Mir benotzen zäit- a winkelopgeléist Photoemissiounsspektroskopie (tr-ARPES) fir den ultraschnelle Ladungstransfer an enger epitaktischer Heterostruktur aus Monolayer WS2 a Graphen z'ënnersichen. Dës Heterostruktur kombinéiert d'Virdeeler vun engem Direkt-Lach-Halbleiter mat staarker Spin-Orbit-Kopplung an enger staarker Liicht-Matière-Interaktioun mat deene vun engem Hallefmetall, deen masselos Träger mat extrem héijer Mobilitéit a laanger Spin-Liewensdauer huet. Mir stellen fest, datt no der Photoexcitatioun bei Resonanz zum A-Exciton am WS2, déi photoexcitéiert Lächer séier an d'Graphenschicht transferéieren, während déi photoexcitéiert Elektronen an der WS2-Schicht bleiwen. Den resultéierende ladungsgetrennten transienten Zoustand huet eng Liewensdauer vun ~1 ps. Mir schreiwen eis Erkenntnisser op Ënnerscheeder am Streuungsphasenraum zréck, déi duerch déi relativ Ausriichtung vu WS2- a Graphenbänner verursaacht ginn, wéi duerch héichopléisend ARPES opgedeckt gëtt. A Kombinatioun mat spin-selektiver optescher Excitatioun kéint déi ënnersicht WS2/Graphen-Heterostruktur eng Plattform fir effizient optesch Spin-Injektioun a Graphen bidden.
D'Disponibilitéit vu ville verschiddenen zweedimensionalen Materialien huet d'Méiglechkeet opgemaach, nei, schlussendlech dënn Heterostrukturen mat komplett neie Funktionalitéiten ze kreéieren, baséiert op enger personaliséierter dielektrescher Ofdréckung a verschiddenen duerch d'Proximitéit induzéierten Effekter (1-3). Beweis-vun-Prinzip-Bauelementer fir zukünfteg Uwendungen am Beräich vun der Elektronik an der Optoelektronik goufen realiséiert (4-6).
Hei konzentréiere mir eis op epitaktesch van der Waals Heterostrukturen, déi aus Monolayer WS2 bestinn, engem Direktlück-Hallefleeder mat staarker Spin-Orbit-Kopplung an enger bedeitender Spin-Splitting vun der Bandstruktur wéinst enger gebrachener Inversiounssymmetrie (7), a Monolayer-Graphen, engem Hallefmetall mat konischer Bandstruktur an extrem héijer Trägermobilitéit (8), dat op waasserstoffterminéiertem SiC(0001) ugebaut gëtt. Éischt Hiweiser op ultraschnelle Ladungstransfer (9-15) an duerch Proximitéit induzéiert Spin-Orbit-Kopplungseffekter (16-18) maachen WS2/Graphen an ähnlech Heterostrukturen zu villverspriechenden Kandidaten fir zukünfteg optoelektronesch (19) an optospintronesch (20) Uwendungen.
Mir hunn eis virgeholl, d'Relaxatiounsweeër vu photogeneréierten Elektron-Lach-Pairen a WS2/Graphen mat zäit- a Winkelopléisungs-Photoemissiounsspektroskopie (tr-ARPES) ze weisen. Fir dësen Zweck uschléissen mir d'Heterostruktur mat 2-eV-Pumppulsen, déi mam A-Exciton a WS2 resonant sinn (21, 12), an werfen Photoelektronen mat engem zweeten zäitverzögerten Sondpuls bei 26-eV Photonenergie aus. Mir bestëmmen d'kinetesch Energie an den Emissiounswénkel vun de Photoelektronen mat engem hemisphäreschen Analysator als Funktioun vun der Pump-Sond-Verzögerung, fir Zougang zu der Impuls-, Energie- an zäitopléisungsdynamik vum Träger ze kréien. D'Energie- an Zäitopléisung sinn 240 meV respektiv 200 fs.
Eis Resultater liwweren direkt Beweiser fir en ultraschnelle Ladungstransfer tëscht den epitaktesch ausgeriichte Schichten, wat éischt Indikatiounen op Basis vun all-opteschen Techniken an ähnlechen manuell zesummegesate Heterostrukturen mat arbiträrer azimutaler Ausriichtung vun de Schichten bestätegt (9-15). Zousätzlech weisen mir, datt dësen Ladungstransfer héich asymmetresch ass. Eis Miessunge weisen en virdru net observéierten, ladungsgetrennten, transienten Zoustand mat photoerregten Elektronen a Lächer, déi sech an der WS2- respektiv Graphenschicht befannen, an deen ongeféier 1 ps laang hält. Mir interpretéieren eis Erkenntnisser a Bezuch op Ënnerscheeder am Streuphasenraum fir den Elektronen- an d'Lachtransfer, verursaacht duerch déi relativ Ausriichtung vu WS2- a Graphenbänner, wéi duerch héichopléisend ARPES opgedeckt gëtt. Kombinéiert mat spin- a dalselektiver optescher Anregung (22-25) kéinten WS2/Graphen-Heterostrukturen eng nei Plattform fir effizient ultraschnell optesch Spin-Injektioun a Graphen bidden.
Figur 1A weist eng héichopléisend ARPES-Miessung, déi mat enger Heliumlamp vun der Bandstruktur laanscht d'ΓK-Richtung vun der epitaktischer WS2/Graphen-Heterostruktur gemaach gouf. Den Dirac-Kegel ass als Lächer-dotiert fonnt, mat dem Dirac-Punkt, deen ~0,3 eV iwwer dem Gläichgewiichtschemesche Potential läit. D'Spëtzt vum Spin-Split WS2-Valenzband läit ~1,2 eV ënner dem Gläichgewiichtschemesche Potential.
(A) Gläichgewiichtsphotostroum, gemooss laanscht d'ΓK-Richtung mat enger onpolariséierter Heliumlamp. (B) Photostroum fir negativ Pump-Probe-Verzögerung, gemooss mat p-polariséierten extremen Ultraviolett-Impulser bei 26-eV Photonenenergie. Gestrechelt gro a rout Linnen markéieren d'Positioun vun de Linnprofiler, déi benotzt gi fir d'transient Peakpositiounen an der Fig. 2 ze extrahéieren. (C) Pompel-induzéiert Ännerunge vum Photostroum 200 fs no der Photoexcitatioun bei enger Pump-Photonenenergie vun 2 eV mat enger Pumpfluenz vun 2 mJ/cm2. Gewënn a Verloscht vu Photoelektrone sinn a rout respektiv blo duergestallt. D'Këschte weisen d'Integratiounsfläch fir d'Pump-Probe-Spuren, déi an der Fig. 3 duergestallt sinn.
Figur 1B weist eng tr-ARPES-Schnappschëss vun der Bandstruktur no bei de WS2- a Graphen-K-Punkten, gemooss mat extremen Ultraviolett-Impulser vun 100 fs bei 26 eV Photonenenergie bei negativer Pump-Probe-Verzögerung virun der Arrivée vum Pump-Impuls. Hei ass d'Spin-Splitting net opgeléist wéinst der Degradatioun vun der Prouf an der Präsenz vum 2 eV Pump-Impuls, deen eng Raumladungsverbreederung vun de Spektralmerkmale verursaacht. Figur 1C weist déi duerch d'Pomp induzéiert Ännerungen vum Photostroum a Bezuch op Fig. 1B bei enger Pump-Probe-Verzögerung vun 200 fs, wou de Pump-Probe-Signal säi Maximum erreecht. Rout a blo Faarwen weisen de Gewënn respektiv de Verloscht vu Photoelektrone un.
Fir dës räich Dynamik méi detailléiert ze analyséieren, bestëmmen mir als éischt déi transient Peakpositioune vum WS2-Valenzband an dem Graphen-π-Band laanscht déi gestrichelte Linnen an der Fig. 1B, wéi am Detail an den Ergänzungsmaterialien erkläert. Mir stellen fest, datt de WS2-Valenzband ëm 90 meV no uewen verréckelt (Fig. 2A) an de Graphen-π-Band ëm 50 meV no ënnen verréckelt (Fig. 2B). Déi exponentiell Liewensdauer vun dëse Verrécklunge läit bei 1,2 ± 0,1 ps fir de Valenzband vum WS2 an 1,7 ± 0,3 ps fir de Graphen-π-Band. Dës Peakverrécklunge liwweren éischt Beweiser fir eng transient Ladung vun den zwou Schichten, wou eng zousätzlech positiv (negativ) Ladung d'Bindungsenergie vun den elektroneschen Zoustänn erhéicht (verréngert). Et ass ze bemierken, datt d'Opschwong vum WS2-Valenzband fir dat prominent Pump-Probe-Signal am Beräich verantwortlech ass, deen duerch déi schwaarz Këscht an der Fig. 1C markéiert ass.
