Биз WS2 монокатмарынан жана графенден жасалган эпитаксиалдык гетероструктурадагы өтө тез заряддын өтүшүн изилдөө үчүн убакыт жана бурч боюнча чечилген фотоэмиссиондук спектроскопияны (tr-ARPES) колдонобуз. Бул гетероструктура түз аралыктагы жарым өткөргүчтүн күчтүү спин-орбиталык байланышы жана күчтүү жарык затынын өз ара аракеттенүүсү менен артыкчылыктарын өтө жогорку мобилдүүлүккө жана узак спиндик жашоого ээ болгон жарым металл массасыз ташуучуларды камтыган артыкчылыктары менен айкалыштырат. Биз WS2деги А-экситонго резонанстык фотокозголуудан кийин, фотокозголуу тешиктер графен катмарына тез өтөрүн, ал эми фотокозголуу электрондор WS2 катмарында калаарын аныктадык. Натыйжада пайда болгон заряд менен бөлүнгөн өткөөл абалдын жашоо узактыгы ~1 ps экени аныкталды. Биз өз ачылыштарыбызды жогорку чечилиштеги ARPES тарабынан аныкталгандай, WS2 жана графен тилкелеринин салыштырмалуу тегизделишинен келип чыккан чачыратуу фазасынын мейкиндигиндеги айырмачылыктарга байланыштырабыз. Спин-тандоочу оптикалык козгоо менен айкалышып, изилденген WS2/графен гетероструктурасы графенге натыйжалуу оптикалык спин инъекциясы үчүн платформа түзүшү мүмкүн.
Көптөгөн ар кандай эки өлчөмдүү материалдардын болушу ылайыкташтырылган диэлектрикалык экрандоого жана ар кандай жакындык менен шартталган эффекттерге негизделген таптакыр жаңы функциялары бар жаңы, акыры жука гетероструктураларды түзүү мүмкүнчүлүгүн ачты (1–3). Электроника жана оптоэлектроника тармагында келечектеги колдонмолор үчүн принциптерди далилдөөчү түзүлүштөр ишке ашырылды (4–6).
Бул жерде биз күчтүү спин-орбиталык байланышы бар жана инверсиялык симметриянын бузулушунан улам тилке түзүлүшүнүн олуттуу спиндик бөлүнүшү бар түз аралыктагы жарым өткөргүч WS2 монокабатынан жана суутек менен аяктаган SiC(0001)де өстүрүлгөн конус формасындагы тилке түзүлүшүнө жана өтө жогорку алып жүрүүчү кыймылдуулугуна ээ болгон жарым металл болгон монокабат графенден (8) турган эпитаксиалдык ван-дер-Ваальс гетероструктураларына көңүл бурабыз. Өтө тез заряддын өткөрүлүшүнүн (9–15) жана жакындык менен шартталган спин-орбиталык байланыш эффекттеринин (16–18) алгачкы көрсөтмөлөрү WS2/графенди жана ушул сыяктуу гетероструктураларды келечектеги оптоэлектрондук (19) жана оптоспинтрондук (20) колдонмолор үчүн келечектүү талапкерлерге айлантат.
Биз WS2/графендеги фотогенерацияланган электрон-тешиги жуптарынын релаксация жолдорун убакыт жана бурч менен чечилген фотоэмиссиялык спектроскопия (tr-ARPES) менен ачып берүүнү максат кылдык. Ал үчүн биз WS2деги А-экситонго резонанстуу 2 эВ насостук импульстар менен гетероструктураны козгойбуз (21, 12) жана 26 эВ фотон энергиясында экинчи убакыт менен кечиктирилген зонд импульсу менен фотоэлектрондорду чыгарабыз. Импульс, энергия жана убакыт менен чечилген ташуучу динамикасына жетүү үчүн биз жарым шар анализатору менен фотоэлектрондордун кинетикалык энергиясын жана эмиссия бурчун насостук зонддун кечиктирүүсүнүн функциясы катары аныктайбыз. Энергия жана убакыт чечилиши тиешелүүлүгүнө жараша 240 мэВ жана 200 фс түзөт.
