਲਨ ਰਸਾਇਣਕ ਸੰਭਾਵੀ (ਕਰਵ 3 ਵਿੱਚ 1.8 ± 0.2 ps) ਤੋਂ ਹੇਠਾਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੇ ਨੁਕਸਾਨ ਦੀ ਤੁਲਨਾ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਛੋਟਾ ਜੀਵਨ ਕਾਲ (180 ± 20 fs) ਹੈ। ਚਿੱਤਰ 3). ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਚਿੱਤਰ 3 ਦੇ ਕਰਵ 2 ਵਿੱਚ ਫੋਟੋਕਰੈਂਟ ਦਾ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਲਾਭ ∼2 ps ਦੇ ਜੀਵਨ ਕਾਲ ਦੇ ਨਾਲ t = 400 fs ਵਿੱਚ ਨੁਕਸਾਨ ਵਿੱਚ ਬਦਲਦਾ ਪਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਅਨਕਵਰਡ ਮੋਨੋਲੇਅਰ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਦੇ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਸਿਗਨਲ (ਪੂਰਕ ਸਮੱਗਰੀ ਵਿੱਚ ਚਿੱਤਰ S5 ਦੇਖੋ) ਵਿੱਚ ਲਾਭ ਅਤੇ ਨੁਕਸਾਨ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਅਸਮਮਿਤਤਾ ਗੈਰਹਾਜ਼ਰ ਪਾਈ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਇਹ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ ਕਿ ਅਸਮਿਤੀ WS2/ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਹੇਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਵਿੱਚ ਇੰਟਰਲੇਅਰ ਕਪਲਿੰਗ ਦਾ ਨਤੀਜਾ ਹੈ। ਸੰਤੁਲਨ ਰਸਾਇਣਕ ਸੰਭਾਵੀ ਦੇ ਉੱਪਰ ਅਤੇ ਹੇਠਾਂ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਥੋੜ੍ਹੇ ਸਮੇਂ ਦੇ ਲਾਭ ਅਤੇ ਲੰਬੇ ਸਮੇਂ ਦੇ ਨੁਕਸਾਨ ਦਾ ਨਿਰੀਖਣ, ਇਹ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਹੇਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਦੇ ਫੋਟੋਐਕਸੀਟੇਸ਼ਨ 'ਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਪਰਤ ਤੋਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਨਾਲ ਹਟਾ ਦਿੱਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ, ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਪਰਤ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਚਾਰਜ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 2B ਵਿੱਚ ਪਾਏ ਗਏ π-ਬੈਂਡ ਦੀ ਬਾਈਡਿੰਗ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਵਾਧੇ ਦੇ ਨਾਲ ਇਕਸਾਰ ਹੈ। π-ਬੈਂਡ ਦੀ ਡਾਊਨਸ਼ਿਫਟ ਸੰਤੁਲਨ ਰਸਾਇਣਕ ਸੰਭਾਵੀ ਦੇ ਉੱਪਰੋਂ ਸੰਤੁਲਨ ਫਰਮੀ-ਡੀਰਾਕ ਵੰਡ ਦੀ ਉੱਚ-ਊਰਜਾ ਪੂਛ ਨੂੰ ਹਟਾਉਂਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਅੰਸ਼ਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਚਿੱਤਰ 3 ਦੇ ਕਰਵ 2 ਵਿੱਚ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਸਿਗਨਲ ਦੇ ਚਿੰਨ੍ਹ ਦੇ ਬਦਲਾਅ ਦੀ ਵਿਆਖਿਆ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਹੇਠਾਂ ਦਿਖਾਓ ਕਿ ਇਸ ਪ੍ਰਭਾਵ ਨੂੰ π-ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੇ ਅਸਥਾਈ ਨੁਕਸਾਨ ਦੁਆਰਾ ਹੋਰ ਵਧਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ।
ਇਹ ਦ੍ਰਿਸ਼ ਚਿੱਤਰ 3 ਦੇ ਕਰਵ 4 ਵਿੱਚ WS2 ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਦੇ ਨੈੱਟ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਸਿਗਨਲ ਦੁਆਰਾ ਸਮਰਥਤ ਹੈ। ਇਹ ਡੇਟਾ ਚਿੱਤਰ 1B ਵਿੱਚ ਬਲੈਕ ਬਾਕਸ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੇ ਗਏ ਖੇਤਰ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਨੂੰ ਏਕੀਕ੍ਰਿਤ ਕਰਕੇ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ ਜੋ ਕਿ ਇਸ ਤੋਂ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ਿਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਨੂੰ ਕੈਪਚਰ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਸਾਰੇ ਪੰਪ-ਪੜਤਾਲ ਦੇਰੀ 'ਤੇ ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ। ਪ੍ਰਯੋਗਾਤਮਕ ਐਰਰ ਬਾਰਾਂ ਦੇ ਅੰਦਰ, ਸਾਨੂੰ ਕਿਸੇ ਵੀ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਦੇਰੀ ਲਈ WS2 ਦੇ ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਛੇਕਾਂ ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਲਈ ਕੋਈ ਸੰਕੇਤ ਨਹੀਂ ਮਿਲਦਾ। ਇਹ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ, ਫੋਟੋਐਕਸੀਟੇਸ਼ਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਇਹ ਛੇਕ ਸਾਡੇ ਟੈਂਪੋਰਲ ਰੈਜ਼ੋਲਿਊਸ਼ਨ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਘੱਟ ਸਮੇਂ ਦੇ ਪੈਮਾਨੇ 'ਤੇ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਭਰ ਜਾਂਦੇ ਹਨ।
WS2/ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਹੇਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਵਿੱਚ ਅਲਟਰਾਫਾਸਟ ਚਾਰਜ ਵੱਖ ਹੋਣ ਦੀ ਸਾਡੀ ਪਰਿਕਲਪਨਾ ਲਈ ਅੰਤਮ ਸਬੂਤ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਨ ਲਈ, ਅਸੀਂ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਪਰਤ ਵਿੱਚ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਕੀਤੇ ਛੇਕਾਂ ਦੀ ਸੰਖਿਆ ਨੂੰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦੇ ਹਾਂ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਪੂਰਕ ਸਮੱਗਰੀ ਵਿੱਚ ਵੇਰਵੇ ਵਿੱਚ ਦੱਸਿਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਸੰਖੇਪ ਵਿੱਚ, π-ਬੈਂਡ ਦੀ ਅਸਥਾਈ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਵੰਡ ਨੂੰ ਇੱਕ ਫਰਮੀ-ਡੀਰਾਕ ਵੰਡ ਨਾਲ ਫਿੱਟ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਫਿਰ ਛੇਕ ਦੀ ਸੰਖਿਆ ਨੂੰ ਅਸਥਾਈ ਰਸਾਇਣਕ ਸੰਭਾਵੀ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਤਾਪਮਾਨ ਲਈ ਨਤੀਜੇ ਮੁੱਲਾਂ ਤੋਂ ਗਿਣਿਆ ਗਿਆ ਸੀ। ਨਤੀਜਾ ਚਿੱਤਰ 4 ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਅਸੀਂ ਪਾਇਆ ਕਿ ਕੁੱਲ ∼5 × 1012 ਹੋਲ/cm2 WS2 ਤੋਂ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਵਿੱਚ 1.5 ± 0.2 ps ਦੇ ਘਾਤਕ ਜੀਵਨ ਕਾਲ ਦੇ ਨਾਲ ਤਬਦੀਲ ਕੀਤੇ ਗਏ ਹਨ।
1.5 ± 0.2 ps ਦੇ ਜੀਵਨ ਭਰ ਦੀ ਉਪਜ ਦੇ ਨਾਲ ਐਕਸਪੋਨੈਂਸ਼ੀਅਲ ਫਿੱਟ ਦੇ ਨਾਲ ਪੰਪ-ਪੜਤਾਲ ਦੇਰੀ ਦੇ ਇੱਕ ਫੰਕਸ਼ਨ ਦੇ ਤੌਰ ਤੇ π-ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਛੇਕਾਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ।
ਅੰਜੀਰ ਵਿੱਚ ਖੋਜਾਂ ਤੋਂ. 2 ਤੋਂ 4, WS2/ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਹੈਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਵਿੱਚ ਅਲਟਰਾਫਾਸਟ ਚਾਰਜ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਲਈ ਹੇਠ ਦਿੱਤੀ ਮਾਈਕਰੋਸਕੋਪਿਕ ਤਸਵੀਰ ਉਭਰਦੀ ਹੈ (ਚਿੱਤਰ 5)। 2 eV 'ਤੇ WS2/graphene heterostructure ਦਾ Photoexcitation WS2 (Fig. 5A) ਵਿੱਚ A-exciton ਨੂੰ ਪ੍ਰਬਲ ਤੌਰ 'ਤੇ ਭਰ ਦਿੰਦਾ ਹੈ। ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਵਿੱਚ ਡਾਇਰਕ ਪੁਆਇੰਟ ਦੇ ਨਾਲ-ਨਾਲ WS2 ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਬੈਂਡਾਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਵਾਧੂ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਉਤਸ਼ਾਹ ਊਰਜਾਤਮਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸੰਭਵ ਹਨ ਪਰ ਕਾਫ਼ੀ ਘੱਟ ਕੁਸ਼ਲ ਹਨ। WS2 ਦੇ ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਫੋਟੋਐਕਸਾਈਟਿਡ ਛੇਕ ਸਾਡੇ ਟੈਂਪੋਰਲ ਰੈਜ਼ੋਲਿਊਸ਼ਨ (ਚਿੱਤਰ 5A) ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਇੱਕ ਸਮੇਂ ਦੇ ਪੈਮਾਨੇ 'ਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ π-ਬੈਂਡ ਤੋਂ ਉਤਪੰਨ ਹੋਣ ਵਾਲੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੁਆਰਾ ਮੁੜ ਭਰੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। WS2 ਦੇ ਕੰਡਕਸ਼ਨ ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਫੋਟੋਐਕਸਾਈਟਿਡ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦਾ ਜੀਵਨ ਕਾਲ ∼1 ps (ਚਿੱਤਰ 5B) ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਗ੍ਰਾਫੀਨ π-ਬੈਂਡ (ਚਿੱਤਰ 5B) ਵਿੱਚ ਛੇਕਾਂ ਨੂੰ ਦੁਬਾਰਾ ਭਰਨ ਲਈ ∼2 ps ਲੱਗਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ, WS2 ਕੰਡਕਸ਼ਨ ਬੈਂਡ ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ π-ਬੈਂਡ ਵਿਚਕਾਰ ਸਿੱਧੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਵਾਧੂ ਆਰਾਮ ਮਾਰਗ-ਸੰਭਵ ਤੌਰ 'ਤੇ ਨੁਕਸ ਅਵਸਥਾਵਾਂ (26) ਦੁਆਰਾ-ਪੂਰੀ ਗਤੀਸ਼ੀਲਤਾ ਨੂੰ ਸਮਝਣ ਲਈ ਵਿਚਾਰੇ ਜਾਣ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ।
(A) 2 eV 'ਤੇ WS2 A-ਐਕਸੀਟਨ ਦੀ ਗੂੰਜ 'ਤੇ ਫੋਟੋਐਕਸੀਟੇਸ਼ਨ WS2 ਦੇ ਕੰਡਕਸ਼ਨ ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਨੂੰ ਇੰਜੈਕਟ ਕਰਦਾ ਹੈ। WS2 ਦੇ ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਸੰਬੰਧਿਤ ਛੇਕਾਂ ਨੂੰ ਤੁਰੰਤ ਗ੍ਰਾਫੀਨ π-ਬੈਂਡ ਤੋਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੁਆਰਾ ਭਰਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। (B) WS2 ਦੇ ਕੰਡਕਸ਼ਨ ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਫੋਟੋਐਕਸਾਈਟਿਡ ਕੈਰੀਅਰਾਂ ਦਾ ਜੀਵਨ ਕਾਲ ∼1 ps ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਗ੍ਰਾਫੀਨ π-ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਛੇਕ ∼2 ps ਲਈ ਰਹਿੰਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਡੈਸ਼ਡ ਤੀਰਾਂ ਦੁਆਰਾ ਦਰਸਾਏ ਗਏ ਵਾਧੂ ਸਕੈਟਰਿੰਗ ਚੈਨਲਾਂ ਦੀ ਮਹੱਤਤਾ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ। (A) ਅਤੇ (B) ਵਿੱਚ ਕਾਲੀਆਂ ਡੈਸ਼ਡ ਲਾਈਨਾਂ ਬੈਂਡ ਸ਼ਿਫਟਾਂ ਅਤੇ ਰਸਾਇਣਕ ਸੰਭਾਵੀ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ। (C) ਅਸਥਾਈ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ, WS2 ਪਰਤ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਚਾਰਜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਜਦੋਂ ਕਿ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਪਰਤ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਚਾਰਜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੋਲਰਾਈਜ਼ਡ ਰੋਸ਼ਨੀ ਦੇ ਨਾਲ ਸਪਿੱਨ-ਚੋਣਵੀਂ ਉਤੇਜਨਾ ਲਈ, WS2 ਵਿੱਚ ਫੋਟੋਐਕਸਾਈਟਿਡ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਵਿੱਚ ਸੰਬੰਧਿਤ ਛੇਕਾਂ ਤੋਂ ਉਲਟ ਸਪਿੱਨ ਧਰੁਵੀਕਰਨ ਦਿਖਾਉਣ ਦੀ ਉਮੀਦ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