Ännerung vun der Peakpositioun vum WS2-Valenzband (A) a vum Graphen-π-Band (B) als Funktioun vun der Pump-Probe-Verzögerung zesumme mat exponentielle Anpassungen (déck Linnen). D'Liewensdauer vun der WS2-Verschiebung an (A) ass 1,2 ± 0,1 ps. D'Liewensdauer vun der Graphen-Verschiebung an (B) ass 1,7 ± 0,3 ps.
Als nächst integréiere mir de Pump-Probe-Signal iwwer d'Beräicher, déi duerch déi faarweg Këschten an der Fig. 1C ugewise sinn, a stellen déi resultéierend Zuelen als Funktioun vun der Pump-Probe-Verzögerung an der Fig. 3 duer. D'Kurv 1 an der Fig. 3 weist d'Dynamik vun de photoeregéierten Träger no beim Buedem vum Leitungsband vun der WS2-Schicht mat enger Liewensdauer vun 1,1 ± 0,1 ps, déi aus enger exponentieller Upassung un d'Donnéeën kritt gouf (kuckt d'Ergänzungsmaterialien).
Pump-Probe-Spuren als Funktioun vun der Verzögerung, déi duerch d'Integratioun vum Photostroum iwwer d'Fläch, déi vun de Këschten an der Fig. 1C ugewise gëtt, kritt ginn. Déi déck Linnen sinn exponentiell Upassungen un d'Donnéeën. Kurv (1) Transient Trägerpopulatioun am Leetungsband vum WS2. Kurv (2) Pump-Probe-Signal vum π-Band vum Graphen iwwer dem Gläichgewiichtschemesche Potential. Kurv (3) Pump-Probe-Signal vum π-Band vum Graphen ënner dem Gläichgewiichtschemesche Potential. Kurv (4) Netto-Pump-Probe-Signal am Valenzband vum WS2. D'Liewensdauere sinn 1,2 ± 0,1 ps an (1), 180 ± 20 fs (Gewënn) an ~2 ps (Verloscht) an (2), an 1,8 ± 0,2 ps an (3).
An de Kurven 2 an 3 vun der Fig. 3 weisen mir de Pump-Probe-Signal vum Graphen-π-Band. Mir stellen fest, datt de Gewënn vun Elektronen iwwer dem chemesche Potenzial am Gläichgewiicht (Kurv 2 an der Fig. 3) eng vill méi kuerz Liewensdauer huet (180 ± 20 fs) am Verglach zum Verloscht vun Elektronen ënner dem chemesche Potenzial am Gläichgewiicht (1,8 ± 0,2 ps an der Kurv 3 vun der Fig. 3). Ausserdeem gëtt festgestallt, datt de initialen Gewënn vum Photostroum an der Kurv 2 vun der Fig. 3 bei t = 400 fs mat enger Liewensdauer vun ~2 ps an e Verloscht iwwergeet. D'Asymmetrie tëscht Gewënn a Verloscht gëtt am Pump-Probe-Signal vum onofgedeckte Monolayer-Graphen als feelend festgestallt (kuckt Fig. S5 an den Ergänzungsmaterialien), wat drop hiweist, datt d'Asymmetrie eng Konsequenz vun der Zwëscheschicht-Kopplung an der WS2/Graphen-Heterostruktur ass. D'Observatioun vun engem kuerzfristege Gewënn a laangfristege Verloscht iwwer respektiv ënner dem Gläichgewiichtschemesche Potential weist drop hin, datt Elektronen effizient aus der Graphenschicht bei der Photoexzitatioun vun der Heterostruktur ewechgeholl ginn. Als Resultat gëtt d'Graphenschicht positiv gelueden, wat mat der Erhéijung vun der Bindungsenergie vum π-Band konsequent ass, déi an der Fig. 2B fonnt gouf. D'Downshift vum π-Band läscht den héichenergetesche Schwanz vun der Fermi-Dirac-Verdeelung am Gläichgewiicht iwwer dem Gläichgewiichtschemesche Potential ewech, wat deelweis d'Ännerung vum Zeeche vum Pump-Probe-Signal an der Kurve 2 vun der Fig. 3 erkläert. Mir weisen hei ënnendrënner, datt dësen Effekt weider duerch den transiente Verloscht vun Elektronen am π-Band verstäerkt gëtt.
