Bir qatlamli WS2 va grafendan tashkil topgan epitaksial geterostrukturada o'ta tez zaryad o'tkazilishini tekshirish uchun biz vaqt va burchak bilan ajraladigan fotoemissiya spektroskopiyasidan (tr-ARPES) foydalanamiz. Ushbu heterostruktura to'g'ridan-to'g'ri bo'shliqli yarimo'tkazgichning afzalliklarini kuchli spin-orbitali ulanishi va kuchli yorug'lik-materiya o'zaro ta'siri bilan juda yuqori harakatchanlik va uzoq aylanish muddatiga ega bo'lgan massasiz tashuvchilarni birlashtiradi. Biz shuni aniqlaymizki, WS2 da A-qo'zg'alish rezonansida fotoqo'zg'alishdan so'ng, fotoqo'zg'aluvchi teshiklar tezda grafen qatlamiga o'tadi, fotoqo'zg'aluvchi elektronlar esa WS2 qatlamida qoladi. Olingan zaryaddan ajratilgan vaqtinchalik holat ~1 ps xizmat qilish muddatiga ega ekanligi aniqlandi. Biz topilmalarimizni yuqori aniqlikdagi ARPES tomonidan aniqlangan WS2 va grafen diapazonlarining nisbiy hizalanishidan kelib chiqqan tarqalish fazasidagi farqlar bilan bog'laymiz. Spin-selektiv optik qo'zg'alish bilan birgalikda, tekshirilgan WS2 / grafen geterostrukturasi grafenga samarali optik spinni kiritish uchun platformani ta'minlashi mumkin.
Ko'p turli xil ikki o'lchovli materiallarning mavjudligi moslashtirilgan dielektrik skrining va turli xil yaqinlikdan kelib chiqadigan effektlar (1-3) asosida mutlaqo yangi funktsiyalarga ega bo'lgan yangi, nihoyatda nozik heterostrukturalarni yaratish imkoniyatini ochdi. Kelajakda elektronika va optoelektronika sohasida qo'llanilishini isbotlovchi printsipial qurilmalar amalga oshirildi (4-6).
Bu erda biz monoqatlam WS2, kuchli spin-orbitali bog'lanishga ega bo'lgan to'g'ridan-to'g'ri bo'shliqli yarimo'tkazgich va singan inversiya simmetriyasi (7) tufayli tarmoqli strukturasining katta spinli bo'linishi va yarim metall bo'lgan mono qatlamli grafendan iborat epitaksial van der Waals geterostrukturalariga e'tibor qaratamiz. konusning tarmoqli tuzilishi va juda yuqori tashuvchining harakatchanligi (8), vodorod bilan yakunlangan SiC (0001). Zaryadning o'ta tez o'tkazuvchanligi (9-15) va yaqinlikdan kelib chiqadigan spin-orbitali ulanish effektlari (16-18) uchun birinchi ko'rsatkichlar WS2 / grafen va shunga o'xshash heterostrukturalarni kelajakdagi optoelektronik (19) va optospintronik (20) ilovalari uchun istiqbolli nomzodlar qiladi.
Biz WS2/grafendagi fotogeneratsiyalangan elektron-teshik juftlarining dam olish yo'llarini vaqt va burchak bilan hal qilingan fotoemissiya spektroskopiyasi (tr-ARPES) yordamida ochib berishga kirishdik. Shu maqsadda biz WS2 (21, 12) da A-eksitoniga rezonanslovchi 2-eV nasos impulslari bilan geterostrukturani qo'zg'atamiz va 26-eV foton energiyasida ikkinchi vaqt kechiktirilgan zond pulsi bilan fotoelektronlarni chiqaramiz. Impuls, energiya va vaqt bilan ajraladigan tashuvchining dinamikasiga kirish uchun biz yarim sharsimon analizator yordamida fotoelektronlarning kinetik energiyasi va emissiya burchagini nasos-zondni kechiktirish funktsiyasi sifatida aniqlaymiz. Energiya va vaqt o'lchamlari mos ravishda 240 meV va 200 fs ni tashkil qiladi.
