موږ د وخت او زاویه حل شوي فوتومیشن سپیکٹروسکوپي (tr-ARPES) څخه کار اخلو ترڅو د مونویلیر WS2 او ګرافین څخه جوړ شوي epitaxial heterostructure کې د الټرا فاسټ چارج لیږد تحقیق وکړي. دا هیټروسټرکچر د مستقیم - ګپ سیمیکمډکټر ګټې سره د قوي سپن مدار ترکیب او قوي ر lightا مادې تعامل سره د سیمیټال کوربه توب ډله ایز کیریرونو سره د خورا لوړ حرکت او اوږد سپن ژوند سره ترکیب کوي. موږ وموندله چې په WS2 کې د A-exciton سره د عکس العمل وروسته، د فوتو اکسیټ شوي سوري په چټکۍ سره د ګرافین طبقې ته لیږدول کیږي پداسې حال کې چې فوتو اکسیټ شوي الکترونونه د WS2 پرت کې پاتې کیږي. په پایله کې د چارج څخه جلا شوي انتقالي حالت د ∼ 1 ps د ژوند لپاره موندل کیږي. موږ خپلې موندنې د ویشلو پړاو ځای کې توپیرونو ته منسوب کوو چې د WS2 او ګرافین بانډونو نسبي ترتیب له امله رامینځته شوي لکه څنګه چې د لوړ ریزولوشن ARPES لخوا څرګند شوي. د سپن انتخابي آپټیکل هڅونې سره په ترکیب کې ، تحقیق شوی WS2 / ګرافین هیټروسټریکچر ممکن په ګرافین کې د مؤثره آپټیکل سپن انجیکشن لپاره پلیټ فارم چمتو کړي.
د ډیری مختلف دوه اړخیزو موادو شتون د نوي پایلي هیټرو جوړښتونو رامینځته کولو امکان رامینځته کړی چې په بشپړ ډول نوي فعالیت سره د مناسب ډایالټریک سکرینینګ او مختلف نژدیوالي هڅول شوي تاثیراتو (1-3) پراساس دی. د الیکترونیک او آپټو الیکترونیک په برخه کې د راتلونکي غوښتنلیکونو لپاره د اصولو ثبوت وسیلې احساس شوي (4-6).
دلته، موږ د epitaxial van der Waals heterostructures باندې تمرکز کوو چې د مونویلیر WS2 څخه جوړ دی، یو مستقیم-ګاپ سیمیکمډکټر چې د قوي سپن-اربټ کوپلینګ سره او د مات شوي انعطاف هماهنګۍ (7) له امله د بانډ جوړښت د اندازې وړ سپن ویشل (7)، او مونولایر ګرافین، یو سیمیټل. د مخروطي بانډ جوړښت او خورا لوړ بار وړونکي خوځښت سره (8) په هایدروجن ختم شوي SiC(0001) باندې کرل کیږي. د الټرا فاسټ چارج لیږد (9–15) او د نږدې-حوصلې شوي سپن مدار جوړونې اغیزې (16-18) لپاره لومړنۍ نښې WS2/ګرافین او ورته هیټروسټریکچرونه د راتلونکي اپټو الیکترونیک (19) او آپټوسپینټرونیک (20) غوښتنلیکونو لپاره امید لرونکي نوماندان جوړوي.
موږ د وخت او زاویه حل شوي فوتو جذب سپیکٹروسکوپي (tr-ARPES) سره په WS2/ګرافین کې د عکس تولید شوي الیکترون سوراخ جوړو د آرامۍ لارې څرګندولو لپاره پیل وکړ. د دې هدف لپاره، موږ په WS2 (21, 12) کې د A-exciton سره د 2-eV پمپ نبض سره heterostructure هڅوو او په 26-eV فوټون انرژي کې د دوهم ځل ځنډ شوي تحقیقات نبض سره فوټو الیکټرونونه ایستل کوو. موږ د هیمیسفیریکل تحلیل کونکي سره د فوټو الیکټرانونو متحرک انرژي او د اخراج زاویه د پمپ-تحقیق ځنډ د فعالیت په توګه ټاکو ترڅو حرکت، انرژي- او د وخت حل شوي کیریر متحرکاتو ته لاسرسی ومومي. د انرژي او وخت ریزولوشن په ترتیب سره 240 meV او 200 fs دی.