ਅਸਥਾਈ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ, ਫੋਟੋਐਕਸਾਈਟਿਡ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਡਬਲਯੂ.ਐੱਸ.2 ਦੇ ਕੰਡਕਸ਼ਨ ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਰਹਿੰਦੇ ਹਨ ਜਦੋਂ ਕਿ ਫੋਟੋਐਕਸਾਈਟਿਡ ਹੋਲ ਗ੍ਰਾਫੀਨ (ਚਿੱਤਰ 5C) ਦੇ π-ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਸਥਿਤ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਇਸਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ WS2 ਪਰਤ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਚਾਰਜ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਪਰਤ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਚਾਰਜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਅਸਥਾਈ ਪੀਕ ਸ਼ਿਫਟਾਂ (ਚਿੱਤਰ 2), ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਪੰਪ-ਪ੍ਰੋਬ ਸਿਗਨਲ (ਚਿੱਤਰ 3 ਦੇ ਕਰਵ 2 ਅਤੇ 3), ਡਬਲਯੂ.ਐਸ.2 (ਕਰਵ 4 ਚਿੱਤਰ 3) ਦੇ ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਛੇਕਾਂ ਦੀ ਗੈਰਹਾਜ਼ਰੀ ਲਈ ਲੇਖਾ ਕਰਦਾ ਹੈ। , ਅਤੇ ਨਾਲ ਹੀ ਗ੍ਰਾਫੀਨ π-ਬੈਂਡ (ਚਿੱਤਰ 4) ਵਿੱਚ ਵਾਧੂ ਛੇਕ। ਇਸ ਚਾਰਜ-ਵੱਖ ਕੀਤੀ ਅਵਸਥਾ ਦਾ ਜੀਵਨ ਕਾਲ ∼1 ps (ਕਰਵ 1 ਚਿੱਤਰ 3) ਹੈ।
ਟਾਈਪ II ਬੈਂਡ ਅਲਾਈਨਮੈਂਟ ਅਤੇ ਸਟੈਗਰਡ ਬੈਂਡਗੈਪ (27–32) ਵਾਲੇ ਦੋ ਡਾਇਰੈਕਟ-ਗੈਪ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰਾਂ ਤੋਂ ਬਣੇ ਸੰਬੰਧਿਤ ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਜ਼ ਹੇਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਵਿੱਚ ਸਮਾਨ ਚਾਰਜ-ਵੱਖ ਅਸਥਾਈ ਅਵਸਥਾਵਾਂ ਵੇਖੀਆਂ ਗਈਆਂ ਹਨ। ਫੋਟੋਐਕਸੀਟੇਸ਼ਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਅਤੇ ਛੇਕ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਕੰਡਕਸ਼ਨ ਬੈਂਡ ਦੇ ਹੇਠਾਂ ਅਤੇ ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਦੇ ਸਿਖਰ ਵੱਲ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਚਲੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ ਹੇਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ (27-32) ਦੀਆਂ ਵੱਖ ਵੱਖ ਪਰਤਾਂ ਵਿੱਚ ਸਥਿਤ ਹਨ।
ਸਾਡੇ WS2/ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਹੇਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਦੇ ਮਾਮਲੇ ਵਿੱਚ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਅਤੇ ਛੇਕਾਂ ਦੋਵਾਂ ਲਈ ਊਰਜਾਤਮਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸਭ ਤੋਂ ਅਨੁਕੂਲ ਸਥਾਨ ਧਾਤੂ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਪਰਤ ਵਿੱਚ ਫਰਮੀ ਪੱਧਰ 'ਤੇ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਕੋਈ ਉਮੀਦ ਕਰੇਗਾ ਕਿ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਅਤੇ ਛੇਕ ਦੋਵੇਂ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਗ੍ਰਾਫੀਨ π-ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਹੋ ਜਾਣਗੇ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਸਾਡੇ ਮਾਪ ਸਪੱਸ਼ਟ ਤੌਰ 'ਤੇ ਦਿਖਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿ ਮੋਰੀ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ (<200 fs) ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ (∼1 ps) ਨਾਲੋਂ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਕੁਸ਼ਲ ਹੈ। ਅਸੀਂ ਇਸਦਾ ਕਾਰਨ WS2 ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਬੈਂਡ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰੀ ਊਰਜਾਵਾਨ ਅਲਾਈਨਮੈਂਟ ਨੂੰ ਦਿੰਦੇ ਹਾਂ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 1A ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਗਟ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ ਜੋ ਹਾਲ ਹੀ ਵਿੱਚ (14, 15) ਦੁਆਰਾ ਅਨੁਮਾਨਿਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਦੀ ਤੁਲਨਾ ਵਿੱਚ ਮੋਰੀ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਲਈ ਵੱਡੀ ਗਿਣਤੀ ਵਿੱਚ ਉਪਲਬਧ ਅੰਤਿਮ ਅਵਸਥਾਵਾਂ ਦੀ ਪੇਸ਼ਕਸ਼ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਮੌਜੂਦਾ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ∼2 eV WS2 ਬੈਂਡਗੈਪ ਮੰਨਦੇ ਹੋਏ, ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਡੀਰਾਕ ਪੁਆਇੰਟ ਅਤੇ ਸੰਤੁਲਨ ਰਸਾਇਣਕ ਸੰਭਾਵੀ ਕ੍ਰਮਵਾਰ WS2 ਬੈਂਡਗੈਪ ਦੇ ਮੱਧ ਤੋਂ ਉੱਪਰ ∼0.5 ਅਤੇ ∼0.2 eV ਸਥਿਤ ਹਨ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ-ਹੋਲ ਸਮਰੂਪਤਾ ਨੂੰ ਤੋੜਦੇ ਹੋਏ। ਅਸੀਂ ਪਾਇਆ ਕਿ ਹੋਲ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਲਈ ਉਪਲਬਧ ਅੰਤਿਮ ਅਵਸਥਾਵਾਂ ਦੀ ਸੰਖਿਆ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ (ਪੂਰਕ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇਖੋ) ਨਾਲੋਂ ∼ 6 ਗੁਣਾ ਵੱਡੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਕਾਰਨ ਹੋਲ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਨਾਲੋਂ ਤੇਜ਼ ਹੋਣ ਦੀ ਉਮੀਦ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
ਦੇਖਿਆ ਗਿਆ ਅਲਟਰਾਫਾਸਟ ਅਸਮੈਟ੍ਰਿਕ ਚਾਰਜ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਦੀ ਇੱਕ ਪੂਰੀ ਸੂਖਮ ਤਸਵੀਰ, ਹਾਲਾਂਕਿ, ਡਬਲਯੂਐਸ 2 ਵਿੱਚ ਏ-ਐਕਸੀਟੋਨ ਵੇਵ ਫੰਕਸ਼ਨ ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ π-ਬੈਂਡ, ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ-ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ-ਫੋਨੌਨ ਸਕੈਟਰਿੰਗ ਨੂੰ ਬਣਾਉਣ ਵਾਲੇ ਔਰਬਿਟਲਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਓਵਰਲੈਪ 'ਤੇ ਵੀ ਵਿਚਾਰ ਕਰਨਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ। ਗਤੀ, ਊਰਜਾ, ਸਪਿੱਨ, ਅਤੇ ਸੂਡੋਸਪਿਨ ਸੰਭਾਲ ਦੁਆਰਾ ਲਗਾਈਆਂ ਗਈਆਂ ਪਾਬੰਦੀਆਂ ਸਮੇਤ ਚੈਨਲ, ਦੇ ਪ੍ਰਭਾਵ ਪਲਾਜ਼ਮਾ ਓਸੀਲੇਸ਼ਨਜ਼ (33), ਅਤੇ ਨਾਲ ਹੀ ਇਕਸਾਰ ਫੋਨੋਨ ਓਸੀਲੇਸ਼ਨਾਂ ਦੇ ਸੰਭਾਵਿਤ ਵਿਸਥਾਪਿਤ ਉਤਸ਼ਾਹ ਦੀ ਭੂਮਿਕਾ ਜੋ ਚਾਰਜ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ (34, 35) ਵਿੱਚ ਵਿਚੋਲਗੀ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਨਾਲ ਹੀ, ਕੋਈ ਇਹ ਅੰਦਾਜ਼ਾ ਲਗਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਕਿ ਕੀ ਦੇਖਿਆ ਗਿਆ ਚਾਰਜ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ ਚਾਰਜ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਐਕਸੀਟੌਨ ਜਾਂ ਮੁਫਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ-ਹੋਲ ਜੋੜੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ (ਪੂਰਕ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇਖੋ)। ਇਹਨਾਂ ਮੁੱਦਿਆਂ ਨੂੰ ਸਪੱਸ਼ਟ ਕਰਨ ਲਈ ਮੌਜੂਦਾ ਪੇਪਰ ਦੇ ਦਾਇਰੇ ਤੋਂ ਬਾਹਰ ਜਾਣ ਵਾਲੀਆਂ ਹੋਰ ਸਿਧਾਂਤਕ ਜਾਂਚਾਂ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ।
