Мо спектроскопияи бо вақт ва кунҷ ҳалшавандаи фотоэмиссия (tr-ARPES) -ро барои таҳқиқи интиқоли зарядҳои ултрасуръат дар гетероструктураи эпитаксиалӣ аз як қабати WS2 ва графен истифода мебарем. Ин гетероструктура бартариҳои нимноқили мустақимро бо пайвасти қавии спи-орбита ва таъсири мутақобилаи қавии рушноӣ-материя бо интиқолдиҳандагони нимметалии дорои массаи бемасс бо ҳаракати бениҳоят баланд ва мӯҳлати тӯлонии гардиш муттаҳид мекунад. Мо дарёфтем, ки пас аз аксбардорӣ дар резонанси A-exciton дар WS2, сӯрохиҳои ҳаяҷонбахш зуд ба қабати графен интиқол дода мешаванд, дар ҳоле ки электронҳои ҳаяҷонбахш дар қабати WS2 мемонанд. Ҳолати муваққатии аз заряд ҷудошуда муайян карда мешавад, ки умри ~1 ps дорад. Мо бозёфтҳои худро ба фарқиятҳо дар фазои парокандашавии фаза вобаста мекунем, ки дар натиҷаи ҳамоҳангии нисбии WS2 ва бандҳои графен, ки аз ҷониби ARPES-и баландсифат ошкор шудааст, ба вуҷуд омадааст. Дар якҷоягӣ бо ҳаяҷонбахши оптикии интихобӣ, гетероструктураи таҳқиқшудаи WS2/графен метавонад платформаи тазриқи самараноки оптикии спиниро ба графен таъмин кунад.
Мавҷудияти бисёр маводи гуногуни дученака имкон дод, ки гетероструктураҳои навтарини ниҳоят борик бо функсияҳои комилан нав дар асоси скрининги мутобиқшудаи диэлектрикӣ ва эффектҳои гуногуне, ки ба наздикӣ ба вуҷуд меоянд (1–3). Таҷҳизоти исботи принсипӣ барои барномаҳои оянда дар соҳаи электроника ва оптоэлектроника амалӣ карда шуданд (4-6).
Дар ин ҷо мо ба гетероструктураҳои эпитаксиалии ван дер Ваалс, ки аз якқабатаи WS2, нимноқили мустақим бо пайвасти қавии спи-орбита ва тақсимоти назарраси чархи сохтори банд аз сабаби шикастани симметрияи инверсия (7) ва графен якқабатаи нимметаллӣ иборатанд, тамаркуз мекунем. бо сохтори банди конусӣ ва ҳаракати бениҳоят баланди интиқолдиҳанда (8), ки дар SiC (0001) бо гидроген анҷом дода шудааст. Нишондодҳои аввалини интиқоли заряди ултрасуръат (9-15) ва эффектҳои пайвастшавии спи-орбита ба наздикӣ (16-18) WS2/графен ва гетероструктураҳои шабеҳро номзадҳои умедбахш барои барномаҳои ояндаи оптоэлектроникӣ (19) ва оптоспинтронӣ (20) мекунанд.
Мо кӯшиш кардем, ки роҳҳои истироҳатии ҷуфтҳои сӯрохиҳои электронии фотогенератсияшударо дар WS2 / графен бо спектроскопияи фотоэмиссияи аз рӯи вақт ва кунҷ ҳалшаванда (tr-ARPES) ошкор кунем. Бо ин мақсад, мо гетероструктураро бо импулсҳои насоси 2-эВ ба резонанси А-экситон дар WS2 (21, 12) ба ҳаяҷон меандозем ва фотоэлектронҳоро бо импульси дуюми зонди вақти таъхир дар энергияи фотон 26 эВ мебарорем. Мо энергияи кинетикӣ ва кунҷи эмиссияи фотоэлектронҳоро бо як анализатори нимсфера ҳамчун вазифаи таъхири насоси зонд муайян мекунем, то ба динамикаи интиқолдиҳандаи импулс, энергия ва вақт ҳал карда шавад. Энергия ва возеҳияти вақт мутаносибан 240 меВ ва 200 фс мебошад.