Dëst Szenario gëtt vum Netto-Pump-Probe-Signal vum WS2-Valenzband an der Kurve 4 vun der Fig. 3 ënnerstëtzt. Dës Donnéeë goufe kritt andeems d'Zuelen iwwer d'Fläch integréiert goufen, déi vun der schwaarzer Këscht an der Fig. 1B uginn ass, déi d'Elektronen erfaasst, déi vum Valenzband bei all Pump-Probe-Verzögerungen photoemittéiert ginn. Bannent den experimentellen Fehlerbalken fanne mir keen Hiwäis op d'Präsenz vu Lächer am Valenzband vum WS2 fir iergendeng Pump-Probe-Verzögerung. Dëst weist drop hin, datt dës Lächer no der Photoexcitatioun séier op enger Zäitskala nei gefëllt ginn, déi am Verglach mat eiser zäitlecher Opléisung méi kuerz ass.
Fir e finale Beweis fir eis Hypothese vun der ultraschneller Ladungstrennung an der WS2/Graphen-Heterostruktur ze liwweren, bestëmmen mir d'Zuel vun de Lächer, déi op d'Graphenschicht transferéiert ginn, wéi am Detail an den Ergänzungsmaterialien beschriwwen. Kuerz gesot, gouf déi transient elektronesch Verdeelung vum π-Band mat enger Fermi-Dirac-Verdeelung ugepasst. D'Zuel vun de Lächer gouf dann aus de resultéierende Wäerter fir dat transient chemescht Potenzial an d'Elektronentemperatur berechent. D'Resultat ass an der Fig. 4 gewisen. Mir stellen fest, datt eng Gesamtzuel vun ~5 × 1012 Lächer/cm2 vu WS2 op Graphen transferéiert ginn, mat enger exponentieller Liewensdauer vun 1,5 ± 0,2 ps.
Ännerung vun der Unzuel vun de Lächer am π-Band als Funktioun vun der Pompel-Sond-Verzögerung zesumme mat exponentieller Upassung, wat eng Liewensdauer vun 1,5 ± 0,2 ps ergëtt.
Aus de Resultater an de Fig. 2 bis 4 ervirgeet dat folgend mikroskopescht Bild fir den ultraschnelle Ladungstransfer an der WS2/Graphen-Heterostruktur (Fig. 5). Photoexcitatioun vun der WS2/Graphen-Heterostruktur bei 2 eV bevëlkert dominant den A-Exciton am WS2 (Fig. 5A). Zousätzlech elektronesch Excitatiounen iwwer den Dirac-Punkt am Graphen, souwéi tëscht WS2 a Graphenbänner, si energetesch méiglech, awer däitlech manner effizient. Déi photoexcitéiert Lächer am Valenzband vum WS2 gi mat Elektronen, déi aus dem Graphen-π-Band stamen, op enger Zäitskala nei gefëllt, déi am Verglach mat eiser zäitlecher Opléisung méi kuerz ass (Fig. 5A). Déi photoexcitéiert Elektronen am Leetungsband vum WS2 hunn eng Liewensdauer vun ~1 ps (Fig. 5B). Et brauch awer ~2 ps fir d'Lächer am Graphen-π-Band nei ze füllen (Fig. 5B). Dëst weist drop hin, datt nieft dem direkten Elektronentransfer tëscht dem WS2-Leetungsband an dem Graphen-π-Band, zousätzlech Relaxatiounsweeër – méiglecherweis iwwer Defektzoustänn (26) – berécksiichtegt musse ginn, fir déi voll Dynamik ze verstoen.
(A) Photoexzitatioun bei Resonanz zum WS2 En A-Exciton bei 2 eV injizéiert Elektronen an de Leitungsband vum WS2. Déi entspriechend Lächer am Valenzband vum WS2 ginn direkt mat Elektronen aus dem Graphen-π-Band nei gefëllt. (B) Déi photoexzitéiert Ladungsträger am Leitungsband vum WS2 hunn eng Liewensdauer vun ~1 ps. D'Lächer am Graphen-π-Band liewen ~2 ps, wat d'Wichtegkeet vun zousätzleche Streukanäl weist, déi duerch gestrichelt Pfeiler ugedeit ginn. Schwaarz gestrichelt Linnen an (A) an (B) weisen Bandverschiebungen a Verännerungen am chemesche Potenzial un. (C) Am transienten Zoustand ass d'WS2-Schicht negativ gelueden, während d'Graphen-Schicht positiv gelueden ass. Fir spinselektiv Anregung mat zirkulär polariséiertem Liicht gëtt erwaart, datt déi photoexzitéiert Elektronen am WS2 an déi entspriechend Lächer am Graphen eng géigeniwwergesate Spinpolarisatioun weisen.