ਸੰਖੇਪ ਵਿੱਚ, ਅਸੀਂ ਇੱਕ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ WS2/ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਹੈਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਵਿੱਚ ਅਲਟਰਾਫਾਸਟ ਇੰਟਰਲੇਅਰ ਚਾਰਜ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰਨ ਲਈ tr-ARPES ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ ਹੈ। ਅਸੀਂ ਪਾਇਆ ਕਿ, ਜਦੋਂ 2 eV 'ਤੇ WS2 ਦੇ A-exciton ਨਾਲ ਗੂੰਜ 'ਤੇ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਫੋਟੋਐਕਸਾਈਟਡ ਹੋਲ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਪਰਤ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਹੋ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਜਦੋਂ ਕਿ ਫੋਟੋਐਕਸਾਈਟਿਡ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ WS2 ਪਰਤ ਵਿੱਚ ਰਹਿੰਦੇ ਹਨ। ਅਸੀਂ ਇਸਦਾ ਕਾਰਨ ਇਸ ਤੱਥ ਨੂੰ ਦਿੱਤਾ ਹੈ ਕਿ ਹੋਲ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਲਈ ਉਪਲਬਧ ਅੰਤਿਮ ਅਵਸਥਾਵਾਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਲਈ ਵੱਧ ਹੈ। ਚਾਰਜ-ਵੱਖ ਕੀਤੀ ਅਸਥਾਈ ਅਵਸਥਾ ਦਾ ਜੀਵਨ ਕਾਲ ∼1 ps ਪਾਇਆ ਗਿਆ। ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੋਲਰਾਈਜ਼ਡ ਲਾਈਟ (22-25) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ ਸਪਿੱਨ-ਚੋਣ ਵਾਲੇ ਆਪਟੀਕਲ ਉਤਸਾਹ ਦੇ ਨਾਲ, ਦੇਖਿਆ ਗਿਆ ਅਲਟਰਾਫਾਸਟ ਚਾਰਜ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਸਪਿਨ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਦੇ ਨਾਲ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਕੇਸ ਵਿੱਚ, ਜਾਂਚ ਕੀਤੀ WS2/ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਹੈਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਵਿੱਚ ਕੁਸ਼ਲ ਆਪਟੀਕਲ ਸਪਿਨ ਇੰਜੈਕਸ਼ਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ ਜਿਸਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਨਾਵਲ ਓਪਟੋਸਪਿਨਟ੍ਰੋਨਿਕ ਯੰਤਰ ਬਣਦੇ ਹਨ।
ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਦੇ ਨਮੂਨੇ SiCrystal GmbH ਤੋਂ ਵਪਾਰਕ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਿੰਗ 6H-SiC(0001) ਵੇਫਰਾਂ 'ਤੇ ਉਗਾਏ ਗਏ ਸਨ। ਐਨ-ਡੋਪਡ ਵੇਫਰ 0.5° ਤੋਂ ਹੇਠਾਂ ਮਿਸਕਟ ਦੇ ਨਾਲ ਧੁਰੇ 'ਤੇ ਸਨ। ਸਕ੍ਰੈਚਾਂ ਨੂੰ ਹਟਾਉਣ ਅਤੇ ਰੈਗੂਲਰ ਫਲੈਟ ਟੈਰੇਸ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ SiC ਸਬਸਟਰੇਟ ਨੂੰ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ-ਐਚ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਸਾਫ਼ ਅਤੇ ਪਰਮਾਣੂ ਤੌਰ 'ਤੇ ਫਲੈਟ ਸੀ-ਟਰਮੀਨੇਟਡ ਸਤਹ ਨੂੰ ਫਿਰ 8 ਮਿੰਟ (36) ਲਈ 1300° C 'ਤੇ ਅਰ ਵਾਯੂਮੰਡਲ ਵਿੱਚ ਨਮੂਨੇ ਨੂੰ ਐਨੀਲ ਕਰਕੇ ਗ੍ਰਾਫਿਟਾਈਜ਼ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਇਸ ਤਰੀਕੇ ਨਾਲ, ਅਸੀਂ ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਕਾਰਬਨ ਪਰਤ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਿੱਥੇ ਹਰ ਤੀਸਰੇ ਕਾਰਬਨ ਐਟਮ ਨੇ SiC ਸਬਸਟਰੇਟ (37) ਨਾਲ ਇੱਕ ਸਹਿ-ਸਹਿਯੋਗੀ ਬੰਧਨ ਬਣਾਇਆ। ਇਸ ਪਰਤ ਨੂੰ ਫਿਰ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਇੰਟਰਕੈਲੇਸ਼ਨ (38) ਦੁਆਰਾ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ sp2-ਹਾਈਬ੍ਰਿਡਾਈਜ਼ਡ ਅਰਧ-ਸਥਾਈ ਹੋਲ-ਡੋਪਡ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਇਹਨਾਂ ਨਮੂਨਿਆਂ ਨੂੰ ਗ੍ਰਾਫੀਨ/H-SiC(0001) ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਸਾਰੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਐਕਸਟ੍ਰੋਨ ਤੋਂ ਇੱਕ ਵਪਾਰਕ ਬਲੈਕ ਮੈਜਿਕ ਗ੍ਰੋਥ ਚੈਂਬਰ ਵਿੱਚ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ। WS2 ਵਾਧਾ ਇੱਕ ਮਿਆਰੀ ਗਰਮ-ਦੀਵਾਰ ਰਿਐਕਟਰ ਵਿੱਚ ਘੱਟ-ਦਬਾਅ ਵਾਲੇ ਰਸਾਇਣਕ ਭਾਫ਼ ਜਮ੍ਹਾਂ (39, 40) ਦੁਆਰਾ WO3 ਅਤੇ S ਪਾਊਡਰਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ 1:100 ਦੇ ਪੁੰਜ ਅਨੁਪਾਤ ਦੇ ਤੌਰ ਤੇ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। WO3 ਅਤੇ S ਪਾਊਡਰ ਨੂੰ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 900 ਅਤੇ 200° C 'ਤੇ ਰੱਖਿਆ ਗਿਆ ਸੀ। WO3 ਪਾਊਡਰ ਨੂੰ ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੇ ਨੇੜੇ ਰੱਖਿਆ ਗਿਆ ਸੀ। ਆਰਗਨ ਨੂੰ 8 sccm ਦੇ ਵਹਾਅ ਨਾਲ ਕੈਰੀਅਰ ਗੈਸ ਵਜੋਂ ਵਰਤਿਆ ਗਿਆ ਸੀ। ਰਿਐਕਟਰ ਵਿੱਚ ਦਬਾਅ 0.5 mbar 'ਤੇ ਰੱਖਿਆ ਗਿਆ ਸੀ. ਨਮੂਨੇ ਸੈਕੰਡਰੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਮਾਈਕ੍ਰੋਸਕੋਪੀ, ਪਰਮਾਣੂ ਬਲ ਮਾਈਕ੍ਰੋਸਕੋਪੀ, ਰਮਨ, ਅਤੇ ਫੋਟੋਲੂਮਿਨੇਸੈਂਸ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਸਕੋਪੀ ਦੇ ਨਾਲ-ਨਾਲ ਘੱਟ-ਊਰਜਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਵਿਭਿੰਨਤਾ ਨਾਲ ਦਰਸਾਏ ਗਏ ਸਨ। ਇਹਨਾਂ ਮਾਪਾਂ ਨੇ ਦੋ ਵੱਖ-ਵੱਖ WS2 ਸਿੰਗਲ-ਕ੍ਰਿਸਟਲਾਈਨ ਡੋਮੇਨਾਂ ਦਾ ਖੁਲਾਸਾ ਕੀਤਾ ਜਿੱਥੇ ਜਾਂ ਤਾਂ ΓK- ਜਾਂ ΓK'-ਦਿਸ਼ਾ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਪਰਤ ਦੀ ΓK-ਦਿਸ਼ਾ ਨਾਲ ਇਕਸਾਰ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਡੋਮੇਨ ਸਾਈਡ ਦੀ ਲੰਬਾਈ 300 ਅਤੇ 700 nm ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਵੱਖੋ-ਵੱਖਰੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਕੁੱਲ WS2 ਕਵਰੇਜ ਲਗਭਗ ∼40% ਸੀ, ਜੋ ARPES ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਲਈ ਢੁਕਵੀਂ ਸੀ।
ਸਥਿਰ ARPES ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਨੂੰ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਊਰਜਾ ਅਤੇ ਮੋਮੈਂਟਮ ਦੀ ਦੋ-ਅਯਾਮੀ ਖੋਜ ਲਈ ਚਾਰਜ-ਕਪਲਡ ਡਿਵਾਈਸ-ਡਿਟੈਕਟਰ ਸਿਸਟਮ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ ਇੱਕ ਗੋਲਾਕਾਰ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਕ (SPECS PHOIBOS 150) ਨਾਲ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਇੱਕ ਉੱਚ-ਫਲਕਸ He ਡਿਸਚਾਰਜ ਸੋਰਸ (VG Scienta VUV5000) ਦੀ ਅਨਪੋਲਰਾਈਜ਼ਡ, ਮੋਨੋਕ੍ਰੋਮੈਟਿਕ He Iα ਰੇਡੀਏਸ਼ਨ (21.2 eV) ਸਾਰੇ ਫੋਟੋ-ਇਮਿਸ਼ਨ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਲਈ ਵਰਤੀ ਗਈ ਸੀ। ਸਾਡੇ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਅਤੇ ਕੋਣੀ ਰੈਜ਼ੋਲੂਸ਼ਨ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 30 meV ਅਤੇ 0.3° (0.01 Å−1 ਦੇ ਅਨੁਸਾਰੀ) ਤੋਂ ਬਿਹਤਰ ਸਨ। ਸਾਰੇ ਪ੍ਰਯੋਗ ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ। ARPES ਇੱਕ ਬਹੁਤ ਹੀ ਸਤਹ-ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲ ਤਕਨੀਕ ਹੈ। WS2 ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਪਰਤ ਦੋਵਾਂ ਤੋਂ ਫੋਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਕੱਢਣ ਲਈ, ∼40% ਦੀ ਅਧੂਰੀ WS2 ਕਵਰੇਜ ਵਾਲੇ ਨਮੂਨੇ ਵਰਤੇ ਗਏ ਸਨ।