زموږ پایلې د epitaxially ترتیب شوي پرتونو تر مینځ د الټرا فاسټ چارج لیږد لپاره مستقیم شواهد وړاندې کوي، د ټولو اپټیکل تخنیکونو پراساس لومړني نښې تاییدوي چې په ورته لاسي ډول راټول شوي هیټروسټرکچرونو کې د پرتونو په خپل سري ایزیموتال ترتیب سره (9-15). سربیره پردې ، موږ ښیې چې دا چارج لیږد خورا غیر متناسب دی. زموږ اندازه په ترتیب سره د WS2 او ګرافین پرت کې د فوتو اکسایډ شوي الیکټرانونو او سوراخونو سره د پخوا نه لیدل شوي چارج څخه جلا شوي انتقالي حالت څرګندوي چې د ∼1 ps لپاره ژوند کوي. موږ خپلې موندنې د الیکترون او سوري لیږد لپاره د توزیع کولو مرحلې ځای کې د توپیرونو له مخې تشریح کوو چې د WS2 او ګرافین بانډونو نسبي ترتیب له امله رامینځته کیږي لکه څنګه چې د لوړ ریزولوشن ARPES لخوا څرګند شوي. د سپن- او د وادي انتخابي آپټیکل حوصلې سره یوځای (22-25) WS2/ګرافین هیټروسټرکچرونه ممکن په ګرافین کې د الټرا فاسټ آپټیکل سپن انجیکشن لپاره یو نوی پلیټ فارم چمتو کړي.
شکل 1A د لوړ ریزولوشن ARPES اندازه ښیي چې د epitaxial WS2/graphene heterostructure د ΓK-هیر سره د بانډ جوړښت د هیلیم څراغ سره ترلاسه شوی. د Dirac مخروط د ډیراک نقطه سره د سوراخ شوي ډوپ شوي موندل شوي چې د توازن کیمیاوي ظرفیت څخه پورته ∼0.3 eV موقعیت لري. د سپن سپلیټ WS2 والینس بانډ پورتنۍ برخه د انډول کیمیاوي ظرفیت لاندې ∼1.2 eV موندل کیږي.
(A) د انډول فوټوکورینټ د غیر قطبي هیلیم څراغ سره د ΓK-هدایت سره اندازه کیږي. (B) د منفي پمپ-تحقیق ځنډ لپاره فوتوکورنټ د p-polarized خورا الټرا وایلیټ نبض سره په 26-eV فوټون انرژي اندازه کیږي. خړ او سور کرښې د کرښې پروفایلونو موقعیت په نښه کوي چې په 2 شکل کې د لنډمهاله څوکو موقعیتونو استخراج لپاره کارول کیږي. (C) د پمپ فلوانس سره د 2 eV فوټون انرژي په پمپ کې د فوتو اکسیټیشن وروسته د فوټوکورنټ 200 fs پمپ لخوا رامینځته شوي بدلونونه د 2 mJ/cm2 د فوتو الکترون لاسته راوړنه او زیان په ترتیب سره په سور او نیلي کې ښودل شوي. بکسونه په 3 شکل کې ښودل شوي د پمپ تحقیقاتو نښو لپاره د ادغام ساحه په ګوته کوي.
شکل 1B د WS2 سره نږدې د بانډ جوړښت د tr-ARPES سنیپ شاټ ښیې او د ګرافین K-پوائنټونه د 100-fs خورا الټرا وایلیټ نبض سره اندازه شوي په 26-eV فوټون انرژي کې د پمپ نبض له رارسیدو دمخه د منفي پمپ تحقیقات ځنډ کې. دلته، د سپن ویشل د نمونې تخریب او د 2-eV پمپ نبض شتون له امله نه حل کیږي چې د سپیکټرال ځانګړتیاو د ځای چارج پراخیدو لامل کیږي. شکل 1C د عکس 1B په اړه د عکس العمل د پمپ لخوا هڅول شوي بدلونونه د 200 fs په پمپ تفتیش ځنډ کې ښیې چیرې چې د پمپ تحقیقات سیګنال اعظمي حد ته رسي. سور او نیلي رنګونه په ترتیب سره د فوتو الیکټرون لاسته راوړنې او زیان څرګندوي.