Биздин жыйынтыктар эпитаксиалдык жактан тегизделген катмарлардын ортосундагы өтө тез заряддын өткөрүлүшүнүн түздөн-түз далилдерин берет, бул катмарлардын азимуттук тегиздөөсү менен кол менен чогултулган окшош гетероструктуралардагы толук оптикалык ыкмаларга негизделген алгачкы көрсөтмөлөрдү тастыктайт (9–15). Мындан тышкары, биз бул заряддын өткөрүлүшү өтө асимметриялык экенин көрсөтөбүз. Биздин өлчөөлөр WS2 жана графен катмарында жайгашкан фотокозготулган электрондор жана тешиктер менен мурда байкалбаган заряд менен бөлүнгөн өткөөл абалды көрсөтөт, ал тиешелүүлүгүнө жараша ~1 пс жашайт. Биз жыйынтыктарыбызды жогорку чечилиштеги ARPES тарабынан аныкталгандай, WS2 жана графен тилкелеринин салыштырмалуу тегизделишинен келип чыккан электрон жана тешиктердин өткөрүлүшү үчүн чачыратуу фазасынын мейкиндигиндеги айырмачылыктар жагынан чечмелейбиз. Спин жана өрөөн-тандоочу оптикалык козгоо менен айкалышкан (22–25) WS2/графен гетероструктуралары графенге натыйжалуу өтө тез оптикалык спин инъекциясы үчүн жаңы платформаны камсыз кылышы мүмкүн.
1А-сүрөттө эпитаксиалдык WS2/графен гетеротүзүлүшүнүн ΓK багыты боюнча тилкелүү түзүлүшүнүн гелий лампасы менен алынган жогорку чечилиштеги ARPES өлчөөсү көрсөтүлгөн. Дирак конусу тең салмактуулуктагы химиялык потенциалдан ~0,3 эВ жогору жайгашкан Дирак чекити менен тешикчелүү легирленген экени аныкталган. Спин-бөлүнүүчү WS2 валенттүүлүк тилкесинин үстүнкү бөлүгү тең салмактуулуктагы химиялык потенциалдан ~1,2 эВ төмөн экени аныкталган.
(A) Поляризацияланбаган гелий лампасы менен ΓK багыты боюнча өлчөнгөн тең салмактуулук фототоку. (B) 26 эВ фотон энергиясында p-поляризацияланган экстремалдык ультрафиолет импульстар менен өлчөнгөн терс насостук зонд кечигүүсү үчүн фототок. Үзүк боз жана кызыл сызыктар 2-сүрөттө өткөөл чокулардын абалын алуу үчүн колдонулган сызык профилдеринин абалын белгилейт. (C) 2 мДж/см2 насостун флюенциациясы менен 2 эВ насостун фотон энергиясында фотокозголуудан кийин фототоктун 200 фс өзгөрүүлөрү. Фотоэлектрондордун кошулушу жана жоголушу тиешелүүлүгүнө жараша кызыл жана көк түстөр менен көрсөтүлгөн. Кутучалар 3-сүрөттө көрсөтүлгөн насостук зонд издери үчүн интеграция аймагын көрсөтөт.
1B-сүрөттө насос импульсу келгенге чейин насостук-зонддун терс кечигүүсүндө 26 эВ фотон энергиясында 100-fs экстремалдык ультрафиолет импульстар менен өлчөнгөн WS2 жана графен K-чекиттерине жакын тилке түзүлүшүнүн tr-ARPES сүрөтү көрсөтүлгөн. Бул жерде спиндин бөлүнүшү үлгүнүн деградациясынан жана спектрдик өзгөчөлүктөрдүн мейкиндик зарядынын кеңейишине алып келүүчү 2 эВ насос импульсунун болушунан улам чечилбейт. 1C-сүрөттө насостук-зонддун сигналы максимумуна жеткен 200 fs кечигүүсүндө 1B-сүрөткө карата насос тарабынан индукцияланган фототоктун өзгөрүүлөрү көрсөтүлгөн. Кызыл жана көк түстөр тиешелүүлүгүнө жараша фотоэлектрондордун кошулушун жана жоголушун көрсөтөт.
