Käytämme aika- ja kulmaerotteista fotoemissiospektroskopiaa (tr-ARPES) tutkiaksemme ultranopeaa varauksensiirtoa epitaksiaalisessa heterorakenteessa, joka on valmistettu yksikerroksisesta WS2:sta ja grafeenista. Tämä heterorakenne yhdistää suorarakopuolijohteen edut vahvaan spin-orbitaalikytkentään ja voimakkaaseen valo-ainevuorovaikutukseen massattomien varauksenkuljettajien puolimetallin etuihin, joilla on erittäin suuri liikkuvuus ja pitkät spin-elinajat. Havaitsimme, että WS2:n A-eksitonin resonanssissa tapahtuvan fotovirityksen jälkeen fotoviritetyt reiät siirtyvät nopeasti grafeenikerrokseen, kun taas fotoviritetyt elektronit pysyvät WS2-kerroksessa. Tuloksena olevan varaukseltaan erotetun transienttitilan eliniäksi havaitaan noin 1 ps. Löydöksemme selittyvät sirontavaiheavaruuden eroilla, jotka johtuvat WS2:n ja grafeenivyöhykkeiden suhteellisesta suuntautumisesta, kuten korkean resoluution ARPES on paljastanut. Yhdessä spinselektiivisen optisen virityksen kanssa tutkittu WS2/grafeeniheterorakenne saattaa tarjota alustan tehokkaalle optiselle spininjektiolle grafeeniin.
Monien erilaisten kaksiulotteisten materiaalien saatavuus on avannut mahdollisuuden luoda uudenlaisia, äärimmäisen ohuita heterorakenteita, joilla on täysin uusia toiminnallisuuksia räätälöidyn dielektrisen suojauksen ja erilaisten läheisyysvaikutusten perusteella (1–3). Tulevaisuuden elektroniikan ja optoelektroniikan sovelluksia varten on toteutettu periaatetodistelaitteita (4–6).
Tässä työssä keskitymme epitaksiaalisiin van der Waalsin heterorakenteisiin, jotka koostuvat yksikerroksisesta WS2:sta, joka on suorarakoinen puolijohde, jolla on voimakas spin-orbitaalikytkentä ja huomattava vyöhykkeen spin-jakautuminen rikkoutuneen inversiosymmetrian vuoksi (7), ja yksikerroksisesta grafeenista, kartiomaisesta vyöhykkeestä ja erittäin suuresta varauksenkuljettajien liikkuvuudesta (8), jotka on kasvatettu vetypäätteiselle SiC(0001):lle. Ensimmäiset merkit erittäin nopeasta varauksensiirrosta (9–15) ja läheisyyden aiheuttamista spin-orbitaalikytkentäefekteistä (16–18) tekevät WS2/grafeenista ja vastaavista heterorakenteista lupaavia ehdokkaita tulevaisuuden optoelektronisiin (19) ja optospintronisiin (20) sovelluksiin.
Pyrimme paljastamaan WS2/grafeenin fotogeneroitujen elektroni-aukko-parien relaksaatioreitit aika- ja kulmaerotteisen fotoemissiospektroskopian (tr-ARPES) avulla. Tätä varten viritämme heterorakenteen 2 eV:n pumppupulsseilla, jotka ovat resonanssissa WS2:n (21, 12) A-eksitonin kanssa, ja poistamme fotoelektroneja toisella viivästetyllä luotainpulssilla 26 eV:n fotonienergialla. Määritämme fotoelektronien kineettisen energian ja emissiokulman puolipallon analysaattorilla pumppu-luotainviiveen funktiona saadaksemme käsiksi liikemäärä-, energia- ja aikaerotteiseen varauksenkuljettajien dynamiikkaan. Energia- ja aikaresoluutio ovat vastaavasti 240 meV ja 200 fs.