د دې بډایه متحرکاتو په ډیر تفصیل سره تحلیل کولو لپاره، موږ لومړی د WS2 والینس بانډ او د ګرافین π-band د ډش شوي لینونو په اوږدو کې د 1B په شکل کې د انتقالي چوک پوستونه مشخص کوو لکه څنګه چې په اضافي موادو کې په تفصیل سره تشریح شوي. موږ ګورو چې د WS2 والینس بانډ د 90 meV (انځور 2A) لخوا لوړیږي او د ګرافین π-band د 50 meV لخوا ښکته کیږي (2B انځور). د دې بدلونونو پراخیدونکي ژوند موده د WS2 د والینس بانډ لپاره 1.2 ± 0.1 ps او د ګرافین π-band لپاره 1.7 ± 0.3 ps موندل کیږي. دا لوړ بدلونونه د دوه پرتونو د انتقالي چارج کولو لومړی ثبوت وړاندې کوي، چیرې چې اضافي مثبت (منفي) چارج د بریښنایی حالتونو پابند انرژي زیاتوي (کمیږي). په یاد ولرئ چې د WS2 والینس بانډ پورته پورته کول په هغه ساحه کې د پام وړ پمپ-تحقیق سیګنال لپاره مسؤل دی چې په شکل 1C کې د تور بکس لخوا په نښه شوي.
د WS2 والینس بانډ (A) او ګرافین π-band (B) د لوړ موقعیت کې بدلون د پمپ-تحقیق ځنډ د فعالیت په توګه د اکسپونینشل فټس (موټی لینونو) سره یوځای. په (A) کې د WS2 شفټ ژوند موده 1.2 ± 0.1 ps دی. په (B) کې د ګرافین بدلون ژوند د 1.7 ± 0.3 ps دی.
بیا، موږ د پمپ-تحقیق سیګنال په هغه ساحو کې مدغم کوو چې په 1C کې د رنګ شوي بکسونو لخوا ښودل شوي او پایلې یې په 3 شکل کې د پمپ-تحقیق ځنډ د فعالیت په توګه ترتیبوي. په 3 شکل کې وکر 1 د 3 ډینامیک ښیي. photoexcited کیریرونه د 1.1 ± 0.1 ps د ژوند دوره سره د WS2 پرت د کنډکشن بینډ لاندې ته نږدې دي ډیټا ته د کفایتي فټ څخه ترلاسه شوي (اضافي توکي وګورئ).
د پمپ-تحقیق نښې د ځنډ د فعالیت په توګه ترلاسه شوي د ساحې په اوږدو کې د فوټوکورینټ یوځای کولو سره ترلاسه شوي د بکسونو لخوا په شکل 1C کې ښودل شوي. غټې کرښې د ارقامو سره سمې دي. منحنی (1) د لیږدونکي لیږدونکي نفوس د WS2 په کنډکشن بانډ کې. منحنی (2) د ګرافین د π-band د پمپ-تحقیق سیګنال د توازن کیمیاوي ظرفیت څخه پورته. منحنی (3) د ګرافین د π-band د انډول کیمیاوي ظرفیت لاندې د پمپ تحقیقاتي سیګنال. منحنی (4) د WS2 د والینس بانډ کې د خالص پمپ تفتیش سیګنال. د ژوند موده په (1) کې 1.2 ± 0.1 ps، 180 ± 20 fs (ګټې) او ∼ 2 ps (زیان) په (2) کې، او 1.8 ± 0.2 ps په (3) کې موندل شوي.