Бул бай динамиканы кененирээк талдоо үчүн, алгач, 1B сүрөттөгү үзүк сызыктар боюнча WS2 валенттик тилкесинин жана графен π-тилкесинин өткөөл чокуларынын абалын аныктайбыз, бул Кошумча материалдарда кененирээк түшүндүрүлгөн. WS2 валенттик тилкеси 90 мэВге жогору жылат (2A-сүрөт) жана графен π-тилкеси 50 мэВге төмөн жылат (2B-сүрөт). Бул жылыштардын экспоненциалдык жашоо узактыгы WS2 валенттик тилкеси үчүн 1,2 ± 0,1 ps жана графен π-тилкеси үчүн 1,7 ± 0,3 ps экени аныкталган. Бул чоку жылыштары эки катмардын өткөөл зарядынын алгачкы далилин берет, мында кошумча оң (терс) заряд электрондук абалдардын байланыш энергиясын жогорулатат (азайтат). WS2 валенттик тилкесинин жогору жылышы 1C сүрөттөгү кара кутуча менен белгиленген аймакта көрүнүктүү насос-зонд сигналы үчүн жооптуу экенин эске алыңыз.
WS2 валенттик тилкесинин (A) жана графен π-тилкесинин (B) чоку абалынын өзгөрүшү, насостук зонддун кечигүүсүнүн жана экспоненциалдык туура келүүлөрдүн (жоон сызыктар) функциясы катары. WS2 жылышынын (A) иштөө мөөнөтү 1,2 ± 0,1 пс. Графендин (B) жылышынын иштөө мөөнөтү 1,7 ± 0,3 пс.
Андан кийин, биз 1C сүрөттөгү түстүү кутучалар менен көрсөтүлгөн аймактарга насос-зонд сигналын интеграциялайбыз жана 3-сүрөттө насос-зонддун кечигүүсүнүн функциясы катары алынган эсептөөлөрдү графикке түшүрөбүз. 3-сүрөттөгү 1-ийри сызык маалыматтарга экспоненциалдык тууралоодон алынган 1,1 ± 0,1 ps өмүр сүрүү мөөнөтү менен WS2 катмарынын өткөргүч тилкесинин түбүнө жакын фотодүүлүктөлүүчү ташуучулардын динамикасын көрсөтөт (кошумча материалдарды караңыз).
1C сүрөттөгү кутучалар менен көрсөтүлгөн аянт боюнча фототокту интеграциялоо менен алынган кечигүүнүн функциясы катары насос-зонд издери. Калың сызыктар маалыматтарга экспоненциалдуу дал келүү болуп саналат. Ийри сызык (1) WS2 өткөргүч тилкесиндеги өткөөл алып жүрүүчү популяция. Ийри сызык (2) Тең салмактуулуктагы химиялык потенциалдан жогору графендин π-тилкесинин насос-зонд сигналы. Ийри сызык (3) Тең салмактуулуктагы химиялык потенциалдан төмөн графендин π-тилкесинин насос-зонд сигналы. Ийри сызык (4) WS2 валенттик тилкесиндеги таза насос-зонд сигналы. Өмүр узактыгы (1)де 1,2 ± 0,1 ps, (2)де 180 ± 20 fs (күчөтүү) жана ~2 ps (жоготуу) жана (3)де 1,8 ± 0,2 ps экени аныкталган.
3-сүрөттөгү 2 жана 3-ийри сызыктарда биз графен π-диапазонунун насос-зонд сигналын көрсөтөбүз. Тең салмактуулук химиялык потенциалынан жогору электрондордун күчтөндүрүлүшү (3-сүрөттөгү 2-ийри сызык) тең салмактуулук химиялык потенциалынан төмөн электрондордун жоголушуна салыштырмалуу (180 ± 20 fs) бир топ кыска өмүр сүрөөрүн аныктадык (3-сүрөттөгү 3-ийри сызыкта 1,8 ± 0,2 ps). Андан тышкары, 3-сүрөттөгү 2-ийри сызыктагы фототоктун баштапкы күчтөндүрүлүшү t = 400 fs учурунда ~2 ps өмүр сүрүү убактысы менен жоготууга айланат. Ачык эмес бир катмарлуу графендин насос-зонд сигналында күчтөндүрүү менен жоготуунун ортосундагы асимметрия жок экени аныкталды (кошумча материалдардагы S5-сүрөттү караңыз), бул асимметрия WS2/графен гетероструктурасындагы катмар аралык байланыштын натыйжасы экенин көрсөтүп турат. Тең салмактуулук химиялык потенциалынан жогору жана төмөн кыска мөөнөттүү пайда жана узак мөөнөттүү жоготуунун байкалышы, тиешелүүлүгүнө жараша, гетероструктураны фотокозготуу учурунда электрондор графен катмарынан натыйжалуу алынып салынаарын көрсөтүп турат. Натыйжада, графен катмары оң заряддуу болуп калат, бул 2B-сүрөттө көрсөтүлгөн π-тилкесинин байланыш энергиясынын жогорулашына дал келет. π-тилкесинин ылдый жылышы тең салмактуулук химиялык потенциалынын үстүндөгү Ферми-Дирак тең салмактуулук бөлүштүрүлүшүнүн жогорку энергиялуу куйругун алып салат, бул 3-сүрөттүн 2-ийри сызыгындагы насос-зонд сигналынын белгисинин өзгөрүшүн жарым-жартылай түшүндүрөт. Төмөндө бул эффект π-тилкесиндеги электрондордун убактылуу жоголушу менен ого бетер күчөй турганын көрсөтөбүз.
