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新型光自旋应用的二维材料由于相似的六方晶体结构,也可以在二维异质结构中进行逐层工程。这种工程方法可以通过结合相互补充的2D系统来利用。例如,在WSe2/Gr异质结构中,用于谷自旋操纵的大自旋-轨道耦合(WSe2)和用于电子器件的高电导(石墨烯)的配对对谷自旋动力学产生了新的影响。因此,逐层工程提出了一种很有前途的方法来构建具有增强控制和检测自旋现象的二维系统。这就促使人们寻找与传统半导体类似或更新颖的二维类似物,这些材料已经产生了大量的自旋电子研究。几种二维半导体具有适合低维自旋器件的特性,如高电子迁移率和可通过门控调节的载流子密度。例如,基于Gr的器件已经证明了长通道上的自旋输运和自旋进动, ...
单层MX二维材料的能带结构和一般光学自旋性质蕞近人们的发现涉及某些材料的层依赖的电子,光学和磁性已在相关文献中报道,这些性质表明单硫属化合物与tmd不同,因此突出了它们在未来光学、电子和基于自旋的器件中的潜力。单层MX (M = Ga或In, X = Se, S, Te)的晶体结构是由四个共价键原子(X - M - M - X)形成的,它们通过面内镜面反射对称形成上下亚层。这两个亚层被相邻的金属原子紧紧地结合在一起,从而形成了一个屈曲的蜂窝晶格(图1a)。第1个布里渊带的描述如图1c所示,图中显示了距离原点等距离的三种不同类型的带中心状态。这些也可以用图1d中的近自由电子带结构和相应的对称群来 ...
拉曼光谱用于表征二维材料薄膜厚度测定薄膜材料厚度的常用技术包括光学方法,如反射光谱法和椭偏法。在某些情况下,例如当薄膜生长在透明的衬底上时,这些光学技术可能具有挑战性,不能提供准确的结果。蓝宝石上硅(SOS)薄膜就是一个例子。对于原子薄的二维(2D)材料,原子力显微镜(AFM)是常用的厚度测量方法,然而,AFM是耗时的,并且只能给出不同位置之间的相对厚度差异。光学对比也是表征多层二维材料(如石墨烯3、4和过渡金属二卤化物(TMDs))层数的强大工具。然而,光学对比方法仅限于极少数(<10−15)层。拉曼光谱是一种基于光在材料振动模式下的非弹性散射的光学光谱技术,常用于表征薄膜和原子层材料 ...
拉曼光谱技术表征二维材料的应用研究上个世纪,层状材料得到了广泛的研究。然而在Novoselov等人将具有原子厚度的真正二维材料(2DMs)石墨烯剥离之前,层状材料的单层成分是无法达到的。石墨烯具有许多非凡的特性,它的发现激发了人们对二维材料(2DMs)的巨大兴趣,其范围广泛,从绝缘体、拓扑绝缘体、半导体、半金属和金属到超导体。各种2DMs合成的最新进展为基础科学现象的研究提供了机会和多功能平台,如无质量狄拉克费米子、超导体、铁磁性、半整数量子霍尔效应,以及在高端电子、自旋电子学、光电子、能量收集和柔性电子等方面的潜在应用。由于厚度超薄,2DMs的能带结构、晶格振动和电子-声子相互作用等特性对制 ...
二维材料偏振拉曼光谱的声子模式拉曼散射实验可以测量由振动对称而具有拉曼活性的晶体的特定声子模式的能量。考虑到原子构型的对称性,每个晶体都可以被归类到一个特定的点群,这决定了可能的拉曼主动振动模式。精确的声子能量是通过考虑振动模式、原子质量和它们的相互作用强度来确定的。二维材料的每一层都可以指定一个特定的点群,一个特定的声子是否可以通过拉曼散射到达取决于声子模的对称性和晶体的对称性。对于少层二维材料,晶体的对称性取决于层数。严格地说,在相同的材料中,不同厚度的相似振动模式,其模态符号应该是不同的。然而,在许多情况下,为了方便起见,人们使用块晶体的统一表示法来表示其他厚度的模态。声子模的层数依赖性 ...