Tuloksemme tarjoavat suoraa näyttöä ultranopeasta varauksensiirrosta epitaksiaalisesti kohdistettujen kerrosten välillä, mikä vahvistaa ensimmäiset havainnot, jotka perustuvat täysin optisiin tekniikoihin samankaltaisissa manuaalisesti kootuissa heterorakenteissa, joissa kerrokset ovat mielivaltaisesti atsimutaalisesti kohdistettuja (9–15). Lisäksi osoitamme, että tämä varauksensiirto on erittäin epäsymmetristä. Mittauksemme paljastavat aiemmin havaitsemattoman varauserotetun transienttitilan, jossa WS2- ja grafeenikerroksessa sijaitsevat fotoviritetyt elektronit ja aukot ja joka elää noin 1 ps. Tulkitsemme havaintojamme elektronien ja aukkojen siirron sirontavaihetilan eroina, jotka johtuvat WS2- ja grafeenivyöhykkeiden suhteellisesta kohdistuksesta, kuten korkean resoluution ARPES-spektroskopia on paljastanut. Yhdessä spin- ja laaksoselektiivisen optisen herätteen kanssa (22–25) WS2/grafeeniheterorakenteet saattavat tarjota uuden alustan tehokkaalle ultranopealle optiselle spininjektiolle grafeeniin.
Kuva 1A esittää heliumlampulla saatua tarkan ARPES-mittauksen epitaksiaalisen WS2/grafeeni-heterorakenteen ΓK-suuntaisesta vyöhykkeestä. Dirac-kartion havaitaan olevan aukkodopattu ja Dirac-piste sijaitsee noin 0,3 eV tasapainokemiallisen potentiaalin yläpuolella. Spin-jakautuneen WS2-valenssivyöhykkeen huipun havaitaan olevan noin 1,2 eV tasapainokemiallisen potentiaalin alapuolella.
(A) Tasapainovalovirta mitattuna ΓK-suunnassa polarisoimattomalla heliumlampulla. (B) Negatiivisen pumppausanturiviiveen valovirta mitattuna p-polarisoiduilla äärimmäisillä ultraviolettipulsseilla 26 eV:n fotonienergialla. Harmaat ja punaiset katkoviivat merkitsevät kuvassa 2 esitettyjen transienttipiikkien sijaintia käytettyjen viivaprofiilien sijaintia. (C) Pumpun aiheuttamat valovirran muutokset 200 fs fotoeksitaation jälkeen 2 eV:n pumppausfotonienergialla ja 2 mJ/cm2:n pumppausfluenssilla. Fotoelektronien vahvistus ja häviö on esitetty punaisella ja sinisellä. Laatikot osoittavat kuvassa 3 esitettyjen pumppausanturikäyrien integrointialueen.
Kuva 1B esittää tr-ARPES-tilannekuvan WS2:n ja grafeenin K-pisteiden lähellä olevasta kaistarakenteesta mitattuna 100 fs:n äärimmäisillä ultraviolettipulsseilla 26 eV:n fotonienergialla ja negatiivisella pump-probe-viiveellä ennen pumppauspulssin saapumista. Tässä spinin jakautuminen ei ole ratkennut näytteen hajoamisen ja 2 eV:n pumppauspulssin läsnäolon vuoksi, joka aiheuttaa spektriominaisuuksien avaruusvarauksen levenemistä. Kuva 1C esittää pumppauksen aiheuttamat valovirran muutokset kuvaan 1B nähden 200 fs:n pumppaus-probe-viiveellä, jossa pumppaus-probe-signaali saavuttaa maksiminsa. Punainen ja sininen väri osoittavat vastaavasti fotoelektronien vahvistuksen ja häviön.
Jotta voisimme analysoida tätä rikasta dynamiikkaa yksityiskohtaisemmin, määritämme ensin WS2-valenssivyöhykkeen ja grafeenin π-vyöhykkeen transienttien piikkien paikat katkoviivoja pitkin kuvassa 1B, kuten lisämateriaaleissa on yksityiskohtaisesti selitetty. Havaitsimme, että WS2-valenssivyöhyke siirtyy ylöspäin 90 meV (kuva 2A) ja grafeenin π-vyöhyke siirtyy alaspäin 50 meV (kuva 2B). Näiden siirtymien eksponentiaalisen eliniän havaitaan olevan 1,2 ± 0,1 ps WS2:n valenssivyöhykkeelle ja 1,7 ± 0,3 ps grafeenin π-vyöhykkeelle. Nämä piikkien siirtymät tarjoavat ensimmäisen todisteen kahden kerroksen transienttisestä varautumisesta, jossa positiivinen (negatiivinen) varaus lisää (vähentää) elektronisten tilojen sitoutumisenergiaa. Huomaa, että WS2-valenssivyöhykkeen ylöspäin siirtyminen on vastuussa näkyvästä pump-probe-signaalista mustalla laatikolla merkitystä alueesta kuvassa 1C.