Бул сценарий 3-сүрөттүн 4-ийри сызыгындагы WS2 валенттик тилкесинин таза насос-зонд сигналы менен колдоого алынат. Бул маалыматтар 1B-сүрөттөгү кара кутуча менен берилген аянт боюнча эсептөөлөрдү интеграциялоо жолу менен алынган, ал бардык насос-зонд кечигүүлөрүндө валенттик тилкеден фотоэмизацияланган электрондорду чагылдырат. Эксперименталдык ката тилкелеринде биз WS2 валенттик тилкесинде насос-зонддун кандайдыр бир кечигүүсү үчүн тешиктердин бар экендигин көрсөткөн эч кандай белги тапкан жокпуз. Бул фотокозголуудан кийин, бул тешиктер биздин убакыттык чечилишибизге салыштырмалуу кыска убакыт аралыгында тездик менен толтурулаарын көрсөтүп турат.
WS2/графен гетероструктурасындагы өтө тез заряддын бөлүнүшү жөнүндөгү гипотезабыздын акыркы далилин камсыз кылуу үчүн, биз Кошумча материалдарда кеңири сүрөттөлгөндөй, графен катмарына өткөрүлгөн тешиктердин санын аныктайбыз. Кыскасы, π-тилкесинин өткөөл электрондук бөлүштүрүлүшү Ферми-Дирак бөлүштүрүүсү менен жабдылган. Андан кийин тешиктердин саны өткөөл химиялык потенциал жана электрондук температура үчүн алынган маанилерден эсептелген. Жыйынтык 4-сүрөттө көрсөтүлгөн. WS2ден графенге жалпысынан ∼5 × 1012 тешик/см2 экспоненциалдык жашоо узактыгы 1,5 ± 0,2 ps болгон учурда өткөрүлүп берилгенин аныктадык.
Насос-зонддун кечигүүсүнүн функциясы катары π-диапазонундагы тешиктердин санынын өзгөрүшү жана экспоненциалдуу тууралоо 1,5 ± 0,2 ps өмүрүн берет.
2-4-сүрөттөрдөгү ачылыштардан WS2/графен гетероструктурасындагы өтө тез заряддын өткөрүлүшү үчүн төмөнкү микроскопиялык сүрөт пайда болот (5-сүрөт). WS2/графен гетероструктурасынын 2 эВдеги фотокозголуу WS2деги А-экситонду басымдуулук кылат (5А-сүрөт). Графендеги Дирак чекити аркылуу, ошондой эле WS2 менен графен тилкелеринин ортосундагы кошумча электрондук козголуулар энергетикалык жактан мүмкүн, бирок бир топ аз натыйжалуу. WS2 валенттик тилкесиндеги фотокозголуу тешиктери биздин убакыттык чечилишибизге салыштырмалуу кыска убакыт шкаласында графен π-тилкесинен келип чыккан электрондор менен толтурулат (5А-сүрөт). WS2 өткөргүч тилкесиндеги фотокозголуу электрондорунун жашоо узактыгы ~1 ps (5B-сүрөт). Бирок, графен π-тилкесиндеги тешиктерди толтуруу үчүн ~2 ps талап кылынат (5B-сүрөт). Бул WS2 өткөргүч тилкеси менен графен π-тилкесинин ортосундагы түз электрон алмашуудан тышкары, толук динамиканы түшүнүү үчүн кошумча релаксация жолдорун — балким, кемчилик абалдары аркылуу (26) — эске алуу керектигин көрсөтүп турат.