二维材料低频偏振拉曼测量系统的注意事项一般来说,拉曼散射光大约比瑞利散射光弱106倍。如果有很大一部分瑞利散射光进入光谱仪,那么光谱仪内部的散射光会产生一个显著的背景信号,这个背景信号会压倒拉曼信号。为防止瑞利散射光进入光谱仪,应使用大于6的组合光密度(OD)的滤光片。传统上采用双级单色器作为滤光片来阻挡瑞利散射光,但其体积较大,传输效率较低。由多种介电材料涂层制成的精密干涉滤光片常用于商用拉曼光谱仪,使用简单,传动效率高。然而,截止频率通常被限制在100波数。基于热折变玻璃的滤光片技术的最新发展使得滤光片的截止频率低至5 波数。这提供了一个独特的机会,使用高通量的单级光谱仪访问低于100波数 ...
石墨烯如上图所示为韩国东国大学Woochul Yang教授的研究工作,为探究纳米颗粒装饰的石墨烯的掺杂浓度和稳定性,采用显微拉曼系统(Xper Ram200)测试了它们的拉曼光谱。图中分别为原始石墨烯和掺杂不同浓度Mn3O4颗粒的石墨烯的拉曼光谱图,展示了具有D,G和2D峰特征的原始石墨烯和掺杂石墨烯的拉曼光谱的演变。D峰(ω~1350cm-1)是石墨烯的无序振动峰,只有当缺陷存在时才能被激活。G峰(ω~1580cm-1)是sp2碳原子面内振动引起的,通常与应力有关,因此可用来反映石墨烯层数。2D峰是双声子共振二阶拉曼峰,用来反映多层石墨烯的堆垛方式。二硫化钼MoS2如上图是首尔国立大学Tak ...
。该方法采用二维材料,如六边形玻恩氮化物(hBN)或Gr作为顶层和底层,防止空气和水分进入。西北大学的Hersam小组已经证明了其他可行的方法来保护InSe免于衰变。例如,用于光电器件加工的无表面活性剂、低沸点、脱氧共溶剂体系和使用原子层沉积的铝封装。由于他们的经验在铟硒样品制备中,制作了可行的薄样品和器件,并进行了测量。用hBN干燥封装薄的InSe样品,并且对于门控器件,还加入了Gr以改善样品与金触点之间的电接触。InSe的另一个必须考虑的重要特征是多面体。如前所述,III-VI单硫族化合物的堆叠顺序可以诱导一些新的效应,如铁电性,和自旋分裂。由于常见的多型型(λ, γ, β)在结构上非常相 ...
半导体中的光诱导自旋取向及其自旋电子学应用半导体由于自旋与其他自由度之间具有有趣的耦合效应,是研究磁现象的有利平台。它们还与当前成功的技术兼容,例如互补金属氧化物半导体,这使人们当前的技术时代成为可能。通常,这些材料中感兴趣的载流子是电子,因为它们往往是可移动和可调谐的。电子的两个基本固有性质是电荷和自旋,它们分别受到电场和磁场的影响。因此,提供了两种不同的方法来与这个粒子相互作用。操纵电子的电荷是电子学的基础,而自旋电子学旨在通过自旋控制系统中的电子。自旋控制的标准方法涉及铁磁性材料,它可以通过电流在磁性状态之间切换,外部域,或者两者兼而有之。尽管永久磁铁是shou选,因为它们可以集成到当前 ...
二维电子系统中砷化镓的磁光克尔效应除了本体砷化镓的自旋注入实验外,二维电子系统的自旋注入实验进行光学测量并不像在大块GaAs样品上进行pMOKE测量那么简单,因为2DEG对称性的降低可能会严重影响光学选择规则,从而影响pMOKE的强度。事实上,研究表明,在狭窄(约10 nm宽)的GaAs/(Al,Ga)As量子阱(QW)系统中,约束势迫使价带中重空穴态的轨道角动量和自旋角动量向垂直于QW平面的面外方向运动。此外,约束提升了Γ-point处重空穴态和轻空穴态的简并性,将轻空穴带移至较低能量处(见图1)。考虑到这两个因素,只有面外极化重空穴才能促进与导电带电子的复合过程。这对磁光过程有重大影响。在 ...