Natijalarimiz epitaksial tekislangan qatlamlar o'rtasida zaryadning o'ta tez o'tishi uchun to'g'ridan-to'g'ri dalillarni taqdim etadi, bu qatlamlarning o'zboshimchalik bilan azimutal hizalanishi bilan o'xshash qo'lda yig'ilgan heterostrukturalarda to'liq optik usullarga asoslangan birinchi ko'rsatkichlarni tasdiqlaydi (9-15). Bundan tashqari, biz ushbu zaryad o'tkazish juda assimetrik ekanligini ko'rsatamiz. Bizning o'lchovlarimiz, mos ravishda, WS2 va grafen qatlamida joylashgan, taxminan 1 ps uchun yashaydigan, foto qo'zg'atilgan elektronlar va teshiklar bilan oldindan kuzatilmagan zaryaddan ajratilgan vaqtinchalik holatni ko'rsatadi. Biz topilmalarimizni yuqori aniqlikdagi ARPES tomonidan aniqlangan WS2 va grafen diapazonlarining nisbiy hizalanishidan kelib chiqqan elektron va teshiklarni uzatish uchun tarqalish fazasi bo'shlig'idagi farqlar nuqtai nazaridan izohlaymiz. Spin va vodiy selektiv optik qo'zg'alish (22-25) bilan birgalikda WS2/grafen geterostrukturalari grafenga samarali ultratez optik spinni kiritish uchun yangi platformani ta'minlashi mumkin.
Shakl 1A epitaksial WS2 / grafen heterostrukturasining DK-yo'nalishi bo'ylab tarmoqli strukturasining geliy lampasi bilan olingan yuqori aniqlikdagi ARPES o'lchovini ko'rsatadi. Dirak konusining teshik bilan qoplanganligi aniqlandi, Dirak nuqtasi muvozanat kimyoviy potentsialidan ~0,3 eV yuqorida joylashgan. Split WS2 valentlik zonasining yuqori qismi muvozanat kimyoviy potentsialidan ~1,2 eV past ekanligi aniqlandi.
(A) Qutblanmagan geliy lampasi bilan DK yo‘nalishi bo‘yicha o‘lchangan muvozanatli fototok. (B) 26-eV foton energiyasida p-polyarizatsiyalangan ekstremal ultrabinafsha impulslar bilan o'lchanadigan salbiy nasos-zond kechikishi uchun fototok. Chiziqli kulrang va qizil chiziqlar 2-rasmdagi vaqtinchalik cho'qqi pozitsiyalarini olish uchun ishlatiladigan chiziq profillarining holatini belgilaydi. (C) Nasos oqimining 2 eV bo'lgan nasos foton energiyasida fotoqo'zg'alishdan so'ng 200 fs dan keyin fototokning nasos tomonidan induktsiyalangan o'zgarishi. 2 mJ/sm2. Fotoelektronlarning daromadi va yo'qolishi mos ravishda qizil va ko'k rangda ko'rsatilgan. Qutilar 3-rasmda ko'rsatilgan nasos-zond izlari uchun integratsiya maydonini ko'rsatadi.
1B-rasmda WS2 ga yaqin tarmoqli strukturasining tr-ARPES surati va nasos pulsi kelishidan oldin 26 eV foton energiyasida 100 fs ekstremal ultrabinafsha impulslari bilan o'lchangan grafen K nuqtalari ko'rsatilgan. Bu erda namunaning degradatsiyasi va 2-eV nasos pulsining mavjudligi sababli spinning bo'linishi hal etilmaydi, bu esa spektral xususiyatlarning kosmik zaryadining kengayishiga olib keladi. 1C-rasmda nasos-zond signali maksimal darajaga yetgan 200 fs nasos-zond kechikishida 1B-rasmga nisbatan fototokning nasos tomonidan induktsiya qilingan o'zgarishlari ko'rsatilgan. Qizil va ko'k ranglar mos ravishda fotoelektronlarning daromad va yo'qolishini ko'rsatadi.
Ushbu boy dinamikani batafsilroq tahlil qilish uchun biz birinchi navbatda qo'shimcha materiallarda batafsil bayon qilinganidek, 1B-rasmdagi kesilgan chiziqlar bo'ylab WS2 valentlik diapazoni va grafen p-bandining vaqtinchalik tepalik pozitsiyalarini aniqlaymiz. Biz WS2 valentlik diapazoni 90 meV ga yuqoriga siljishini aniqlaymiz (2A-rasm) va grafen p-bandi 50 meV ga pastga siljiydi (2B-rasm). Ushbu siljishlarning eksponensial umri WS2 valentlik zonasi uchun 1,2 ± 0,1 ps va grafen p-tasodi uchun 1,7 ± 0,3 ps ekanligi aniqlandi. Ushbu eng yuqori siljishlar ikki qatlamning vaqtinchalik zaryadlanishining birinchi dalilini beradi, bu erda qo'shimcha musbat (salbiy) zaryad elektron holatlarning bog'lanish energiyasini oshiradi (kamaytiradi). Shuni esda tutingki, WS2 valentlik diapazoni yuqoriga ko'tarilishi 1C-rasmdagi qora quti bilan belgilangan sohada taniqli nasos-zond signali uchun javobgardir.
WS2 valentlik diapazoni (A) va grafen p-bandining (B) tepalik holatidagi o'zgarishlar eksponensial moslashishlar (qalin chiziqlar) bilan birga nasos-zondni kechiktirish funktsiyasi sifatida. (A) dagi WS2 o'zgarishining ishlash muddati 1,2 ± 0,1 ps. (B) dagi grafen siljishining ishlash muddati 1,7 ± 0,3 ps.
Keyinchalik, biz nasos-zond signalini 1C-rasmdagi rangli qutilar bilan ko'rsatilgan maydonlar bo'ylab birlashtiramiz va natijada olingan sonlarni 3-rasmdagi nasos-zondning kechikishi funktsiyasi sifatida chizamiz. 3-rasmdagi 1-egri chiziq dinamikasini ko'rsatadi. dan olingan 1,1 ± 0,1 ps xizmat muddati bilan WS2 qatlamining o'tkazuvchanlik zonasining pastki qismiga yaqin bo'lgan fotohayajonlangan tashuvchilar. ma'lumotlarga eksponentsial moslik (Qo'shimcha materiallarga qarang).
1C-rasmdagi qutilar bilan ko'rsatilgan maydon bo'ylab fototokni integratsiyalash natijasida olingan kechikish funktsiyasi sifatida nasos-zond izlari. Qalin chiziqlar ma'lumotlarga eksponensial mos keladi. Egri chiziq (1) WS2 ning o'tkazuvchanlik zonasida vaqtinchalik tashuvchi populyatsiyasi. Egri chiziq (2) Muvozanat kimyoviy potentsialidan yuqori bo'lgan grafenning p-bandining nasos-zond signali. Egri chiziq (3) Muvozanat kimyoviy potentsial ostidagi grafenning p-bandining nasos-zond signali. Egri chiziq (4) WS2 valentlik zonasida aniq nasos-zond signali. Ishlash muddati (1) da 1,2 ± 0,1 ps, (2) da 180 ± 20 fs (daromad) va ~2 ps (yo'qotish) va (3) da 1,8 ± 0,2 ps ekanligi aniqlandi.
3-rasmning 2 va 3 egri chiziqlarida grafen p-bandining nasos-zond signalini ko'rsatamiz. Elektronlarning muvozanat kimyoviy potentsialidan (3-rasmdagi 2-egri chiziqdan) yuqori bo'lgan ortishi, muvozanat kimyoviy potentsialidan pastroq bo'lgan elektronlarning yo'qolishi bilan solishtirganda (3-egri chiziqda 1,8 ± 0,2 ps) ancha qisqaroq (180 ± 20 fs) xizmat qilishini aniqlaymiz. 3-rasm). Keyinchalik, 3-rasmning 2-egri chizig'idagi fototokning dastlabki kuchayishi t = 400 fs da ~2 ps xizmat muddati bilan yo'qotishga aylanishi topiladi. Qoplanmagan monoqatlamli grafenning nasos-zond signalida daromad va yo‘qotish o‘rtasidagi assimetriya yo‘qligi aniqlandi (Qo‘shimcha materiallarda S5-rasmga qarang), bu assimetriya WS2/grafen geterostrukturasida qatlamlararo birikmaning natijasi ekanligini ko‘rsatadi. Muvozanat kimyoviy potentsialidan yuqorida va pastda qisqa muddatli daromad va uzoq muddatli yo'qotishning kuzatilishi, heterostrukturaning foto qo'zg'alishida elektronlar grafen qatlamidan samarali ravishda olib tashlanishini ko'rsatadi. Natijada, grafen qatlami musbat zaryadlanadi, bu 2B-rasmda topilgan p-bandining bog'lanish energiyasining ortishiga mos keladi. p-diapazonning pastga siljishi Fermi-Dirak muvozanat taqsimotining yuqori energiyali dumini muvozanat kimyoviy potentsialidan yuqoridan olib tashlaydi, bu 3-rasmning 2-egri chizig'idagi nasos-zond signalining belgisi o'zgarishini qisman tushuntiradi. quyida ko'rsatingki, bu effekt p-banddagi elektronlarning vaqtinchalik yo'qolishi bilan yanada kuchayadi.