د 3 شکل په 2 او 3 منحنی شکلونو کې، موږ د ګرافین π-بند د پمپ-تحقیق سیګنال ښیو. موږ وموندله چې د انډول کیمیاوي ظرفیت څخه پورته د الکترون لاسته راوړنه (په 3 شکل کې وکر 2) د توازن کیمیاوي ظرفیت لاندې د الیکترونونو له لاسه ورکولو په پرتله خورا لنډ ژوند (180 ± 20 fs) لري (1.8 ± 0.2 ps په وکر 3 کې. انځور 3). برسېره پر دې، د انځور 3 په منحني 2 کې د فوتوکورنټ لومړنۍ لاسته راوړنه په t = 400 fs کې د ∼ 2 ps د ژوند په اوږدو کې په تاوان بدلیږي. د لاسته راوړنې او زیان تر منځ غیر متناسب مونولایر ګرافین د پمپ-تحقیق په سیګنال کې شتون نلري (په ضمیمه موادو کې S5 انځر وګورئ) ، دا په ګوته کوي چې عدم توازن په WS2/ګرافین هیټروسټرکچر کې د انټر لیر یوپلینګ پایله ده. په ترتیب سره د متوازن کیمیاوي ظرفیت څخه پورته او لاندې د لنډمهاله ګټې او اوږدمهاله زیان مشاهده په ترتیب سره دا په ګوته کوي چې برقیان د هیټروسټریکچر د فوتو اکسیټیشن په وخت کې د ګرافین پرت څخه په مؤثره توګه لرې کیږي. د پایلې په توګه، د ګرافین طبقه په مثبت ډول چارج کیږي، کوم چې د π-band د پابند انرژی د زیاتوالي سره مطابقت لري چې په انځور 2B کې موندل شوي. د π-band ښکته حرکت د انډول کیمیاوي پوټینشن له پورتنۍ برخې څخه د انډول فرمي - ډیرک توزیع لوړ انرژي پای لرې کوي ، کوم چې په یوه برخه کې د 3 شکل په وکر کې د پمپ - تحقیقاتي سیګنال د نښې بدلون تشریح کوي. لاندې وښایه چې دا اغیزه په π-band کې د الکترونونو د انتقالي ضایع له امله نوره هم وده کوي.
دا سناریو د 3 شکل په 4 وکر کې د WS2 والینس بانډ د خالص پمپ تحقیقاتي سیګنال لخوا مالتړ کیږي. دا معلومات په شکل 1B کې د تور بکس لخوا ورکړل شوي ساحې باندې د شمیرو په ادغام سره ترلاسه شوي چې له هغه څخه عکس اخیستل شوي الیکترونونه نیسي. د valence بانډ په ټولو پمپ پلټنو ځنډونو کې. د تجربوي تېروتنې بارونو کې، موږ د پمپ-تحقیق ځنډ لپاره د WS2 والینس بانډ کې د سوري شتون لپاره هیڅ نښه ونه موندله. دا په ګوته کوي چې د فوتو اکسیټیشن وروسته ، دا سوري زموږ د لنډمهاله حل په پرتله په لنډ وخت کې په چټکۍ سره ډک شوي.
په WS2/graphene heterostructure کې زموږ د الټرا فاسټ چارج جلا کولو فرضیې لپاره د وروستي ثبوت چمتو کولو لپاره، موږ د ګرافین پرت ته لیږدول شوي سوري شمیره ټاکو لکه څنګه چې په اضافي موادو کې په تفصیل سره تشریح شوي. په لنډه توګه، د π-band انتقالي بریښنایی توزیع د Fermi-Dirac ویش سره سمبال شوی. بیا د سوري شمیره د انتقالي کیمیاوي ظرفیت او بریښنایی تودوخې لپاره د پایله شوي ارزښتونو څخه محاسبه شوه. پایله په 4 شکل کې ښودل شوې. موږ ګورو چې د ∼ 5 × 1012 سوري/cm2 مجموعي شمیره د 1.5 ± 0.2 ps د کفایتي ژوند سره د WS2 څخه ګرافین ته لیږدول کیږي.