WS2-valenssivyöhykkeen (A) ja grafeenin π-vyöhykkeen (B) huippujen sijainnin muutos pumppausanturin viiveen funktiona yhdessä eksponentiaalisten sovitusten kanssa (paksut viivat). WS2-siirtymän elinaika (A):ssa on 1,2 ± 0,1 ps. Grafeenin siirtymän elinaika (B):ssä on 1,7 ± 0,3 ps.
Seuraavaksi integroimme pump-probe-signaalin kuvassa 1C värillisillä laatikoilla merkittyjen alueiden yli ja piirrämme tuloksena olevat lukemat pump-probe-viiveen funktiona kuvassa 3. Kuvassa 3 oleva käyrä 1 esittää WS2-kerroksen johtavuusvyöhykkeen pohjan lähellä olevien fotoviritettyjen varauksenkuljettajien dynamiikkaa, joiden elinikä on 1,1 ± 0,1 ps, mikä on saatu eksponentiaalisesta sovituksesta dataan (katso lisämateriaalit).
Pump-probe-käyrät viiveen funktiona, jotka on saatu integroimalla valovirta kuvan 1C laatikoiden osoittamalle alueelle. Paksut viivat kuvaavat eksponentiaalista sovitusta dataan. Käyrä (1) Transienttivarauksenkuljettajien populaatio WS2:n johtavuusvyöhykkeellä. Käyrä (2) Grafeenin π-vyöhykkeen pump-probe-signaali tasapainopotentiaalin yläpuolella. Käyrä (3) Grafeenin π-vyöhykkeen pump-probe-signaali tasapainopotentiaalin alapuolella. Käyrä (4) Pump-probe-nettosignaali WS2:n valenssivyöhykkeellä. Elinajat ovat 1,2 ± 0,1 ps yhtälössä (1), 180 ± 20 fs (vahvistus) ja ~2 ps (häviö) yhtälössä (2), ja 1,8 ± 0,2 ps yhtälössä (3).
Kuvan 3 käyrissä 2 ja 3 on esitetty grafeenin π-kaistan pump-probe-signaali. Havaitsimme, että tasapainopotentiaalin yläpuolella olevien elektronien vahvistus (kuvan 3 käyrä 2) on paljon lyhyempi elinikä (180 ± 20 fs) verrattuna tasapainopotentiaalin alapuolella olevien elektronien häviöön (1,8 ± 0,2 ps käyrällä 3, kuva 3). Lisäksi kuvan 3 käyrän 2 valovirran alkuvahvistus muuttuu häviöksi hetkellä t = 400 fs, ja sen elinikä on noin 2 ps. Vahvistuksen ja häviön välinen epäsymmetria puuttuu paljastamattoman yksikerroksisen grafeenin pump-probe-signaalista (katso kuva S5 lisämateriaaleissa), mikä osoittaa, että epäsymmetria on seurausta WS2/grafeeniheterostruktuurin välikerrosten kytkennästä. Lyhytaikainen vahvistus ja pitkäaikainen häviö tasapainopotentiaalin ylä- ja alapuolella osoittavat, että elektronit poistuvat tehokkaasti grafeenikerroksesta heterostruktuurin fotoeksitaation aikana. Tämän seurauksena grafeenikerros varautuu positiivisesti, mikä on yhdenmukaista kuvassa 2B havaitun π-kaistan sitoutumisenergian kasvun kanssa. Π-kaistan alaspäin siirtyminen poistaa tasapainoisen Fermi-Dirac-jakauman korkeaenergisen hännän tasapainokemiallisen potentiaalin yläpuolelta, mikä osittain selittää pump-probe-signaalin etumerkin muutoksen kuvan 3 käyrällä 2. Osoitamme alla, että tätä vaikutusta vahvistaa entisestään elektronien ohimenevä menetys π-kaistalla.