Ushbu stsenariy 3-rasmning 4-egri chizig'idagi WS2 valentlik diapazoni aniq nasos-zond signali bilan quvvatlanadi. Bu ma'lumotlar 1B-rasmdagi qora quti tomonidan berilgan maydon bo'yicha hisoblashlarni integrallash orqali olingan. nasos-zondning barcha kechikishlarida valentlik bandi. Eksperimental xato satrlarida biz nasos-zondning kechikishi uchun WS2 valentlik bandida teshiklar mavjudligini ko'rsatmadik. Bu shuni ko'rsatadiki, fotoqo'zg'alishdan so'ng, bu teshiklar bizning vaqtinchalik ruxsatimiz bilan solishtirganda qisqa vaqt ichida tezda to'ldiriladi.
WS2/grafen heterostrukturasida ultratez zaryadni ajratish haqidagi gipotezamizning yakuniy isbotini ta'minlash uchun biz Qo'shimcha materiallarda batafsil tavsiflanganidek grafen qatlamiga o'tkazilgan teshiklar sonini aniqlaymiz. Xulosa qilib aytganda, p diapazonining vaqtinchalik elektron taqsimoti Fermi-Dirak taqsimoti bilan jihozlangan. Keyin teshiklar soni vaqtinchalik kimyoviy potentsial va elektron harorat uchun olingan qiymatlardan hisoblab chiqilgan. Natija 4-rasmda ko'rsatilgan. Biz ~5 × 1012 teshik/sm2 umumiy soni WS2 dan grafenga eksponensial umri 1,5 ± 0,2 ps ga o'tganligini aniqlaymiz.
1,5 ± 0,2 ps xizmat muddatini beradigan eksponensial moslashuv bilan birga nasos-zondni kechiktirish funktsiyasi sifatida p-bandidagi teshiklar sonining o'zgarishi.
Shakllardagi topilmalardan. 2 dan 4 gacha, WS2 / grafen heterostrukturasida ultratez zaryad o'tkazish uchun quyidagi mikroskopik rasm paydo bo'ladi (5-rasm). 2 eV da WS2/grafen heterostrukturasining fotoqo'zg'alish WS2dagi A-eksitonni dominant tarzda to'ldiradi (5A-rasm). Grafendagi Dirac nuqtasi bo'ylab, shuningdek, WS2 va grafen diapazonlari orasidagi qo'shimcha elektron qo'zg'alishlar energetik jihatdan mumkin, ammo unchalik samarali emas. WS2 valentlik zonasidagi fotohayajonlangan teshiklar bizning vaqtinchalik o'lchamlari bilan solishtirganda qisqa vaqt shkalasida grafen p-tasmasidan kelib chiqqan elektronlar tomonidan to'ldiriladi (5A-rasm). WS2 ning o'tkazuvchanlik zonasidagi fotoqo'zg'aluvchan elektronlarning ishlash muddati ~1 ps (5B-rasm). Biroq, grafen p-bandidagi teshiklarni to'ldirish uchun ~2 ps kerak bo'ladi (5B-rasm). Bu shuni ko'rsatadiki, WS2 o'tkazuvchanlik diapazoni va grafen p-tasmasi o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri elektron uzatishdan tashqari, to'liq dinamikani tushunish uchun qo'shimcha gevşeme yo'llari - ehtimol nuqson holatlari (26) orqali ko'rib chiqilishi kerak.