tr-ARPES ਸੈੱਟਅੱਪ 1-kHz ਟਾਈਟੇਨੀਅਮ: ਸੈਫਾਇਰ ਐਂਪਲੀਫਾਇਰ (ਕੋਹੇਰੈਂਟ ਲੀਜੈਂਡ ਐਲੀਟ ਡੂਓ) 'ਤੇ ਆਧਾਰਿਤ ਸੀ। 2 ਐਮਜੇ ਆਉਟਪੁੱਟ ਪਾਵਰ ਆਰਗਨ ਵਿੱਚ ਉੱਚ ਹਾਰਮੋਨਿਕਸ ਉਤਪਾਦਨ ਲਈ ਵਰਤੀ ਗਈ ਸੀ। ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਅਤਿਅੰਤ ਅਲਟਰਾਵਾਇਲਟ ਰੋਸ਼ਨੀ 26-eV ਫੋਟੌਨ ਊਰਜਾ 'ਤੇ 100-fs ਪੜਤਾਲ ਦਾਲਾਂ ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਇੱਕ ਗਰੇਟਿੰਗ ਮੋਨੋਕ੍ਰੋਮੇਟਰ ਵਿੱਚੋਂ ਲੰਘਦੀ ਹੈ। ਐਂਪਲੀਫਾਇਰ ਆਉਟਪੁੱਟ ਪਾਵਰ ਦਾ 8mJ ਇੱਕ ਆਪਟੀਕਲ ਪੈਰਾਮੀਟ੍ਰਿਕ ਐਂਪਲੀਫਾਇਰ (ਲਾਈਟ ਪਰਿਵਰਤਨ ਤੋਂ HE-TOPAS) ਵਿੱਚ ਭੇਜਿਆ ਗਿਆ ਸੀ। 1-eV ਫੋਟੌਨ ਊਰਜਾ 'ਤੇ ਸਿਗਨਲ ਬੀਮ ਨੂੰ 2-eV ਪੰਪ ਦਾਲਾਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ ਬੀਟਾ ਬੇਰੀਅਮ ਬੋਰੇਟ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿੱਚ ਬਾਰੰਬਾਰਤਾ-ਦੁਗਣਾ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਟੀਆਰ-ਏਆਰਪੀਈਐਸ ਮਾਪ ਇੱਕ ਗੋਲਾਕਾਰ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਕ (SPECS PHOIBOS 100) ਨਾਲ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ। ਸਮੁੱਚੀ ਊਰਜਾ ਅਤੇ ਅਸਥਾਈ ਰੈਜ਼ੋਲਿਊਸ਼ਨ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 240 meV ਅਤੇ 200 fs ਸੀ।
ਇਸ ਲੇਖ ਲਈ ਪੂਰਕ ਸਮੱਗਰੀ http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/20/eaay0761/DC1 'ਤੇ ਉਪਲਬਧ ਹੈ
ਇਹ ਕਰੀਏਟਿਵ ਕਾਮਨਜ਼ ਐਟ੍ਰਬ੍ਯੂਸ਼ਨ-ਗੈਰ-ਵਪਾਰਕ ਲਾਇਸੈਂਸ ਦੀਆਂ ਸ਼ਰਤਾਂ ਦੇ ਤਹਿਤ ਵੰਡਿਆ ਗਿਆ ਇੱਕ ਖੁੱਲ੍ਹਾ-ਪਹੁੰਚ ਲੇਖ ਹੈ, ਜੋ ਕਿਸੇ ਵੀ ਮਾਧਿਅਮ ਵਿੱਚ ਵਰਤੋਂ, ਵੰਡ ਅਤੇ ਪ੍ਰਜਨਨ ਦੀ ਇਜਾਜ਼ਤ ਦਿੰਦਾ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਤੱਕ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਵਰਤੋਂ ਵਪਾਰਕ ਲਾਭ ਲਈ ਨਹੀਂ ਹੈ ਅਤੇ ਬਸ਼ਰਤੇ ਕਿ ਅਸਲ ਕੰਮ ਸਹੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਹੋਵੇ। ਦਾ ਹਵਾਲਾ ਦਿੱਤਾ।
ਨੋਟ: ਅਸੀਂ ਸਿਰਫ਼ ਤੁਹਾਡੇ ਈਮੇਲ ਪਤੇ ਦੀ ਬੇਨਤੀ ਕਰਦੇ ਹਾਂ ਤਾਂ ਕਿ ਜਿਸ ਵਿਅਕਤੀ ਨੂੰ ਤੁਸੀਂ ਪੰਨੇ ਦੀ ਸਿਫ਼ਾਰਿਸ਼ ਕਰ ਰਹੇ ਹੋ ਉਸਨੂੰ ਪਤਾ ਲੱਗੇ ਕਿ ਤੁਸੀਂ ਚਾਹੁੰਦੇ ਹੋ ਕਿ ਉਹ ਇਸਨੂੰ ਦੇਖਣ, ਅਤੇ ਇਹ ਕਿ ਇਹ ਜੰਕ ਮੇਲ ਨਹੀਂ ਹੈ। ਅਸੀਂ ਕਿਸੇ ਵੀ ਈਮੇਲ ਪਤੇ ਨੂੰ ਹਾਸਲ ਨਹੀਂ ਕਰਦੇ ਹਾਂ।
ਇਹ ਸਵਾਲ ਇਹ ਜਾਂਚਣ ਲਈ ਹੈ ਕਿ ਤੁਸੀਂ ਮਨੁੱਖੀ ਵਿਜ਼ਟਰ ਹੋ ਜਾਂ ਨਹੀਂ ਅਤੇ ਸਵੈਚਲਿਤ ਸਪੈਮ ਸਬਮਿਸ਼ਨ ਨੂੰ ਰੋਕਣ ਲਈ ਹੈ।
ਸਵੈਨ ਐਸਚਲਿਮਨ, ਐਂਟੋਨੀਓ ਰੌਸੀ, ਮਾਰੀਆਨਾ ਚਾਵੇਜ਼-ਸਰਵੇਂਟੇਸ, ਰਜ਼ਵਾਨ ਕਰੌਸ, ਬੇਨੀਟੋ ਅਰਨੋਲਡੀ, ਬੈਂਜਾਮਿਨ ਸਟੈਡਟਮੁਲਰ, ਮਾਰਟਿਨ ਐਸਚਲਿਮਨ, ਸਟੀਵਨ ਫੋਰਟੀ, ਫਿਲਿਪੋ ਫੈਬਰੀ, ਕੈਮਿਲਾ ਕੋਲੇਟੀ, ਇਜ਼ਾਬੇਲਾ ਗਿਅਰਜ਼ ਦੁਆਰਾ
ਅਸੀਂ ਇੱਕ WS2/ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਹੈਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਵਿੱਚ ਅਲਟਰਾਫਾਸਟ ਚਾਰਜ ਵਿਭਾਜਨ ਨੂੰ ਪ੍ਰਗਟ ਕਰਦੇ ਹਾਂ ਜੋ ਸੰਭਵ ਤੌਰ 'ਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਵਿੱਚ ਆਪਟੀਕਲ ਸਪਿਨ ਇੰਜੈਕਸ਼ਨ ਨੂੰ ਸਮਰੱਥ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।
ਸਵੈਨ ਐਸਚਲਿਮਨ, ਐਂਟੋਨੀਓ ਰੌਸੀ, ਮਾਰੀਆਨਾ ਚਾਵੇਜ਼-ਸਰਵੇਂਟੇਸ, ਰਜ਼ਵਾਨ ਕਰੌਸ, ਬੇਨੀਟੋ ਅਰਨੋਲਡੀ, ਬੈਂਜਾਮਿਨ ਸਟੈਡਟਮੁਲਰ, ਮਾਰਟਿਨ ਐਸਚਲਿਮਨ, ਸਟੀਵਨ ਫੋਰਟੀ, ਫਿਲਿਪੋ ਫੈਬਰੀ, ਕੈਮਿਲਾ ਕੋਲੇਟੀ, ਇਜ਼ਾਬੇਲਾ ਗਿਅਰਜ਼ ਦੁਆਰਾ
ਅਸੀਂ ਇੱਕ WS2/ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਹੈਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਵਿੱਚ ਅਲਟਰਾਫਾਸਟ ਚਾਰਜ ਵਿਭਾਜਨ ਨੂੰ ਪ੍ਰਗਟ ਕਰਦੇ ਹਾਂ ਜੋ ਸੰਭਵ ਤੌਰ 'ਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਵਿੱਚ ਆਪਟੀਕਲ ਸਪਿਨ ਇੰਜੈਕਸ਼ਨ ਨੂੰ ਸਮਰੱਥ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।
© 2020 ਅਮੈਰੀਕਨ ਐਸੋਸੀਏਸ਼ਨ ਫਾਰ ਦ ਐਡਵਾਂਸਮੈਂਟ ਆਫ਼ ਸਾਇੰਸ। ਸਾਰੇ ਹੱਕ ਰਾਖਵੇਂ ਹਨ. AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef ਅਤੇ COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548 ਦਾ ਭਾਈਵਾਲ ਹੈ।
ਪੋਸਟ ਟਾਈਮ: ਮਈ-25-2020