Tätä skenaariota tukee WS2:n valenssivyöhykkeen pump-probe-nettosignaali kuvan 3 käyrällä 4. Nämä tiedot saatiin integroimalla lukemat kuvan 1B mustan laatikon antamalle alueelle, joka tallentaa valenssivyöhykkeeltä fotoemittoidut elektronit kaikilla pump-probe-viiveillä. Kokeellisten virhepalkkien sisällä emme löydä viitteitä aukkojen esiintymisestä WS2:n valenssivyöhykkeellä millään pump-probe-viiveellä. Tämä osoittaa, että fotoeksitaation jälkeen nämä aukot täyttyvät nopeasti uudelleen aikaskaalalla, joka on lyhyempi kuin ajallinen resoluutiomme.
Saadaksemme lopullisen todisteen hypoteesillemme WS2/grafeeni-heterorakenteessa tapahtuvasta ultranopeasta varauksen erottumisesta, määritimme grafeenikerrokseen siirtyneiden reikien lukumäärän, kuten lisämateriaaleissa on yksityiskohtaisesti kuvattu. Lyhyesti sanottuna π-kaistan transientti elektronijakauma sovitettiin Fermi-Dirac-jakaumaan. Reikien lukumäärä laskettiin sitten tuloksena olevista transienttipotentiaalin ja elektronilämpötilan arvoista. Tulos on esitetty kuvassa 4. Havaitsimme, että WS2:sta grafeeniin siirtyy yhteensä noin 5 × 1012 reikää/cm2 eksponentiaalisella eliniällä 1,5 ± 0,2 ps.
Reikien lukumäärän muutos π-kaistalla pumpun ja koettimen välisen viiveen funktiona yhdessä eksponentiaalisen sovituksen kanssa antaa eliniäksi 1,5 ± 0,2 ps.
Kuvien 2–4 löydöksistä voidaan havainnollistaa seuraava mikroskooppinen kuva WS2/grafeeni-heterorakenteen ultranopeasta varauksensiirrosta (kuva 5). WS2/grafeeni-heterorakenteen fotoeksitaatio 2 eV:n jännitteellä hallitsee WS2:n A-eksitonin (kuva 5A). Lisäviritykset grafeenin Dirac-pisteen yli sekä WS2:n ja grafeenivyöhykkeiden välillä ovat energeettisesti mahdollisia, mutta huomattavasti tehottomampia. WS2:n valenssivyöhykkeen fotoeksitoituneet aukot täyttyvät grafeenin π-vyöhykkeeltä peräisin olevilla elektroneilla aikaskaalalla, joka on lyhyempi kuin ajallinen resoluutiomme (kuva 5A). WS2:n johtavuusvyöhykkeen fotoeksitoituneiden elektronien elinikä on noin 1 ps (kuva 5B). Grafeenin π-vyöhykkeen aukkojen täyttyminen uudelleen kestää kuitenkin noin 2 ps (kuva 5B). Tämä osoittaa, että WS2-johtavuusvyöhykkeen ja grafeenin π-vyöhykkeen välisen suoran elektroninsiirron lisäksi on otettava huomioon myös muita relaksaatioreittejä – mahdollisesti vikatilojen kautta (26) – koko dynamiikan ymmärtämiseksi.