(A) 2 eV da WS2 A-qo‘zg‘alish rezonansida fotoqo‘zg‘alish WS2 ning o‘tkazuvchanlik zonasiga elektronlarni kiritadi. WS2 valentlik diapazonidagi mos keladigan teshiklar grafen p-tasmasidagi elektronlar tomonidan bir zumda to'ldiriladi. (B) WS2 ning o'tkazuvchanlik zonasidagi fotohayajonlangan tashuvchilarning ishlash muddati ~1 ps. Grafen p-bandidagi teshiklar ~2 ps uchun yashaydi, bu chiziqli strelkalar bilan ko'rsatilgan qo'shimcha tarqalish kanallarining muhimligini ko'rsatadi. (A) va (B) dagi qora chiziqli chiziqlar tarmoqli siljishi va kimyoviy potentsialning o'zgarishini ko'rsatadi. (C) Vaqtinchalik holatda WS2 qatlami manfiy zaryadlangan, grafen qatlami esa musbat zaryadlangan. Dumaloq qutblangan yorug'lik bilan spin-selektiv qo'zg'alish uchun WS2dagi fotoqo'zg'aluvchi elektronlar va grafendagi mos keladigan teshiklar qarama-qarshi spin polarizatsiyasini ko'rsatishi kutilmoqda.
Vaqtinchalik holatda fotoqo'zg'aluvchi elektronlar WS2 ning o'tkazuvchanlik zonasida, fotoqo'zg'aluvchi teshiklar esa grafenning p-bandida joylashgan (5C-rasm). Bu shuni anglatadiki, WS2 qatlami manfiy zaryadlangan va grafen qatlami musbat zaryadlangan. Bu o'tkinchi tepalik siljishlarini (2-rasm), grafen nasos-zond signalining assimetriyasini (3-rasmning 2 va 3 egri chiziqlari), WS2 valentlik bandida teshiklarning yo'qligini (egri 4-rasm 3) hisobga oladi. , shuningdek, grafen p-bandidagi qo'shimcha teshiklar (4-rasm). Bu zaryad bilan ajratilgan holatning ishlash muddati ~1 ps (egri 1-rasm 3).
Shunga o'xshash zaryad bilan ajratilgan vaqtinchalik holatlar van der Waalsning tegishli geterostrukturalarida kuzatilgan, ikkita to'g'ridan-to'g'ri bo'shliqli yarimo'tkazgichlardan iborat II turdagi diapazonli tekislash va pog'onali tarmoqli oralig'i (27-32). Fotoqo'zg'alishdan so'ng elektronlar va teshiklar geterostrukturaning turli qatlamlarida joylashgan o'tkazuvchanlik zonasining pastki qismiga va valentlik zonasining yuqori qismiga tezlik bilan harakat qilishlari aniqlandi (27-32).
Bizning WS2/grafen geterostrukturamiz holatida elektronlar va teshiklar uchun energiya jihatidan eng qulay joy metall grafen qatlamidagi Fermi darajasida joylashgan. Shuning uchun ham elektronlar, ham teshiklar grafen p-bandiga tez o'tishini kutish mumkin. Biroq, bizning o'lchovlarimiz aniq ko'rsatib turibdiki, teshik o'tkazish (<200 fs) elektron o'tkazmasidan (~ 1 ps) ancha samaraliroq. Biz buni WS2 va grafen diapazonlarining 1A-rasmda ko'rsatilgan nisbiy energetik moslashuvi bilan bog'laymiz, bu esa yaqinda (14, 15) tomonidan kutilgan elektron uzatish bilan solishtirganda teshik o'tkazish uchun ko'proq mavjud yakuniy holatlarni taklif qiladi. Hozirgi holatda, ~2 eV WS2 tarmoqli oralig'ini hisobga olsak, grafen Dirak nuqtasi va muvozanat kimyoviy potentsiali WS2 tarmoqli oralig'ining o'rtasidan mos ravishda ~0,5 va ~0,2 eV yuqorida joylashgan bo'lib, elektron teshik simmetriyasini buzadi. Teshiklarni o'tkazish uchun mavjud bo'lgan yakuniy holatlar soni elektron uzatishga qaraganda ~6 baravar ko'pligini aniqlaymiz (Qo'shimcha materiallarga qarang), shuning uchun teshik o'tkazuvchanligi elektron uzatishdan tezroq bo'lishi kutilmoqda.