(A) WS2 A-козголуусуна резонанстагы фотокозголуу 2 эВдеги WS2 өткөргүч тилкесине электрондорду киргизет. WS2 валенттик тилкесиндеги тиешелүү тешиктер графен π-тилкесинен келген электрондор менен заматта толукталат. (B) WS2 өткөргүч тилкесиндеги фотокозголуу алып жүрүүчүлөрдүн иштөө мөөнөтү ~1 пс. Графен π-тилкесиндеги тешиктер ~2 пс иштейт, бул үзүк жебелер менен көрсөтүлгөн кошумча чачыратуу каналдарынын маанисин көрсөтөт. (A) жана (B) графиктериндеги кара үзүк сызыктар тилке жылыштарын жана химиялык потенциалдын өзгөрүшүн көрсөтөт. (C) Өткөөл абалда WS2 катмары терс заряддалган, ал эми графен катмары оң заряддалган. Тегерек поляризацияланган жарык менен спин-тандоочу дүүлүктүрүү үчүн WS2деги фотокозголуу электрондору жана графендеги тиешелүү тешиктер карама-каршы спин поляризациясын көрсөтөт деп күтүлүүдө.
Өткөөл абалда фотодүүлүк электрондор WS2 өткөргүчтүк тилкесинде, ал эми фотодүүлүк тешиктер графендин π-тилкесинде жайгашкан (5C-сүрөт). Бул WS2 катмары терс заряддалган, ал эми графен катмары оң заряддалган дегенди билдирет. Бул өткөөл чоку жылыштарын (2-сүрөт), графен насосу-зонд сигналынын асимметриясын (3-сүрөттүн 2 жана 3 ийри сызыктары), WS2 валенттик тилкесинде тешиктердин жоктугун (3-сүрөттүн 4-ийри сызыгы), ошондой эле графендин π-тилкесиндеги кошумча тешиктерди (4-сүрөт) түшүндүрөт. Бул заряд менен бөлүнгөн абалдын иштөө мөөнөтү ~1 ps (3-сүрөттүн 1-ийри сызыгы) түзөт.
Ушундай эле заряддар менен бөлүнгөн өткөөл абалдар II типтеги тилкелүү жана баскычтуу тилкелүү тилкелүү эки түз аралыктуу жарым өткөргүчтөрдөн жасалган ван-дер-Ваальс гетероструктураларында байкалган (27–32). Фотодүүлүктөн кийин электрондор жана тешиктер гетероструктуранын ар кандай катмарларында жайгашкан өткөргүчтүк тилкесинин түбүнө жана валенттик тилкенин чокусуна тез жылып жатканы аныкталган (27–32).
Биздин WS2/графен гетероструктурабыздын учурунда электрондор жана тешиктер үчүн энергетикалык жактан эң жагымдуу жайгашкан жер металлдык графен катмарындагы Ферми деңгээлинде болот. Ошондуктан, электрондор да, тешиктер да графен π-диапазонуна тез өтөт деп күтүүгө болот. Бирок, биздин өлчөөлөр тешиктердин өткөрүлүшү (<200 fs) электрондордун өткөрүлүшүнө (∼1 ps) караганда алда канча натыйжалуу экенин ачык көрсөтүп турат. Муну биз 1А-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, WS2 жана графен тилкелеринин салыштырмалуу энергетикалык тегизделишине байланыштырабыз, ал жакында (14, 15) болжолдогондой, электрондордун өткөрүлүшүнө салыштырмалуу тешиктердин өткөрүлүшү үчүн жеткиликтүү акыркы абалдардын көбүрөөк санын сунуштайт. Азыркы учурда, WS2 тилке аралыгы ~2 эВ деп эсептесек, графен Дирак чекити жана тең салмактуулук химиялык потенциалы WS2 тилке аралыгынын ортосунан тиешелүү түрдө ~0,5 жана ~0,2 эВ жогору жайгашкан, бул электрондук-тешик симметриясын бузат. Биз тешикчелердин өткөрүлүшү үчүн жеткиликтүү болгон акыркы абалдардын саны электрондордун өткөрүлүшүнө караганда ~6 эсе көп экенин аныктадык (кошумча материалдарды караңыз), ошондуктан тешикчелердин өткөрүлүшү электрондордун өткөрүлүшүнө караганда тезирээк болот деп күтүлүүдө.