Натиҷаҳои мо далели мустақими интиқоли заряди ултрасуръатро байни қабатҳои ба таври эпитаксисӣ ҳамоҳангшуда пешниҳод мекунанд, ки нишондодҳои аввалро дар асоси усулҳои оптикӣ дар гетероструктураҳои ба таври дастӣ ҷамъшуда бо ҳамбастагии худсаронаи азимуталии қабатҳо тасдиқ мекунанд (9-15). Илова бар ин, мо нишон медиҳем, ки ин интиқоли пардохт хеле асимметрӣ аст. Андозаҳои мо ҳолати муваққатии қаблан мушоҳиданашудаи бо заряд ҷудошударо бо электронҳои фотоҳаяҷоншуда ва сӯрохиҳои дар қабати WS2 ва графен ҷойгиршуда ошкор мекунанд, ки тақрибан 1 ps зиндагӣ мекунанд. Мо бозёфтҳои худро аз рӯи фарқиятҳо дар фазои парокандакунии фаза барои интиқоли электронҳо ва сӯрохҳо, ки дар натиҷаи ҳамоҳангии нисбии WS2 ва бандҳои графен ба вуҷуд омадаанд, ки аз ҷониби ARPES-и баландсифат ошкор шудааст, шарҳ медиҳем. Дар якҷоягӣ бо ҳаяҷонбахши оптикии интихобӣ ва водӣ (22-25) гетероструктураҳои WS2 / графен метавонанд платформаи навро барои тазриқи самараноки спинҳои оптикии ултра тез ба графен таъмин кунанд.
Тасвири 1А андозагирии баландсифати ARPES-ро нишон медиҳад, ки бо лампаи гелии сохтори банд дар баробари ΓK-самти гетероструктураи эпитаксиалии WS2/графен ба даст оварда шудааст. Муайян карда мешавад, ки конуси Дирак сӯрохӣ дорад, ки нуқтаи Дирак аз потенсиали химиявии мувозинат то 0,3 эВ болотар ҷойгир аст. Қитъаи болоии банди валентии чархзании WS2 аз потенсиали кимиёвии мувозинат ~1,2 эВ камтар аст.
$A) Фотоҷараёни мувозинат қад-қади самти ΓK бо лампаи гелийии қутбнашуда чен карда мешавад. (B) Фотоҷараён барои таъхири манфии насоси зонд бо импулсҳои шадиди ултрабунафши р-поляризатсияшуда дар энергияи фотон 26 эВ чен карда мешавад. Хатҳои хокистарранг ва сурх мавқеъи профилҳои хатҳоро барои истихроҷи мавқеъҳои қуллаи муваққатӣ дар расми 2 нишон медиҳанд. (C) Тағйироти бо насос ба амал омадани фотоҷараёни 200 фс пас аз фотоэҳёншавӣ дар энергияи фотони насоси 2 эВ бо ҷараёни насос аз 2 мҶ/см2. Фоида ва талафоти фотоэлектронҳо мутаносибан бо рангҳои сурх ва кабуд нишон дода шудаанд. Қуттиҳо майдони ҳамгироиро барои пайҳои насос-зонд дар расми 3 нишон медиҳанд.
Тасвири 1B тасвири tr-ARPES-и сохтори банд дар наздикии WS2 ва нуқтаҳои графен K-ро бо импулсҳои шадиди ултрабунафши 100-fs дар энергияи фотон 26-эВ дар таъхири манфии насоси зонд пеш аз расидани набзи насос чен мекунад. Дар ин ҷо, тақсимоти чарх аз сабаби таназзули намуна ва мавҷудияти набзи насоси 2-эв, ки боиси васеъшавии заряди фазоӣ хусусиятҳои спектрӣ мегардад, ҳал карда намешавад. Дар расми 1С тағиротҳои аз насос ба амал омадани фотоҷараён нисбат ба расми 1В дар вақти таъхири насоси зонд 200 фс нишон дода шудааст, ки сигнали зонд ба максималии худ мерасад. Рангҳои сурх ва кабуд мутаносибан фоида ва талафоти фотоэлектронро нишон медиҳанд.