Kuzatilgan o'ta tez assimetrik zaryad o'tkazilishining to'liq mikroskopik tasviri, shuningdek, WS2 da A-eksiton to'lqin funktsiyasini tashkil etuvchi orbitallar va grafen p-diapazoni, mos ravishda turli xil elektron-elektron va elektron-fonon tarqalishini hisobga olishi kerak. kanallar, shu jumladan impuls, energiya, spin va psevdospin saqlanishi bilan bog'liq cheklovlar, plazma ta'siri tebranishlar (33), shuningdek, zaryad o'tkazishda vositachilik qilishi mumkin bo'lgan kogerent fonon tebranishlarining mumkin bo'lgan displaziv qo'zg'alish roli (34, 35). Bundan tashqari, kuzatilgan zaryad uzatish holati zaryad o'tkazuvchan qo'zg'alishlardan yoki erkin elektron teshik juftlaridan iboratmi yoki yo'qligini taxmin qilish mumkin (Qo'shimcha materiallarga qarang). Ushbu masalalarga oydinlik kiritish uchun ushbu maqola doirasidan tashqariga chiqadigan qo'shimcha nazariy tadqiqotlar talab qilinadi.
Xulosa qilib aytganda, biz tr-ARPES-dan epitaksial WS2/grafen geterostrukturasida o'ta tez qatlamlararo zaryad uzatishni o'rganish uchun foydalandik. Biz aniqladikki, WS2 ning A-qo'zg'alish rezonansi 2 eV da qo'zg'alganda, foto qo'zg'aluvchan teshiklar tezda grafen qatlamiga o'tadi, fotoqo'zg'aluvchi elektronlar esa WS2 qatlamida qoladi. Biz buni teshik o'tkazish uchun mavjud yakuniy holatlar soni elektron uzatishga qaraganda ko'proq ekanligi bilan izohladik. Zaryaddan ajratilgan vaqtinchalik holatning ishlash muddati ~1 ps ekanligi aniqlandi. Dumaloq polarizatsiyalangan yorug'lik (22-25) yordamida spin-selektiv optik qo'zg'alish bilan birgalikda, kuzatilgan ultra tez zaryad o'tkazuvchanligi spin uzatish bilan birga bo'lishi mumkin. Bunday holda, tekshirilgan WS2/grafen geterostrukturasidan grafenga samarali optik spin in'ektsiya qilish uchun foydalanish mumkin, bu esa yangi optospintronik qurilmalarga olib keladi.
Grafen namunalari SiCrystal GmbH kompaniyasining tijorat yarim o'tkazgichli 6H-SiC(0001) gofretlarida yetishtirildi. N-doped gofretlar 0,5 ° dan past bo'lgan noto'g'ri kesilgan eksa ustida edi. Chizmalarni olib tashlash va muntazam tekis teraslarni olish uchun SiC substrati vodorod bilan ishlangan. Keyinchalik toza va atomik tekis Si-tugatilgan sirt namunani Ar atmosferasida 1300 ° C da 8 daqiqa davomida tavlash orqali grafitlashtirildi (36). Shunday qilib, biz bitta uglerod qatlamini oldik, unda har uchinchi uglerod atomi SiC substratiga kovalent bog'lanish hosil qiladi (37). Keyinchalik bu qatlam vodorod interkalatsiyasi orqali butunlay sp2-gibridlangan kvazi mustaqil teshikli grafenga aylantirildi (38). Ushbu namunalar grafen / H-SiC (0001) deb nomlanadi. Butun jarayon Aixtron kompaniyasining tijorat Black Magic o'sish kamerasida amalga oshirildi. WS2 o'sishi standart issiq devorli reaktorda prekursorlar sifatida massa nisbati 1:100 bo'lgan WO3 va S kukunlari yordamida past bosimli kimyoviy bug'larni cho'ktirish (39, 40) orqali amalga oshirildi. WO3 va S kukunlari mos ravishda 900 va 200 ° C da saqlangan. WO3 kukuni substratga yaqin joylashtirildi. 8 skcm oqim bilan tashuvchi gaz sifatida argon ishlatilgan. Reaktordagi bosim 0,5 mbarda ushlab turildi. Namunalar ikkilamchi elektron mikroskopiya, atom kuch mikroskopiyasi, Raman va fotoluminesans spektroskopiyasi, shuningdek, kam energiyali elektron diffraktsiyasi bilan tavsiflangan. Ushbu o'lchovlar ikki xil WS2 bitta kristalli domenini aniqladi, bu erda DK yoki DK' yo'nalishi grafen qatlamining DK yo'nalishi bilan mos keladi. Domen tomoni uzunligi 300 va 700 nm orasida o'zgarib turardi va umumiy WS2 qamrovi ARPES tahlili uchun mos bo'lgan ~40% ga yaqin edi.