扫描克尔显微镜系统图1显示了扫描克尔显微镜光学设置的示意图。样品在真空(p < 10−5 mbar)中安装在He流低温恒温器的冷手指上,该低温恒温器可冷却至约10 K。样品位于低温恒温器窗口下方约1mm处,切割边缘平面朝上。低温恒温器安装在压电工作台的顶部,压电工作台本身连接在一个xy工作台上。压电级沿试样劈裂边缘平面轴线的行程范围为100µm。因此,通过在静态激光束下扫描样品,可以制作切割边缘平面的二维地图。对于pMOKE测量电子自旋极化,使用连续波二极管激光器。该激光器的光子能量在1.44 ~ 1.54 eV范围内可调谐。因此,它可以选择在GaAs带隙Eg附近(10 K时约1.518 ...
曼选择规则在二维材料的基面上,晶格周期性与层状体相中的晶格周期性相同。体和ML (2D)之间的主要区别是沿z方向的破坏对称。例如,一些著名的TMDCs体态的原子公式为2H-MX2(H:六边形对称,M: Mo, W, X: S, Se, Te),由于z向的破晶对称,在ML中变为1H-MX2。因此,二维半导体晶体平面可以用两个平行于基平面的基向量表示。根据单位细胞中矢量的长度和夹角,可以在二维空间中得到4种不同的晶体结构,其中包含5个布拉瓦晶格。应当指出,由于元素周期表中有大量过渡金属,许多过渡金属以层状结构结晶,因此在自然界中可以找到许多tmdc。虽然所有这些层状化合物都具有相同的MX2化学式, ...
内的面积乘以二维材料的亚纳米厚度),这是特别关键的。因此,测量激光功率密度保持在损伤阈值以下通常需要很长的采集时间,以获得足够好的信噪比。关于第二个限制,传统光学测量中的SR是由光学衍射极限(使用高数值孔径物镜的激发波长的大约一半)决定的。因此,在现代微拉曼装置中,当使用可见范围内的最短激发波长时,可以实现的最小探测尺寸约为200 nm。然而一些因素,如非理想光学通常导致SR接近半微米或更高。一般来说,有几种方法可以用来增强拉曼信号。最直接的方法是将激发波长调谐为被探测材料的一个光学跃迁能(主要是光学带隙),也被称为共振拉曼散射(RRS)。在那里,由于强光学吸收,拉曼散射信号可以增强几个(通常 ...
拉曼测试中二次谐波的测量方式二次谐波测量方式一般有以下3种,第一种是基于二向色镜,第二种是基于反射式,第三种是基于低通滤光片。图1利用二向色镜的方式是最常见的测量二次谐波的光路,原理如上图1所示。它是将飞秒激光器的激光源引入光路中,通过二向色镜将激发光向下反射到显微镜中,显微镜物镜不仅将基频光聚焦到样品上,同时也收集样品表面激发出来的二次谐波光,然后基频光被二向色镜阻挡,二次谐波光则透过二向色镜入射到光谱仪中。由于二次谐波测试总是伴随着激发光偏振态的改变,而该偏振态的改变取决于起偏偏振方向与半波片快轴的夹角,所以光路中还放置了起偏器和检偏器以及偏振态改变装置--半波片,起偏器和半波片放置在二向 ...
飞秒激光制备MoS2量子点过渡金属二硫属化物(TMDCs)因其优异的电气和机械性能在电子领域引起了极大的关注。TMDCs 的一个典型特征是当它们被剥离成单层时,带隙从间接带隙变为直接带隙。由于量子限制效应,MoS2 量子点 (QD) 比块状或单层 MoS2 具有更高的带隙能量。许多研究人员通过各种方法制备 MoS2 单层或量子点,例如剥离、底物生长和胶体合成。通过机械剥离制备的 MoS2 薄层转移到基板上的过程使得大规模商业化生产变得困难。锂辅助剥离是一种通过诱导层间弱范德华作用来剥离 MoS2 的简便方法,正丁基锂 (n-BuLi) 通常用于此目的。然而,在插层过程中,n-BuLi 的高电子 ...