Am transienten Zoustand leien déi photoexzitéiert Elektronen am Leetungsband vum WS2, während déi photoexzitéiert Lächer am π-Band vum Graphen leien (Fig. 5C). Dëst bedeit, datt d'WS2-Schicht negativ gelueden ass an d'Graphen-Schicht positiv gelueden ass. Dëst erkläert déi transient Peak-Verschiebungen (Fig. 2), d'Asymmetrie vum Graphen-Pump-Probe-Signal (Kurven 2 an 3 vun der Fig. 3), d'Feele vu Lächer am Valenzband vum WS2 (Kurv 4, Fig. 3), souwéi déi zousätzlech Lächer am Graphen-π-Band (Fig. 4). D'Liewensdauer vun dësem ladungsgetrennten Zoustand ass ~1 ps (Kurv 1, Fig. 3).
Ähnlech ladungsgetrennt transient Zoustänn goufen a verwandte van der Waals Heterostrukturen observéiert, déi aus zwee Direktlücke-Hallefleeder mat Typ II Bandausrichtung a gestaffelter Bandlück bestinn (27-32). No der Photoexzitatioun gouf festgestallt, datt d'Elektronen an d'Lächer sech séier no ënnen an de Leitungsband respektiv no uewen am Valenzband beweegen, déi sech a verschiddene Schichten vun der Heterostruktur befannen (27-32).
Am Fall vun eiser WS2/Graphen-Heterostruktur ass déi energetesch gënschtegst Plaz fir souwuel Elektronen ewéi och Lächer um Fermi-Niveau an der metallescher Graphenschicht. Dofir géif een erwaarden, datt souwuel Elektronen ewéi och Lächer séier an de Graphen-π-Band transferéiert ginn. Eis Miessunge weisen awer kloer, datt den Lächertransfer (<200 fs) vill méi effizient ass wéi den Elektronentransfer (∼1 ps). Mir schreiwen dat der relativer energetischer Ausriichtung vun de WS2- an de Graphenbänner zou, wéi an der Fig. 1A gewisen, déi eng méi grouss Zuel vu verfügbare Schlusszoustänn fir den Lächertransfer am Verglach zum Elektronentransfer bitt, wéi viru kuerzem vun (14, 15) erwaart gouf. Am aktuelle Fall, ënner der Viraussetzung vun enger WS2-Bandlück vun ∼2 eV, leien de Graphen-Dirac-Punkt an de chemesche Gläichgewiichtspotenzial ∼0,5 respektiv ∼0,2 eV iwwer der Mëtt vun der WS2-Bandlück, wouduerch d'Elektron-Lach-Symmetrie gebrach gëtt. Mir stellen fest, datt d'Zuel vun de verfügbare Schlusszoustänn fir den Lächertransfer ~6-mol méi grouss ass wéi fir den Elektronentransfer (kuckt d'Ergänzungsmaterialien), dofir gëtt erwaart, datt den Lächertransfer méi séier wéi den Elektronentransfer ass.
E komplett mikroskopescht Bild vum observéierten ultraschnellen asymmetresche Ladungstransfer sollt awer och d'Iwwerlappung tëscht den Orbitalen, déi d'A-Exciton-Wellenfunktioun am WS2 respektiv dem Graphen-π-Band bilden, verschidden Elektron-Elektron- an Elektron-Phonon-Streukanäl, inklusiv d'Aschränkungen, déi duerch Impuls, Energie, Spin a Pseudospin-Konservatioun opgeluecht ginn, den Afloss vu Plasmaoszillatiounen (33), souwéi d'Roll vun enger méiglecher displaziver Anregung vu kohärente Phonon-Oszillatiounen, déi den Ladungstransfer vermittele kéinten (34, 35). Ausserdeem kéint een spekuléieren, ob den observéierte Ladungstransferzoustand aus Ladungstransfer-Exzitonen oder fräien Elektron-Lach-Pairen besteet (kuckt d'Ergänzungsmaterialien). Weider theoretesch Ënnersichungen, déi iwwer den Ëmfang vun der aktueller Aarbecht erausgoen, sinn néideg fir dës Froen ze klären.