Statik ARPES tajribalari yarim sharsimon analizator (SPECS PHOIBOS 150) bilan elektron energiyasi va impulsni ikki o'lchovli aniqlash uchun zaryadga ulangan qurilma-detektor tizimidan foydalangan holda amalga oshirildi. Barcha fotoemissiya tajribalari uchun yuqori oqimli He razryad manbasining (VG Scienta VUV5000) qutblanmagan, monoxromatik He Ia nurlanishi (21,2 eV) ishlatilgan. Tajribalarimizdagi energiya va burchak o'lchamlari mos ravishda 30 meV va 0,3 ° dan yaxshiroq edi (0,01 Å−1 ga to'g'ri keladi). Barcha tajribalar xona haroratida o'tkazildi. ARPES sirtga juda sezgir texnikadir. WS2 va grafen qatlamidan fotoelektronlarni chiqarish uchun to'liq bo'lmagan WS2 qoplamasi ~ 40% bo'lgan namunalar ishlatilgan.
tr-ARPES sozlamalari 1 kHz chastotali Titanium: Safir kuchaytirgichiga (Coherent Legend Elite Duo) asoslangan edi. Argonda yuqori harmonik hosil qilish uchun 2 mJ chiqish quvvati ishlatilgan. Olingan ekstremal ultrabinafsha nur panjarali monoxromatordan o'tib, 26 eV foton energiyasida 100 fs zond pulslarini ishlab chiqaradi. 8mJ kuchaytirgichning chiqish quvvati optik parametrik kuchaytirgichga yuborildi (Light Conversion-dan HE-TOPAS). 1-eV foton energiyasidagi signal nuri 2-eV nasos impulslarini olish uchun beta-bariy borat kristalida chastotani ikki baravar oshirdi. tr-ARPES o'lchovlari yarim sharsimon analizator (SPECS PHOIBOS 100) yordamida amalga oshirildi. Umumiy energiya va vaqtinchalik o'lchamlari mos ravishda 240 meV va 200 fs edi.
Ushbu maqola uchun qo'shimcha material http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/20/eaay0761/DC1 manzilida mavjud.
Bu Creative Commons Attribution-notijoriy litsenziyasi shartlariga muvofiq tarqatiladigan ochiq maqola boʻlib, undan istalgan vositada foydalanish, tarqatish va koʻpaytirishga ruxsat beradi, agar natijada foydalanish tijorat maqsadlarida boʻlmasa va asl asar toʻgʻri boʻlsa. keltirilgan.
DIQQAT: Biz faqat sizning elektron pochta manzilingizni so'raymiz, shunda siz sahifani tavsiya qilayotgan odam siz uni ko'rishni xohlayotganingizni va bu keraksiz xat emasligini bilishi uchun. Biz hech qanday elektron pochta manzilini ushlamaymiz.
Bu savol odam tashrif buyuruvchimi yoki yo'qligingizni tekshirish va avtomatik spam jo'natishlarini oldini olish uchun.
Muallif: Sven Aeschlimann, Antonio Rossi, Mariana Chaves-Servantes, Razvan Krause, Benito Arnoldi, Benjamin Stadtmyuller, Martin Aeschlimann, Stiven Forti, Filippo Fabbri, Camilla Coletti, Isabella Gierz
Biz WS2/grafen geterostrukturasida ultra tez zaryadning ajratilishini aniqlaymiz, bu grafenga optik spinni kiritish imkonini beradi.
Muallif: Sven Aeschlimann, Antonio Rossi, Mariana Chaves-Servantes, Razvan Krause, Benito Arnoldi, Benjamin Stadtmyuller, Martin Aeschlimann, Stiven Forti, Filippo Fabbri, Camilla Coletti, Isabella Gierz
Biz WS2/grafen geterostrukturasida ultra tez zaryadning ajratilishini aniqlaymiz, bu grafenga optik spinni kiritish imkonini beradi.
© 2020 Amerika fan taraqqiyoti assotsiatsiyasi. Barcha huquqlar himoyalangan. AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef va COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548 hamkori hisoblanadi.
Yuborilgan vaqt: 25-may 2020-yil