(A) WS2:n A-eksitonin resonanssissa 2 eV:n jännitteellä tapahtuva fotoeksitaatio injektoi elektroneja WS2:n johtavuusvyöhykkeeseen. Vastaavat aukot WS2:n valenssivyöhykkeellä täyttyvät välittömästi grafeenin π-vyöhykkeen elektroneilla. (B) WS2:n johtavuusvyöhykkeen fotoeksitaatioiden kuljettajien elinikä on noin 1 ps. Grafeenin π-vyöhykkeen aukot elävät noin 2 ps, mikä osoittaa katkoviivoilla merkittyjen lisäsirontakanavien tärkeyden. Mustat katkoviivat kohdissa (A) ja (B) osoittavat vyöhykkeiden siirtymiä ja kemiallisen potentiaalin muutoksia. (C) Transienttitilassa WS2-kerros on negatiivisesti varautunut, kun taas grafeenikerros on positiivisesti varautunut. Spinselektiivisessä virityksessä ympyräpolarisoidulla valolla WS2:n fotoeksitaatioiden elektronien ja vastaavien grafeenin aukkojen odotetaan osoittavan vastakkaista spinpolarisaatiota.
Transienttitilassa fotovirittyneet elektronit sijaitsevat WS2:n johtavuusvyöhykkeellä, kun taas fotovirittyneet aukot sijaitsevat grafeenin π-vyöhykkeellä (kuva 5C). Tämä tarkoittaa, että WS2-kerros on negatiivisesti varautunut ja grafeenikerros positiivisesti varautunut. Tämä selittää transienttiset piikkien siirtymät (kuva 2), grafeenin pumppausanturisignaalin epäsymmetrian (kuvan 3 käyrät 2 ja 3), aukkojen puuttumisen WS2:n valenssivyöhykkeellä (käyrä 4 kuva 3) sekä grafeenin π-vyöhykkeellä olevat lisäaukot (kuva 4). Tämän varaukseltaan erotetun tilan elinaika on noin 1 ps (käyrä 1 kuva 3).
Samankaltaisia varaukseltaan eroteltuja transienttitiloja on havaittu samankaltaisissa van der Waalsin heterorakenteissa, jotka on tehty kahdesta suorarakoisesta puolijohteesta, joissa on tyypin II vyöhykejärjestys ja porrastettu energiavyö (27–32). Fotoeksitaation jälkeen elektronien ja aukkojen havaittiin siirtyvän nopeasti johtavuusvyön pohjalle ja valenssivyön yläosaan, jotka sijaitsevat heterorakenteen eri kerroksissa (27–32).
WS2/grafeeni-heterostruktuurimme tapauksessa sekä elektronien että aukkojen energeettisesti edullisin sijainti on Fermin tasolla metallisessa grafeenikerroksessa. Siksi voisi olettaa, että sekä elektronit että aukot siirtyvät nopeasti grafeenin π-vyöhykkeelle. Mittauksemme kuitenkin osoittavat selvästi, että aukkojen siirto (<200 fs) on paljon tehokkaampaa kuin elektronien siirto (∼1 ps). Katsomme tämän johtuvan WS2:n ja grafeenivyöhykkeiden suhteellisesta energeettisestä linjautumisesta, kuten kuvassa 1A on esitetty, joka tarjoaa suuremman määrän käytettävissä olevia lopputiloja aukkojen siirtoon verrattuna elektronien siirtoon, kuten (14, 15) on äskettäin ennakoinut. Tässä tapauksessa, olettaen ∼2 eV:n WS2:n energia-aukon, grafeenin Dirac-piste ja tasapainopotentiaali sijaitsevat vastaavasti ∼0,5 ja ∼0,2 eV WS2:n energia-aukon keskikohdan yläpuolella, mikä rikkoo elektroni-aukko-symmetrian. Havaitsemme, että aukonsiirron käytettävissä olevien lopputilojen määrä on ∼6 kertaa suurempi kuin elektroninsiirron (katso lisämateriaalit), minkä vuoksi aukonsiirron odotetaan olevan nopeampaa kuin elektroninsiirron.