Бирок, байкалган өтө тез асимметриялык заряддын өткөрүлүшүнүн толук микроскопиялык сүрөтү WS2деги А-экситон толкун функциясын түзгөн орбиталдардын жана тиешелүүлүгүнө жараша графен π-диапазонунун ортосундагы дал келүүнү, импульс, энергия, спин жана псевдоспиндин сакталышы менен байланышкан чектөөлөрдү, плазмалык термелүүлөрдүн таасирин (33), ошондой эле заряддын өткөрүлүшүнө ортомчулук кылышы мүмкүн болгон когеренттүү фонондук термелүүлөрдүн мүмкүн болгон жылышуу дүүлүктүрүүсүнүн ролун эске алышы керек (34, 35). Ошондой эле, байкалган заряддын өткөрүлүш абалы заряддын өткөрүлүш экситондорунан же эркин электрон-тешик жуптарынан турабы деп божомолдоого болот (кошумча материалдарды караңыз). Бул маселелерди тактоо үчүн ушул макаланын чегинен тышкары дагы теориялык изилдөөлөр талап кылынат.
Кыскача айтканда, биз эпитаксиалдык WS2/графен гетероструктурасындагы катмар аралык заряддын өтө тез өтүшүн изилдөө үчүн tr-ARPESти колдондук. Биз WS2нин А-экситонуна 2 эВде резонанс болгондо, фотокозголгон тешиктер графен катмарына тез өтөрүн, ал эми фотокозголгон электрондор WS2 катмарында калаарын аныктадык. Биз муну тешиктердин өтүшү үчүн жеткиликтүү акыркы абалдардын саны электрондордун өтүшүнө караганда көп экендиги менен байланыштырдык. Заряд менен бөлүнгөн өткөөл абалдын иштөө мөөнөтү ~1 ps экени аныкталды. Тегерек поляризацияланган жарыкты (22–25) колдонуу менен спин-тандоочу оптикалык козголуу менен айкалыштырып, байкалган өтө тез заряддын өтүшү спиндин өтүшү менен коштолушу мүмкүн. Бул учурда, изилденген WS2/графен гетероструктурасы графенге натыйжалуу оптикалык спин инъекциясы үчүн колдонулушу мүмкүн, бул жаңы оптоспинтрондук түзүлүштөрдү пайда кылат.
Графен үлгүлөрү SiCrystal GmbH компаниясынын коммерциялык жарым өткөргүч 6H-SiC(0001) пластиналарында өстүрүлдү. N-легирленген пластиналар 0,5° төмөн кесилген огунда жайгашкан. SiC субстраты чийиктерди кетирүү жана кадимки жалпак террасаларды алуу үчүн суутек менен оюлган. Андан кийин таза жана атомдук жактан жалпак Si-терминацияланган бет үлгүнү Ar атмосферасында 1300°C температурада 8 мүнөт күйгүзүү менен графиттештирилген (36). Ошентип, биз ар бир үчүнчү көмүртек атому SiC субстраты менен коваленттик байланыш түзгөн бир көмүртек катмарын алдык (37). Андан кийин бул катмар суутек интеркаляциясы аркылуу толугу менен sp2-гибриддештирилген квази эркин турган тешик менен легирленген графенге айландырылган (38). Бул үлгүлөр графен/H-SiC(0001) деп аталат. Бүт процесс Aixtron компаниясынын коммерциялык Black Magic өстүрүү камерасында жүргүзүлдү. WS2 өстүрүү стандарттуу ысык дубал реакторунда WO3 жана S порошокторун прекурсорлор катары 1:100 массалык катышы менен колдонуу менен төмөнкү басымдагы химиялык буу чөктүрүү (39, 40) аркылуу жүргүзүлдү. WO3 жана S порошоктору тиешелүүлүгүнө жараша 900 жана 200°C температурада кармалган. WO3 порошогу субстратка жакын жайгаштырылган. Аргон 8 sccm агымы менен ташуучу газ катары колдонулган. Реактордогу басым 0,5 мбарда кармалган. Үлгүлөр экинчилик электрондук микроскопия, атомдук күч микроскопиясы, Раман жана фотолюминесценция спектроскопиясы, ошондой эле төмөнкү энергиялуу электрондук дифракция менен мүнөздөлгөн. Бул өлчөөлөр WS2 эки башка монокристаллдык доменин аныктады, мында ΓK- же ΓK'-багыты графен катмарынын ΓK-багыты менен дал келген. Домен капталдарынын узундугу 300 жана 700 нм ортосунда өзгөрүп турган, ал эми WS2 жалпы камтуусу болжол менен 40% га жеткен, бул ARPES анализине ылайыктуу.