په π-band کې د سوري د شمیر بدلول د پمپ-تحقیق ځنډ د فعالیت په توګه د ایکسپینینشنل فټ سره یوځای د 1.5 ± 0.2 ps په ژوند کې حاصل ورکوي.
په انځر کې د موندنو څخه. له 2 څخه تر 4 پورې، لاندې مایکروسکوپي انځور په WS2/graphene heterostructure کې د الټرا فاسټ چارج لیږد لپاره راڅرګندیږي (5 شکل). په 2 eV کې د WS2/graphene heterostructure Photoexcitation په غالب ډول د A-exciton په WS2 (انځور 5A) کې نفوس کوي. په ګرافین کې د ډیرایک نقطې په اوږدو کې اضافي بریښنایی حوصلې او همدارنګه د WS2 او ګرافین بانډونو ترمینځ په انرژي سره ممکنه ده مګر د پام وړ کم موثره ده. د WS2 په والینس بانډ کې د فوټو اکسیټ شوي سوري د ګرافین π-band څخه رامینځته شوي الکترونونو لخوا ډک شوي چې زموږ د لنډمهاله ریزولوشن (Fig. 5A) په پرتله په لنډ وخت کې دي. د WS2 په کنډکشن بانډ کې فوتو اکسایډ شوي الیکترونونه د ∼1 ps عمر لري (انځور 5B). په هرصورت، دا د ګرافین π-band کې سوري ډکولو لپاره ∼ 2 ps وخت نیسي (5B انځور). دا په ګوته کوي چې د WS2 کنډکشن بانډ او ګرافین π-band تر مینځ د مستقیم الکترون لیږد سربیره، اضافي آرامۍ لارې - ممکن د عیب حالتونو (26) له لارې - د بشپړ متحرکاتو پوهیدو لپاره باید په پام کې ونیول شي.
(A) په 2 eV کې د WS2 A-exciton سره د عکس العمل عکس العمل د WS2 کنډکشن بانډ ته الکترونونه داخلوي. د WS2 په والینس بانډ کې ورته سوري په سمدستي ډول د ګرافین π-بند څخه د الکترونونو لخوا ډکیږي. (B) د WS2 د کنډکشن بانډ کې فوتو اکسایډ شوي کیریرونه د ∼ 1 ps عمر لري. په ګرافین π-band کې سوري د ∼2 ps لپاره ژوند کوي، د اضافي توزیع کولو چینلونو اهمیت په ګوته کوي چې د ډش شوي تیر لخوا ښودل شوي. په (A) او (B) کې تور ډش شوي کرښې د کیمیاوي ظرفیت بدلون او بدلون په ګوته کوي. (C) په انتقالي حالت کې، د WS2 طبقه په منفي ډول چارج کیږي پداسې حال کې چې د ګرافین طبقه په مثبت ډول چارج کیږي. د ګردي قطبي ر lightا سره د سپن انتخابي جوش لپاره ، په WS2 کې فوتو اکسایډ شوي الیکټرانونه او په ګرافین کې ورته سوري تمه کیږي چې د سپن قطبي کیدو مخالف وښیې.
په انتقالي حالت کې، فوتو اکسایډ شوي الکترونونه د WS2 په کنډکشن بانډ کې اوسیږي پداسې حال کې چې فوتو اکسیټ شوي سوراخ د ګرافین په π-بند کې موقعیت لري (انځور 5C). دا پدې مانا ده چې د WS2 پرت په منفي ډول چارج شوی او د ګرافین پرت په مثبت ډول چارج شوی. دا د انتقالي چوټي بدلونونو (انځور 2)، د ګرافین پمپ-تحقیق سیګنال توازن (د 3 شکل منحنی 2 او 3)، د WS2 په والینس بانډ کې د سوري نشتوالی (منحنی 4 شکل 3) , همدارنګه د ګرافین π-band کې اضافي سوري (انځور. 4). د دې چارج څخه جلا شوي حالت ژوند موده ∼ 1 ps دی (منحنی 1 شکل 3).