Барои муфассалтар таҳлил кардани ин динамикаи бой, мо аввал мавқеъҳои қуллаи муваққатии банди валентии WS2 ва графи π-ро дар баробари хатҳои рахнашуда дар расми 1B, тавре ки дар Маводҳои иловагӣ муфассал шарҳ дода шудааст, муайян мекунем. Мо дарёфтем, ки банди валентии WS2 90 меВ боло (расми 2А) ва графен π-банд ба 50 меВ поин меравад (расми 2В). Давомнокии экспоненсиалии ин тағиротҳо барои банди валентии WS2 1,2 ± 0,1 ps ва барои графен π-банд 1,7 ± 0,3 ps муайян карда мешавад. Ин гузаришҳои баландтарин далели аввалин боркунии муваққатии ду қабатро медиҳанд, ки дар он заряди иловагии мусбат (манфӣ) энергияи ҳатмии ҳолати электрониро зиёд (кам) мекунад. Аҳамият диҳед, ки болоравии банди валентии WS2 барои сигнали барҷастаи насос-зонд дар минтақае, ки бо қуттии сиёҳ дар расми 1C ишора шудааст, масъул аст.
Тағйирёбии мавқеи қуллаи банди валентии WS2 (A) ва графен π-банд (B) ҳамчун функсияи таъхири насос дар якҷоягӣ бо мувофиқатҳои экспоненсиалӣ (хатҳои ғафс). Давомнокии гузариш WS2 дар (A) 1,2 ± 0,1 ps аст. Давомнокии тағирёбии графен дар (B) 1,7 ± 0,3 ps аст.
Минбаъд, мо сигнали зонд-насосро ба минтақаҳои бо қуттиҳои ранга дар расми 1С нишондодашуда муттаҳид месозем ва ҳисобҳои ҳосилшударо ҳамчун функсияи таъхири насоси зонд дар расми 3 тасвир мекунем. Каҷи 1 дар расми 3 динамикаи интиқолдиҳандагони фотоҳаяҷонбахш, ки ба поёни банди гузарониши қабати WS2 наздиканд, бо давомнокии умри 1,1 ± 0,1 ps, ки аз мувофиқати экспоненсиалӣ ба додаҳо ба даст оварда шудаанд (ниг. ба маводи иловагӣ).
Изҳои насос-зонд ҳамчун функсияи таъхир, ки дар натиҷаи интегратсияи фотоҷараён дар майдони бо қуттиҳои дар расми 1С нишондодашуда ба даст оварда шудаанд. Хатҳои ғафси экспоненсиалӣ ба маълумот мувофиқат мекунанд. Каҷ (1) Популяцияи интиқолдиҳандаи муваққатӣ дар банди интиқоли WS2. Каҷ (2) Сигнали зонд-насоси π-банди графен аз потенсиали химиявии мувозинат. Каҷ (3) Сигнали зонд-насоси π-банди графен аз потенсиали химиявии мувозинат. Каҷ (4) Сигнали холиси насоси зонд дар банди валентии WS2. Давомнокии умр 1,2 ± 0,1 ps дар (1), 180 ± 20 fs (фоида) ва ~2 ps (талаф) дар (2) ва 1,8 ± 0,2 ps дар (3) муайян карда мешавад.