Статикалык ARPES эксперименттери электрон энергиясын жана импульсун эки өлчөмдүү аныктоо үчүн заряд менен байланышкан түзүлүш-детектор системасын колдонуу менен жарым шар формасындагы анализатор (SPECS PHOIBOS 150) менен жүргүзүлдү. Бардык фотоэмиссия эксперименттери үчүн жогорку агымдуу He разряд булагынын (VG Scienta VUV5000) поляризацияланбаган, монохроматтык HeIα нурлануусу (21,2 эВ) колдонулган. Биздин эксперименттердеги энергия жана бурчтук чечилиш тиешелүүлүгүнө жараша 30 мэВден жана 0,3°тан (0,01 Å−1ге туура келет) жакшыраак болгон. Бардык эксперименттер бөлмө температурасында жүргүзүлдү. ARPES - бул өтө беттик сезгич ыкма. WS2 жана графен катмарынан фотоэлектрондорду чыгаруу үчүн WS2 толук эмес каптоосу ~40% болгон үлгүлөр колдонулган.
tr-ARPES орнотуусу 1 кГц Titanium:Sapphire күчөткүчүнө (Coherent Legend Elite Duo) негизделген. Аргондо жогорку гармоникаларды түзүү үчүн 2 мДж чыгуучу кубаттуулук колдонулган. Натыйжада пайда болгон өтө күчтүү ультрафиолет нуру торчолуу монохроматор аркылуу өтүп, 26 эВ фотон энергиясында 100 фс зонд импульстарын пайда кылган. 8 мДж күчөткүчтүн чыгуучу кубаттуулугу оптикалык параметрдик күчөткүчкө (Light Conversionдон алынган HE-TOPAS) жөнөтүлгөн. 2 эВ насостук импульстарды алуу үчүн 1 эВ фотон энергиясындагы сигнал нуру бета-барий бораты кристаллында жыштык эки эселенген. tr-ARPES өлчөөлөрү жарым шар анализатору (SPECS PHOIBOS 100) менен жүргүзүлгөн. Жалпы энергия жана убакыттык чечилиш тиешелүүлүгүнө жараша 240 мэВ жана 200 фс болгон.
Бул макала үчүн кошумча материалдарды http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/20/eaay0761/DC1 дарегинен тапса болот.
Бул Creative Commons Attribution-NonCommercial лицензиясынын шарттары боюнча таратылган ачык жеткиликтүү макала, ал каалаган каражатта колдонууга, таратууга жана көчүрүүгө уруксат берет, эгерде натыйжада коммерциялык максатта колдонулбаса жана түпнуска эмгек туура цитаталанган болсо.
ЭСКЕРТҮҮ: Биз сиздин электрондук почта дарегиңизди баракчаны сунуштап жаткан адам сиз аны көрүшүн каалаганыңызды жана ал керексиз почта эмес экенин билиши үчүн гана сурайбыз. Биз эч кандай электрондук почта дарегин кармабайбыз.
Бул суроо сиздин адам экениңизди же эместигиңизди текшерүү жана спамдын автоматтык түрдө жөнөтүлүшүнүн алдын алуу үчүн берилет.
Свен Эслиманн, Антонио Росси, Мариана Чавес-Сервантес, Разван Краузе, Бенито Арнольди, Бенжамин Штадмюллер, Мартин Эслиманн, Стивен Форти, Филиппо Фаббри, Камилла Колетти, Изабелла Гиерц
Биз WS2/графен гетероструктурасындагы өтө тез заряддын бөлүнүшүн ачып бердик, бул графенге оптикалык спин инъекциясын жүргүзүүгө мүмкүндүк берет.
Свен Эслиманн, Антонио Росси, Мариана Чавес-Сервантес, Разван Краузе, Бенито Арнольди, Бенжамин Штадмюллер, Мартин Эслиманн, Стивен Форти, Филиппо Фаббри, Камилла Колетти, Изабелла Гиерц
Биз WS2/графен гетероструктурасындагы өтө тез заряддын бөлүнүшүн ачып бердик, бул графенге оптикалык спин инъекциясын жүргүзүүгө мүмкүндүк берет.
© 2020 Илимди өнүктүрүү боюнча Америка Ассоциациясы. Бардык укуктар корголгон. AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef жана COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548 өнөктөшү болуп саналат.
Жарыяланган убактысы: 2020-жылдын 25-майы