Täydellisen mikroskooppisen kuvan saamiseksi havaitusta ultranopeasta epäsymmetrisestä varauksensiirrosta tulisi kuitenkin ottaa huomioon myös päällekkäisyys WS2:n A-eksitoni-aaltofunktion ja grafeenin π-vyöhykkeen orbitaalien välillä, erilaiset elektroni-elektroni- ja elektroni-fononi-sirontakanavat, mukaan lukien liikemäärän, energian, spinin ja pseudospin-säilymisen asettamat rajoitukset, plasmaoskillaatioiden vaikutus (33) sekä koherenttien fononioskillaatioiden mahdollisen syrjäyttävän virityksen rooli, joka saattaa välittää varauksensiirtoa (34, 35). Voidaan myös spekuloida, koostuuko havaittu varauksensiirtotila varauksensiirtoeksitoneista vai vapaista elektroni-aukko-pareista (katso lisämateriaalit). Näiden kysymysten selventämiseksi tarvitaan lisää teoreettisia tutkimuksia, jotka ylittävät tämän artikkelin laajuuden.
Yhteenvetona voidaan todeta, että olemme käyttäneet tr-ARPES-menetelmää tutkiaksemme ultranopeaa välikerrosten varauksensiirtoa epitaksiaalisessa WS2/grafeeni-heterorakenteessa. Havaitsimme, että kun valoviritetyt aukot viritetään resonanssissa WS2:n A-eksitonin kanssa 2 eV:n jännitteellä, ne siirtyvät nopeasti grafeenikerrokseen, kun taas valoviritetyt elektronit pysyvät WS2-kerroksessa. Yhdistimme tämän siihen, että aukkojen siirrolle käytettävissä olevien lopputilojen määrä on suurempi kuin elektronien siirrolle. Varaukseltaan erotetun transienttitilan elinajaksi havaittiin ~1 ps. Yhdessä spinselektiivisen optisen virityksen kanssa käyttäen ympyräpolarisoitua valoa (22–25), havaittuun ultranopeaan varauksensiirtoon saattaa liittyä spininsiirto. Tässä tapauksessa tutkittua WS2/grafeeni-heterorakennetta voitaisiin käyttää tehokkaaseen optiseen spininjektioon grafeeniin, mikä johtaisi uusiin optospintronisiin laitteisiin.
Grafeeninäytteet kasvatettiin SiCrystal GmbH:n kaupallisilla puolijohtavilla 6H-SiC(0001)-kiekoilla. N-seostetut kiekot olivat akselillaan ja niiden leikkausvirhe oli alle 0,5°. Piikarbidi-substraattia etsattiin vetykäsitellen naarmujen poistamiseksi ja säännöllisten tasaisten terassien aikaansaamiseksi. Puhdas ja atomisesti tasainen Si-päätteinen pinta grafitoitiin sitten hehkuttamalla näytettä Ar-atmosfäärissä 1300 °C:ssa 8 minuutin ajan (36). Tällä tavoin saatiin yksi hiilikerros, jossa joka kolmas hiiliatomi muodosti kovalenttisen sidoksen piikarbidi-substraattiin (37). Tämä kerros muutettiin sitten täysin sp2-hybridisoituneeksi, lähes vapaasti seisovaksi, aukkodopatuksi grafeeniksi vetyinterkalaation avulla (38). Näitä näytteitä kutsutaan grafeeni/H-SiC(0001):ksi. Koko prosessi suoritettiin Aixtronin kaupallisessa Black Magic -kasvatuskammiossa. WS2-kasvatus suoritettiin standardissa kuumaseinäreaktorissa matalapaineisella kemiallisella höyrypinnoituksella (39, 40) käyttäen WO3- ja S-jauheita massasuhteessa 1:100 lähtöaineina. WO3- ja S-jauheet pidettiin vastaavasti 900 ja 200 °C:ssa. WO3-jauhe sijoitettiin lähelle substraattia. Kantokaasuna käytettiin argonia 8 sccm:n virtauksella. Reaktorin paine pidettiin 0,5 mbar:ssa. Näytteet karakterisoitiin sekundäärielektronimikroskopialla, atomivoimamikroskopialla, Raman- ja fotoluminesenssispektroskopialla sekä matalaenergisellä elektronidiffraktiolla. Nämä mittaukset paljastivat kaksi erilaista WS2-yksikiteistä domeenia, joissa joko ΓK- tai ΓK'-suunta on linjassa grafeenikerroksen ΓK-suunnan kanssa. Domeenien sivupituudet vaihtelivat 300 ja 700 nm:n välillä, ja WS2:n kokonaispeitto oli arviolta noin 40 %, mikä sopii ARPES-analyysiin.