Дар каҷҳои 2 ва 3-и расми 3, мо сигнали насос-зонди графи π-бандро нишон медиҳем. Мо мефаҳмем, ки афзоиши электронҳо аз потенсиали химиявии мувозинат (қаҷи 2 дар расми 3) нисбат ба талафоти электронҳо дар потенсиали химиявии мувозинат (1,8 ± 0,2 пс дар каҷи 3) хеле кӯтоҳтар аст (180 ± 20 фс) Расми 3). Минбаъд, афзоиши ибтидоии фотоҷараён дар каҷи 2-и расми 3 муайян карда мешавад, ки дар t = 400 fs бо умри ~2 пс ба талафот табдил меёбад. Асимметрия байни фоида ва талафот дар сигнали зонд-насоси графени моноқабати пӯшонидашуда мавҷуд нест (ниг. ба расми S5 дар Маводҳои иловагӣ), ки нишон медиҳад, ки асимметрия натиҷаи пайвастани байниқабатҳо дар гетероструктураи WS2/графен аст. Мушоҳидаи фоидаи кӯтоҳмуддат ва талафоти тӯлонӣ мутаносибан болотар ва поёнтар аз потенсиали кимиёвии мувозинат нишон медиҳад, ки электронҳо ҳангоми аксбардории гетероструктура аз қабати графен самаранок хориҷ карда мешаванд. Дар натиҷа, қабати графен заряди мусбат мешавад, ки ин бо афзоиши энергияи пайвасти π-банд, ки дар расми 2B пайдо шудааст, мувофиқ аст. Пастшавии банди π думи энергияи баланди таќсимоти мувозинати Ферми-Диракро аз болои потенсиали химиявии мувозинат дур мекунад, ки ин ќисман таѓйирёбии аломати сигнали зондро дар каљи 2-и расми 3 мефањмонад. дар зер нишон диҳед, ки ин таъсир бо талафоти муваққатии электронҳо дар π-банд боз ҳам зиёд мешавад.
Ин сенария аз ҷониби сигнали холиси насоси зондии банди валентии WS2 дар каҷи 4-и расми 3 дастгирӣ карда мешавад. Ин маълумотҳо бо роҳи муттаҳид кардани ҳисобҳо дар майдони аз ҷониби қуттии сиёҳ дар расми 1B додашуда, ки электронҳои фотоэнергетикаро аз банди валентӣ дар ҳама таъхирҳои насос-санд. Дар дохили сатрҳои хатогиҳои таҷрибавӣ, мо барои мавҷудияти сӯрохиҳо дар банди валентии WS2 барои ҳар гуна таъхири насоси зонд ягон нишона намеёбем. Ин нишон медиҳад, ки пас аз аксбардорӣ ин сӯрохиҳо дар муқоиса бо қарори муваққатии мо зуд пур карда мешаванд.
Барои исботи ниҳоии фарзияи ҷудошавии зарядҳои ултрасуръат дар гетероструктураи WS2/графен, мо шумораи сӯрохиҳои ба қабати графен интиқолшударо муайян мекунем, ки дар Маводҳои иловагӣ муфассал тавсиф карда шудаанд. Хулоса, тақсимоти электронии муваққатии π-банд бо тақсимоти Ферми-Дирак муҷаҳҳаз карда шудааст. Пас аз он шумораи сӯрохиҳо аз рӯи арзишҳои ҳосилшуда барои потенсиали химиявии муваққатӣ ва ҳарорати электронӣ ҳисоб карда шуд. Натиҷа дар расми 4 нишон дода шудааст. Мо дарёфтем, ки шумораи умумии ~5 × 1012 сӯрохи/см2 аз WS2 ба графен бо давомнокии экспоненсиалии 1,5 ± 0,2 ps интиқол дода мешавад.
Тағйир додани шумораи сӯрохиҳо дар π-банд ҳамчун функсияи таъхири насоси зонд дар якҷоягӣ бо мувофиқати экспоненсиалӣ, ки умри 1,5 ± 0,2 ps медиҳад.