ورته چارج څخه جلا شوي انتقالي حالتونه په اړونده وان der Waals heterostructures کې لیدل شوي چې د دوه مستقیم ګیپ سیمیکمډکټرونو څخه جوړ شوي د II بانډ الائنمینټ او staggered bandgap (27-32) سره. د فوتو اکسیټیشن وروسته، الکترونونه او سوري وموندل شول چې په چټکۍ سره د کنډکشن بانډ لاندې او د والینس بانډ پورتنۍ برخې ته، په ترتیب سره، چې د هیټروسټرکچر په مختلفو پرتونو کې موقعیت لري (27-32).
زموږ د WS2/graphene heterostructure په صورت کې، د دواړو الکترونونو او سوراخونو لپاره د انرژي خورا مناسب ځای د فلزي ګرافین پرت کې د فرمي په کچه دی. نو ځکه، یو څوک تمه لري چې دواړه الکترونونه او سوري په چټکۍ سره د ګرافین π-band ته لیږدول کیږي. په هرصورت، زموږ اندازه په واضح ډول ښیي چې د سوراخ لیږد (<200 fs) د الکترون لیږد (∼ 1 ps) څخه ډیر اغیزمن دی. موږ دا د WS2 نسبي انرژیکي ترتیب او د ګرافین بانډونو ته منسوب کوو لکه څنګه چې په شکل 1A کې څرګند شوي چې د الیکټران لیږد په پرتله د سوري لیږد لپاره خورا لوی وروستي وروستي حالتونه وړاندې کوي لکه څنګه چې پدې وروستیو کې اټکل شوی (14, 15). په اوسني حالت کې، د ∼2 eV WS2 bandgap فرض کړئ، د ګرافین ډیرایک نقطه او د توازن کیمیاوي پوټینشن په ترتیب سره د WS2 bandgap منځني څخه پورته په ترتیب سره ∼0.5 او ∼0.2 eV موقعیت لري، د الکترون سوراخ توازن ماتوي. موږ ګورو چې د سوري لیږد لپاره د موجود وروستي حالتونو شمیر د الکترون لیږد په پرتله ∼ 6 ځله لوی دی (اضافي توکي وګورئ) له همدې امله تمه کیږي چې د سوري لیږد د بریښنایی لیږد په پرتله ګړندی وي.
د مشاهده شوي الټرا فاسټ غیر متناسب چارج لیږد بشپړ مایکروسکوپیک عکس باید د اوربیټلونو ترمینځ اوورلیپ ته هم پام وکړي چې په WS2 کې د A-exciton څپې فعالیت تشکیلوي او په ترتیب سره د ګرافین π-band په ترتیب سره مختلف الیکټران - الکترون او د الکترون - فونون توزیع چینلونه پشمول هغه خنډونه چې د حرکت، انرژی، سپن، او سیډوسپین محافظت لخوا وضع شوي، د نفوذ اغیز د پلازما oscillations (33)، او همدارنګه د همغږي فونون oscillations د احتمالي بې ځایه کیدونکي جوش رول چې ممکن د چارج لیږد منځګړیتوب وکړي (34, 35). همدارنګه، یو څوک اټکل کولی شي چې ایا د چارج لیږد حالت د چارج لیږد excitons یا وړیا الکترون سوراخ جوړو څخه جوړ دی (اضافي توکي وګورئ). د دې مسلو روښانه کولو لپاره نور نظري څیړنې چې د اوسني مقالې له ساحې څخه بهر دي اړین دي.