广泛用于研究二维材料的振动特性并且定量确定他们的厚度。图1显示了通过CVD的方法在SiO2衬底上合成了单层单畴四方三形状的MoS2薄膜一个区域的拉曼光谱成像。此三方MoS2薄膜的尺寸为~30um。MoS2薄膜的拉曼光谱通过两个主峰进行表征。一个被指认为E_2g^1模式(对应于在x-y层面Mo和S原子的振动模式),一个被指认为A_1g模式(对应于单胞中z轴方向两个S原子的振动模式)。峰的精确位置对应于E_2g^1和A_1g的振动模式,并且强度的比值依赖于MoS2样品层的厚度。从图1(a)和(b)拉曼光谱频率图像中可知,E_2g^1和A_1g峰的位置分别位于384cm-1和405cm-1。这些峰确 ...
VD)生长的二维材料已被广泛用于研究和应用。不同的衬底会对生长的二维材料产生影响,使它们的形态,晶体质量,光学性能等被改变。云南大学杨鹏教授课题组研究了衬底对CVD生长MoS2和WS2的影响。本文主要使用SiO2/Si,Si,石英作为衬底生长二维材料。形态&晶体质量如上图a所示,SiO2 / Si衬底上的CVD生长的MoS2具有规则的三角形形状,具有清晰的分层结构,说明了合成了不同层数的MoS2。d是在Si衬底上生长的MoS2,图中只能看到针状纳米棒的合成。接着用PTCDA处理了SiO2/Si,Si,PTCDA充当CVD外延生长的成核中心,并有助于在这两种基底上获得相对较大的二维MoS ...
质结主要是由二维材料和石墨烯相互组合形成的,前段时间看了篇报道,是一些同行对一篇名为“Will Any Crap We Put intoGraphene Increase Its Electrocatalytic Effect?”论文的调侃,翻译成中文就是“什么破烂东西都能提升石墨烯的催化性能?”为什么连作者自己也给文章写这样的标题呢,原来文章中是在石墨烯里掺杂鸟屎来提高它的催化性能,由此可见石墨烯已经被科学家们研究得百毒不侵了,但纵观二维材料领域,过渡金属二硫化物作为后起之秀大有直追青云之势呀!所以本文关于异质结的结构,性能表征这块就以过渡金属二硫化物组合形成的异质结为例向大家展示拉曼光谱, ...
①一般多用于二维材料的测试,像目前研究比较火热的石墨烯,过渡金属二硫化物,黑磷之类的层状二维材料,判定层数,是否掺杂等等.②金属氧化物:其中有建筑类材料例如氧化铁氧化铜等无机颜料,还有发光类材料如氧化镓等.③半导体材料:常用于分析此类材料的缺陷,结晶度,如单晶硅,多晶硅,二氧化硅,硫化铅等.最后,我想说根据自己的样品查阅相关文献来确定激发波长是最为准确的方法. 您可以通过我们的官方网站了解更多的产品信息,或直接来电咨询4006-888-532. ...
及黑鳞BP等二维材料领域日趋火热,这类新型二维材料的性能以及器件工作机制上和传统半导体区别极大,借助光电流成像系统则成为了一种研究内在机理的重要手段。目前研究所常用的光电流成像系统,为了提高灵敏度和信噪比,往往需要使用锁相放大器和光学斩波器,会极大地增加整套系统的花费。而我司独家代理的Nanobase的光电流成像系统,在显微共聚焦拉曼的基础上,可以方便的扩展微区光电成像功能,具有较高分辨率(光斑尺寸~2.3um),较大的扫描范围(200um*200um),振镜扫描的光点控制方式,可以实现绝对同一点的拉曼/光电流/荧光/荧光寿命测量,为研究团队提供强有力的实验数据。韩国成均馆大学的 Si You ...
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