Аз бозёфтҳо дар расм. 2 то 4, тасвири микроскопии зерин барои интиқоли заряди ултратез дар гетероструктураи WS2/графен пайдо мешавад (расми 5). Фотохезиши гетероструктураи WS2/графен дар 2 эВ бартаридошта А-экситонро дар WS2 пур мекунад (расми 5А). Барангезишҳои электронии иловагӣ дар саросари нуқтаи Дирак дар графен, инчунин байни WS2 ва бандҳои графен аз ҷиҳати энергетикӣ имконпазиранд, аммо ба таври назаррас камтар самаранок мебошанд. Сӯрохиҳои фотоҳаяҷоншуда дар банди валентии WS2 аз ҷониби электронҳое, ки аз графен π-банд сарчашма мегиранд, дар миқёси кӯтоҳ дар муқоиса бо қарори муваққатии мо пур карда мешаванд (расми 5А). Электронҳои фотоҳаяҷоншуда дар банди ноқили WS2 умри ~1 ps доранд (расми 5Б). Бо вуҷуди ин, барои пур кардани сӯрохиҳои графен π-банд тақрибан 2 ps лозим аст (расми 5В). Ин нишон медиҳад, ки ба ғайр аз интиқоли мустақими электронҳо байни банди гузариши WS2 ва графен π, роҳҳои иловагии истироҳат - эҳтимол тавассути ҳолати норасоиҳо (26) - барои фаҳмидани динамикаи пурра бояд баррасӣ карда шаванд.
$A) Фотохавасмандкунӣ дар резонанси WS2 A-экситон дар 2 эВ электронҳоро ба банди гузарониши WS2 ворид мекунад. Сӯрохиҳои мувофиқ дар банди валентии WS2 аз ҷониби электронҳо аз графен π-банд фавран пур карда мешаванд. (B) Интиќолдињандагони фотоњаяљоншуда дар банди ноќили WS2 умри ~1 ps доранд. Сӯрохиҳо дар графен π-банд барои ~2 ps зиндагӣ мекунанд, ки аҳамияти каналҳои парокандаи иловагиро нишон медиҳанд, ки бо тирҳои рахнашуда нишон дода шудаанд. Хатҳои хати сиёҳ дар (A) ва (B) тағирёбии банд ва тағирёбии потенсиали химиявиро нишон медиҳанд. (C) Дар ҳолати муваққатӣ, қабати WS2 заряди манфӣ дорад, дар ҳоле ки қабати графен мусбат заряднок аст. Интизор меравад, ки барои ҳаяҷонбахши интихобӣ бо нури қутбшудаи даврашакл, электронҳои фотоҳаяҷоншуда дар WS2 ва сӯрохиҳои мувофиқ дар графен поляризатсияи спинии муқобилро нишон медиҳанд.
Дар ҳолати муваққатӣ, электронҳои фотоҳаяҷоншуда дар банди гузарониши WS2, дар ҳоле ки сӯрохиҳои ҳаяҷонбахш дар π-банди графен ҷойгиранд (расми 5С). Ин маънои онро дорад, ки қабати WS2 манфӣ ва қабати графен мусбат заряднок аст. Ин ба тағирёбии қуллаҳои муваққатӣ (расми 2), асимметрияи сигнали насоси графен (қаҷҳои 2 ва 3-и расми 3), набудани сӯрохиҳо дар банди валентии WS2 (қаҷи 4 Расми 3) рост меояд. , инчунин сурохихои иловагии графен π-банд (расми 4). Давомнокии умри ин ҳолати аз заряд ҷудошуда ~1 ps аст (қаҷи 1 Расми 3).