په لنډیز کې، موږ په epitaxial WS2/graphene heterostructure کې د الټرا فاسټ انټر لیر چارج لیږد مطالعې لپاره tr-ARPES کارولی دی. موږ وموندله چې، کله چې په 2 eV کې د WS2 A-exciton سره په ریزونانس کې خوشحاله شو، د فوتو اکسیټ شوي سوراخ په چټکۍ سره د ګرافین طبقې ته لیږدول کیږي پداسې حال کې چې فوتو اکسایډ شوي الکترونونه د WS2 پرت کې پاتې کیږي. موږ دا حقیقت ته منسوب کړی چې د سوري لیږد لپاره د موجود وروستي حالتونو شمیر د بریښنایی لیږد په پرتله لوی دی. د چارج څخه جلا شوي انتقالي حالت ژوند موده ∼ 1 ps وموندل شوه. د سپن انتخابي آپټیکل حوصلې سره په ګډه د ګردي قطبي رڼا (22-25) په کارولو سره، لیدل شوي الټرا فاسټ چارج لیږد ممکن د سپن لیږد سره وي. په دې حالت کې، څیړل شوی WS2/ګرافین هیټروسټرکچر ممکن په ګرافین کې د مؤثره آپټیکل سپن انجیکشن لپاره وکارول شي چې پایله یې د نوي آپټوسپینټرونیک وسیلو رامینځته کیږي.
د ګرافین نمونې د SiCrystal GmbH څخه د 6H-SiC(0001) ویفرونو په سوداګریزو سیمی کنډکټینګ کې کرل شوي. د N-doped ویفرونه په محور کې وو چې د 0.5 ° څخه ښکته غلط شوي. د SiC سبسټریټ د هایدروجن سره ایچ شوی و ترڅو سکریچونه لرې کړي او منظم فلیټ چتونه ترلاسه کړي. پاکه او په اتومي ډول فلیټ سی - ختم شوی سطح بیا د 8 دقیقو (36) لپاره په 1300 ° C کې د ار اتموسفیر کې د نمونې انیل کولو سره ګرافیټ شوی. په دې توګه، موږ د کاربن یو واحد طبقه ترلاسه کړه چیرې چې هر دریم کاربن اتوم د SiC سبسټریټ (37) سره کوولنټ بانډ جوړ کړ. دا طبقه بیا د هایدروجن انټرکلیشن (38) له لارې په بشپړ ډول sp2-hybridized quasi free-standing hole-doped graphene باندې بدله شوه. دا نمونې د ګرافین/H-SiC(0001) په نوم یادیږي. ټوله پروسه د Aixtron څخه د سوداګریز تور جادو ودې خونې کې ترسره شوې. د WS2 وده په معیاري ګرم دیوال ریکټور کې د ټیټ فشار کیمیاوي بخارونو زیرمه کولو (39, 40) لخوا د WO3 او S پوډرونو په کارولو سره د 1:100 ډله ایز تناسب سره د مخکینیو په توګه ترسره شوې. د WO3 او S پوډر په ترتیب سره په 900 او 200 ° C کې ساتل شوي. د WO3 پوډر د سبسټریټ سره نږدې کیښودل شو. ارګون د 8 sccm جریان سره د بار وړونکي ګاز په توګه کارول کیده. په ریکټور کې فشار په 0.5 mbar کې ساتل شوی. نمونې د ثانوي الکترون مایکروسکوپي، د اټومي ځواک مایکروسکوپي، رامان، او فوتولومینیسیس سپیکٹروسکوپي، او همدارنګه د ټیټ انرژی الکترون توپیر سره مشخص شوي. دې اندازه کولو دوه مختلف WS2 واحد کرسټال ډومینونه په ګوته کړل چیرې چې یا هم ΓK- یا ΓK'- سمت د ګرافین پرت د ΓK- سمت سره سمون لري. د ډومین اړخ اوږدوالی د 300 او 700 nm ترمنځ توپیر درلود، او د WS2 ټول پوښښ نږدې ∼40٪ ته و، چې د ARPES تحلیل لپاره مناسب و.
د جامد ARPES تجربې د هیمیسفیریکل شنونکي (SPECS PHOIBOS 150) سره د چارج سره یوځای شوي وسیلې - کشف کونکي سیسټم په کارولو سره د بریښنایی انرژي او حرکت دوه اړخیزه کشف لپاره ترسره شوي. غیر قطبي، مونوکرومیک He Iα تابکاری (21.2 eV) د لوړ فلکس He discharge سرچینه (VG Scienta VUV5000) د ټولو عکس العمل تجربو لپاره کارول شوې. زموږ په تجربو کې انرژی او زاویه ریزولوشن په ترتیب سره د 30 meV او 0.3° (د 0.01 Å−1 سره مطابقت لري) څخه غوره وو. ټولې تجربې د خونې په حرارت کې ترسره شوې. ARPES یو ډیر سطحي حساس تخنیک دی. د WS2 او ګرافین پرت دواړو څخه د فوتو الیکټرانونو ایستلو لپاره، نمونې د WS2 نیمګړتیا پوښښ ∼40٪ سره کارول شوي.