Staattiset ARPES-kokeet tehtiin puolipallon muotoisella analysaattorilla (SPECS PHOIBOS 150) käyttäen varauskytkettyä laite-ilmaisinjärjestelmää elektronien energian ja liikemäärän kaksiulotteiseen havaitsemiseen. Kaikissa fotoemissiokokeissa käytettiin polarisoimatonta, monokromaattista He Iα -säteilyä (21,2 eV) korkeavirtaisesta He-purkauslähteestä (VG Scienta VUV5000). Kokeissamme energia ja kulmaresoluutio olivat parempia kuin 30 meV ja 0,3° (vastaa 0,01 Å−1). Kaikki kokeet suoritettiin huoneenlämmössä. ARPES on erittäin pintaherkkä tekniikka. Fotoelektronien poistamiseksi sekä WS2- että grafeenikerroksesta käytettiin näytteitä, joiden WS2-peitto oli epätäydellinen, noin 40 %.
Tr-ARPES-laitteisto perustui 1 kHz:n titaani:safiirivahvistimeen (Coherent Legend Elite Duo). 2 mJ lähtötehoa käytettiin korkeiden harmonisten generointiin argonissa. Tuloksena oleva äärimmäinen ultraviolettivalo kulki hilamonokromaattorin läpi ja tuotti 100 fs:n luotainpulsseja 26 eV:n fotonienergialla. 8 mJ vahvistimen lähtötehoa lähetettiin optiseen parametriseen vahvistimeen (HE-TOPAS, Light Conversion). 1 eV:n fotonienergian signaalisädettä taajuuskaksinkertaistettiin beeta-bariumboraattikiteessä 2 eV:n pumppauspulssien saamiseksi. Tr-ARPES-mittaukset tehtiin puolipallon muotoisella analysaattorilla (SPECS PHOIBOS 100). Kokonaisenergia ja ajallinen resoluutio olivat vastaavasti 240 meV ja 200 fs.
Tämän artikkelin lisämateriaalia on saatavilla osoitteessa http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/20/eaay0761/DC1
Tämä on avoimen saatavuuden artikkeli, joka on jaettu Creative Commons Nimeä-EiKaupallinen -lisenssin ehtojen mukaisesti. Tämä lisenssi sallii käytön, jakelun ja kopioinnin missä tahansa mediassa, kunhan käyttö ei ole kaupallista hyötyä varten ja alkuperäinen teos mainitaan asianmukaisesti.
HUOMAUTUS: Pyydämme sähköpostiosoitettasi vain, jotta sivua suositteleva henkilö tietää, että halusit hänen näkevän sen, eikä se ole roskapostia. Emme tallenna sähköpostiosoitteita.
Tämä kysymys on tarkoitettu testaamaan, oletko ihminen, ja estämään automaattiset roskapostilähetykset.
Sven Aeschlimann, Antonio Rossi, Mariana Chávez-Cervantes, Razvan Krause, Benito Arnoldi, Benjamin Stadtmüller, Martin Aeschlimann, Stiven Forti, Filippo Fabbri, Camilla Coletti, Isabella Gierz
Paljastamme ultranopean varauserottumisen WS2/grafeeni-heterorakenteessa, joka mahdollisesti mahdollistaa optisen spin-injektion grafeeniin.
Sven Aeschlimann, Antonio Rossi, Mariana Chávez-Cervantes, Razvan Krause, Benito Arnoldi, Benjamin Stadtmüller, Martin Aeschlimann, Stiven Forti, Filippo Fabbri, Camilla Coletti, Isabella Gierz
Paljastamme ultranopean varauserottumisen WS2/grafeeni-heterorakenteessa, joka mahdollisesti mahdollistaa optisen spin-injektion grafeeniin.
© 2020 American Association for the Advancement of Science. Kaikki oikeudet pidätetään. AAAS on HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef ja COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548 kumppani.
Julkaisun aika: 25. toukokuuta 2020