Ҳолатҳои гузариши шабеҳи аз заряд ҷудошуда дар гетероструктураҳои марбут ба ван дер Ваалс мушоҳида карда шудаанд, ки аз ду нимноқилҳои мустақим бо ҳамбастагии бандҳои навъи II ва бандҳои зинадор сохта шудаанд (27–32). Пас аз фотохезиши электронҳо ва сӯрохиҳо муайян карда шуд, ки мутаносибан ба поёни банди ноқилӣ ва ба болои банди валентӣ, ки дар қабатҳои гуногуни гетероструктура ҷойгиранд, босуръат ҳаракат мекунанд (27–32).
Дар мавриди гетероструктураи WS2/графени мо, макони аз ҷиҳати энергетикӣ мусоидтарин ҳам барои электронҳо ва ҳам сӯрохиҳо дар сатҳи Ферми дар қабати графени металлӣ аст. Аз ин рӯ, интизор шудан мумкин аст, ки ҳам электронҳо ва ҳам сӯрохҳо ба графен π-банд зуд интиқол дода мешаванд. Аммо, андозагириҳои мо ба таври возеҳ нишон медиҳанд, ки интиқоли сӯрохиҳо (<200 fs) нисбат ба интиқоли электронҳо (~1 ps) хеле самараноктар аст. Мо инро ба ҳамбастагии нисбии энергетикии WS2 ва бандҳои графен, ки дар расми 1А нишон дода шудааст, нисбат медиҳем, ки шумораи бештари ҳолатҳои ниҳоии дастрасро барои интиқоли сӯрохҳо дар муқоиса бо интиқоли электрон, ки ба наздикӣ пешбинӣ шудааст (14, 15) пешниҳод мекунад. Дар ҳолати ҳозира, бо фарз кардани фосилаи ~2 эВ WS2, нуқтаи графен Дирак ва потенсиали химиявии мувозинат мутаносибан аз мобайни бандҳои WS2 ∼0,5 ва ~0,2 эВ болотар ҷойгир шуда, симметрияи сӯрохиҳои электрониро вайрон мекунанд. Мо мефаҳмем, ки шумораи ҳолатҳои ниҳоии интиқоли сӯрохиҳо нисбат ба интиқоли электронҳо тақрибан 6 маротиба зиёдтар аст (ниг. Ба Маводҳои иловагӣ), аз ин рӯ интиқоли сӯрохҳо нисбат ба интиқоли электронҳо тезтар аст.
Тасвири мукаммали микроскопии интиқоли зарядҳои асимметрии ултрасуръати мушоҳидашуда, аммо бояд ҳамбастагии байни орбиталҳоеро, ки функсияи мавҷи A-exciton дар WS2 ва графен π-бандро ташкил медиҳанд, мутаносибан, парокандашавии гуногуни электрон-электрон ва электрон-фононро баррасӣ кунад. каналҳо, аз ҷумла маҳдудиятҳое, ки аз ҷониби импульс, энергия, спин ва псевдоспин нигоҳ дошта мешаванд, таъсири ларзишҳои плазма (33), инчунин нақши барангезандаи эҳтимолии ларзишҳои когерентии фонон, ки метавонанд дар интиқоли заряд миёнаравӣ кунанд (34, 35) . Инчунин, тахмин кардан мумкин аст, ки ҳолати интиқоли заряди мушоҳидашуда аз экситонҳои интиқоли заряд ё ҷуфтҳои электронии озод иборат аст (ниг. ба Маводҳои иловагӣ). Тадқиқотҳои назариявии минбаъда, ки аз доираи мақолаи мазкур берунанд, барои равшан кардани ин масъалаҳо заруранд.