د tr-ARPES ترتیب د 1-kHz ټایټینیم: سیفایر امپلیفیر (Coherent Legend Elite Duo) پراساس و. په ارګون کې د لوړ هارمونیک تولید لپاره د تولید بریښنا 2 mJ کارول شوې. په پایله کې خورا الټرا وایلیټ رڼا د 26-eV فوټون انرژی کې د 100-fs تحقیقاتي نبض تولیدونکي د ګریٹنگ مونوکرومټر څخه تیریږي. د امپلیفیر تولید بریښنا 8mJ یو نظری پیرامیټریک امپلیفیر ته لیږل شوی (HE-TOPAS د ر lightا تبادلې څخه). په 1-eV فوټون انرژي کې د سیګنال بیم د بیټا بیریم بوریټ کرسټال کې فریکونسۍ دوه چنده شوی ترڅو د 2-eV پمپ نبض ترلاسه کړي. د tr-ARPES اندازه کول د هیمیسفیریکل تحلیل کونکي (SPECS PHOIBOS 100) سره ترسره شوي. ټولیزه انرژي او لنډمهاله ریزولوشن په ترتیب سره 240 meV او 200 fs و.
د دې مقالې لپاره اضافي مواد په http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/20/eaay0761/DC1 کې شتون لري
دا د خلاص لاسرسي مقاله ده چې د کریټیو کامنز انتساب - غیر سوداګریز جواز شرایطو لاندې توزیع شوې ، کوم چې په هره وسیله کې د کارولو ، توزیع او بیا تولید اجازه ورکوي ، تر هغه چې پایله یې د سوداګریزې ګټې لپاره نه وي او په دې شرط چې اصلي کار په سمه توګه وي. حواله شوی
یادونه: موږ یوازې ستاسو د بریښنالیک آدرس غوښتنه کوو ترڅو هغه څوک چې تاسو یې پاڼه وړاندیز کوئ پوه شي چې تاسو غواړئ دوی یې وګورئ، او دا چې دا بې ځایه بریښنالیک نه دی. موږ هیڅ بریښنالیک آدرس نه اخلو.
دا پوښتنه د ازموینې لپاره ده چې ایا تاسو د انسان لیدونکي یاست او د اتوماتیک سپیم سپارلو مخه ونیسئ.
د سوین ایسچلیمن، انتونیو روسي، ماریانا چاویز-سروانتیس، رزوان کراوس، بینیټو آرنولدي، بنیامین سټادمولر، مارتین ایسکلیمن، سټیوین فورټي، فیلیپو فابري، کیملا کولیټي، اسابیلا ګیرز لخوا
موږ په WS2/graphene heterostructure کې د الټرا فاسټ چارج جلا کول ښکاره کوو چې ممکن په ګرافین کې د نظری سپن انجیکشن فعال کړي.
د سوین ایسچلیمن، انتونیو روسي، ماریانا چاویز-سروانتیس، رزوان کراوس، بینیټو آرنولدي، بنیامین سټادمولر، مارتین ایسکلیمن، سټیوین فورټي، فیلیپو فابري، کیملا کولیټي، اسابیلا ګیرز لخوا
موږ په WS2/graphene heterostructure کې د الټرا فاسټ چارج جلا کول ښکاره کوو چې ممکن په ګرافین کې د نظری سپن انجیکشن فعال کړي.
© 2020 د ساینس د پرمختګ لپاره امریکایی ټولنه. ټول حقونه خوندي دي. AAAS د HINARI، AGORA، OARE، CHORUS، CLOCKSS، CrossRef او COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548 شریک دی.
د پوسټ وخت: می-25-2020