Хулоса, мо tr-ARPES-ро барои омӯзиши интиқоли зарядҳои ултрасуръати байниқабатӣ дар гетероструктураи эпитаксиалии WS2/графен истифода бурдем. Мо дарёфтем, ки ҳангоми ҳаяҷон дар резонанси A-экситони WS2 дар 2 эВ сӯрохиҳои фотоҳаяҷоншуда зуд ба қабати графен интиқол дода мешаванд, дар ҳоле ки электронҳои ҳаяҷонбахш дар қабати WS2 мемонанд. Мо инро ба он рабт додем, ки шумораи ҳолатҳои ниҳоӣ барои интиқоли сӯрохҳо нисбат ба интиқоли электронҳо зиёдтар аст. Давомнокии ҳолати муваққатии аз заряд ҷудошуда ~1 ps муайян карда шуд. Дар якҷоягӣ бо барангезиши оптикии интихобӣ бо истифода аз нури қутбшудаи даврашакл (22-25), интиқоли заряди ултрасуръати мушоҳидашуда метавонад бо интиқоли чарх ҳамроҳ шавад. Дар ин ҳолат, гетероструктураи таҳқиқшудаи WS2/графен метавонад барои тазриқи самарабахши оптикии чарх ба графен истифода шавад, ки дар натиҷа дастгоҳҳои нави оптоспинтронӣ ба вуҷуд меоянд.
Намунаҳои графен дар вафли нимноқили тиҷории 6H-SiC(0001) аз SiCrystal GmbH парвариш карда шуданд. Вафли N-допшуда дар меҳвар бо буриши нодуруст аз 0,5 ° камтар буданд. Субстрати SiC бо гидроген канда шуд, то харошиданро нест кунад ва террасҳои мунтазами ҳамвор ба даст орад. Пас аз он сатҳи тоза ва аз ҷиҳати атомӣ ҳамвори Si-томишуда бо роҳи тоза кардани намуна дар атмосфераи Ар дар 1300 ° C барои 8 дақиқа графитизатсия карда шуд (36). Бо ин роҳ, мо як қабати ягонаи карбон ба даст овардем, ки дар он ҳар як атоми сеюми карбон бо субстрати SiC пайванди ковалентиро ташкил медод (37). Пас аз он, ин қабат тавассути интеркалатсияи гидроген ба графен квази-гибридии sp2 мубаддал шуд (38). Ин намунаҳо ҳамчун graphene / H-SiC (0001) номида мешаванд. Тамоми раванд дар палатаи тиҷоратии Black Magic аз Aixtron гузаронида шуд. Афзоиши WS2 дар реактори стандартии девори гарм тавассути таҳшин кардани буғи кимиёвии фишори паст (39, 40) бо истифода аз хокаҳои WO3 ва S бо таносуби массаи 1:100 ҳамчун прекурсорҳо анҷом дода шуд. Хокаҳои WO3 ва S мутаносибан дар 900 ва 200 ° C нигоҳ дошта шуданд. Хокаи WO3 дар наздикии субстрат ҷойгир карда шуд. Аргон ҳамчун гази интиқолдиҳанда бо ҷараёни 8 sccm истифода мешуд. Фишор дар реактор дар 0,5 мбар нигох дошта шуд. Намунаҳо бо микроскопияи электронии дуюм, микроскопияи қувваи атомӣ, Раман ва спектроскопияи фотолюминесцентӣ, инчунин дифраксияи электронии кам энергия тавсиф карда шуданд. Ин андозагирӣ ду доменҳои гуногуни яккристаллии WS2-ро ошкор карданд, ки дар онҳо ΓK- ё ΓK'-самти бо ΓK-самти қабати графен мувофиқат мекунанд. Дарозии паҳлӯи домен аз 300 то 700 нм фарқ мекард ва фарогирии умумии WS2 тақрибан то ~40% буд, ки барои таҳлили ARPES мувофиқ аст.
Таҷрибаҳои статикии ARPES бо як анализатори нимферикӣ (SPECS PHOIBOS 150) бо истифода аз системаи детектори бо заряд пайвастшуда барои муайянкунии дученакаи энергия ва импулс анҷом дода шуданд. Радиатсияи ғайриқутбӣ, монохроматии He Iα (21,2 эВ) манбаи разряди баланди He (VG Scienta VUV5000) барои ҳама таҷрибаҳои фотоэмиссия истифода шудааст. Энергия ва ҳалли кунҷӣ дар таҷрибаҳои мо мутаносибан аз 30 меВ ва 0,3 ° (ба 0,01 Å−1) беҳтар буд. Ҳама таҷрибаҳо дар ҳарорати хонагӣ гузаронида шуданд. ARPES як усули бениҳоят ҳассос ба рӯи замин аст. Барои баровардани фотоэлектронҳо ҳам аз қабати WS2 ва ҳам қабати графен, намунаҳо бо фарогирии нопурраи WS2 ~ 40% истифода шуданд.
Танзими tr-ARPES ба як пурқувваткунандаи 1 кГц Titanium: Sapphire (Coherent Legend Elite Duo) асос ёфтааст. 2 мҶ қувваи баромад барои тавлиди гармоникаи баланд дар аргон истифода шудааст. Нури шадиди ултрабунафш аз як монохроматори торӣ гузашт, ки импулсҳои зондӣ 100-fs дар энергияи фотон 26-эВ тавлид мекунад. 8mJ қувваи баромади щуввазиёдкунӣ ба як щуввазиёдкунии параметрии оптикӣ фиристода шуд (HE-TOPAS аз Conversion Light). Шуои сигнал дар энергияи фотон 1-эВ дар кристалл борати бета барий барои ба даст овардани импулсҳои насоси 2-эв басомад дучанд карда шуд. Андозагирии tr-ARPES бо анализатори нимсфера (SPECS PHOIBOS 100) анҷом дода шуд. Энергияи умумӣ ва ҳалли муваққатӣ мутаносибан 240 меВ ва 200 фс буд.
Маводи иловагӣ барои ин мақола дар http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/20/eaay0761/DC1 дастрас аст.
Ин мақолаи дастрасии кушода аст, ки тибқи шартҳои иҷозатномаи Creative Commons Attribution-NonCommercial паҳн карда мешавад, ки ба истифода, паҳнкунӣ ва дубора тавлид дар ҳама гуна васоити ахбори омма иҷозат медиҳад, ба шарте ки истифодаи натиҷа ба манфиати тиҷоратӣ набошад ва ба шарте ки кори аслӣ дуруст бошад оварда шудааст.
ЭЗОҲ: Мо танҳо суроғаи почтаи электронии шуморо талаб мекунем, то шахсе, ки шумо саҳифаро тавсия медиҳед, бидонад, ки шумо мехоҳед онро бубинед ва ин паёми номатлуб нест. Мо ягон суроғаи почтаи электрониро сабт намекунем.
Ин савол барои санҷидани он аст, ки оё шумо меҳмони инсон ҳастед ё не ва пешгирӣ кардани ирсоли спамҳои автоматӣ.
Свен Эслиман, Антонио Росси, Мариана Чавес-Сервантес, Разван Краузе, Бенито Арнолди, Бенҷамин Стадмюллер, Мартин Эслиман, Стивен Форти, Филиппо Фаббри, Камилла Колетти, Изабелла Гиерс
Мо дар гетероструктураи WS2/графен ҷудошавии зарядҳои ултра тезро ошкор мекунем, ки эҳтимолан тазриқи оптикии чархро ба графен фароҳам меорад.
Свен Эслиман, Антонио Росси, Мариана Чавес-Сервантес, Разван Краузе, Бенито Арнолди, Бенҷамин Стадмюллер, Мартин Эслиман, Стивен Форти, Филиппо Фаббри, Камилла Колетти, Изабелла Гиерс
Мо дар гетероструктураи WS2/графен ҷудошавии зарядҳои ултра тезро ошкор мекунем, ки эҳтимолан тазриқи оптикии чархро ба графен фароҳам меорад.
© 2020 Ассотсиатсияи Амрико оид ба пешрафти илм. Ҳамаи ҳуқуқ маҳфуз аст. AAAS шарики HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef ва COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548 мебошад.
Вақти фиристодан: 25 май-2020