Zesummegefaasst hu mir tr-ARPES benotzt fir den ultraschnelle Ladungstransfer tëscht Schichten an enger epitaktischer WS2/Graphen-Heterostruktur ze studéieren. Mir hunn festgestallt, datt, wa se an der Resonanz mam A-Exciton vum WS2 bei 2 eV ugereegt ginn, déi photoanregt Lächer séier an d'Graphenschicht transferéieren, während déi photoanregt Elektronen an der WS2-Schicht bleiwen. Mir hunn dëst der Tatsaach zougeschriwwen, datt d'Zuel vun de verfügbare Schlusszoustänn fir den Lächertransfer méi grouss ass wéi fir den Elektronentransfer. D'Liewensdauer vum ladungsgetrennten transienten Zoustand gouf op ~1 ps festgestallt. A Kombinatioun mat spin-selektiver optescher Anregung mat zirkulär polariséiertem Liicht (22-25) kéint den observéierten ultraschnelle Ladungstransfer vun engem Spintransfer begleet ginn. An dësem Fall kéint déi ënnersicht WS2/Graphen-Heterostruktur fir eng effizient optesch Spin-Injektioun a Graphen benotzt ginn, wat zu neien optospintronesche Komponenten féiert.
D'Graphen-Prouwe goufen op kommerziellen Hallefleitenden 6H-SiC(0001)-Wafere vun der SiCrystal GmbH ugebaut. Déi N-dotiert Wafer waren op der Achs mat engem Fehlschnëtt ënner 0,5°. De SiC-Substrat gouf mat Waasserstoff geätzt fir Kratzer ze entfernen an reegelméisseg flaach Terrassen ze kréien. Déi propper an atomar flaach Si-terminéiert Uewerfläch gouf dann graphitiséiert andeems d'Prouf an enger Ar-Atmosphär bei 1300°C fir 8 Minutten geglüht gouf (36). Op dës Manéier kruten mir eng eenzeg Kuelestoffschicht, wou all drëtt Kuelestoffatom eng kovalent Bindung mam SiC-Substrat geformt huet (37). Dës Schicht gouf dann iwwer Waasserstoffinterkalatioun an komplett sp2-hybridiséiert quasi-fräistännegt Lächer-dotiert Graphen ëmgewandelt (38). Dës Prouwe ginn als Graphen/H-SiC(0001) bezeechent. De ganze Prozess gouf an enger kommerzieller Black Magic Wuesskammer vun Aixtron duerchgefouert. D'WS2-Wuesstum gouf an engem Standard-Heisswandreaktor duerch Nidderdrock-chemesch Gasoflagerung (39, 40) mat WO3- a S-Pulver mat engem Masseverhältnis vun 1:100 als Virleefer duerchgefouert. D'WO3- a S-Pulver goufen op 900 respektiv 200°C gehalen. De WO3-Pulver gouf no beim Substrat placéiert. Argon gouf als Trägergas mat engem Floss vun 8 sccm benotzt. Den Drock am Reaktor gouf op 0,5 mbar gehalen. D'Prouwe goufen duerch Sekundärelektronenmikroskopie, Atomkraaftmikroskopie, Raman- a Photolumineszenzspektroskopie, souwéi Nidderenergie-Elektrondiffraktioun charakteriséiert. Dës Miessunge hunn zwou verschidde WS2-Eenkristallin-Domänen opgedeckt, wou entweder d'ΓK- oder d'ΓK'-Richtung mat der ΓK-Richtung vun der Graphenschicht ausgeriicht ass. D'Domänensäitelängten hunn tëscht 300 an 700 nm variéiert, an déi total WS2-Ofdeckung gouf op ~40% geschat, wat fir d'ARPES-Analyse gëeegent ass.
Déi statesch ARPES-Experimenter goufen mat engem hemisphäreschen Analysator (SPECS PHOIBOS 150) duerchgefouert, deen e charge-coupled device-detector-System fir déi zweedimensional Detektioun vun Elektronenenergie an Impuls benotzt huet. Onpolariséiert, monochromatesch He-Iα-Stralung (21,2 eV) vun enger He-Entladungsquell mat héijem Flux (VG Scienta VUV5000) gouf fir all Photoemissiounsexperimenter benotzt. D'Energie an d'Wénkeloppléisung an eisen Experimenter ware besser wéi 30 meV respektiv 0,3° (entsprécht 0,01 Å−1). All Experimenter goufen bei Raumtemperatur duerchgefouert. ARPES ass eng extrem Uewerflächenempfindlech Technik. Fir Photoelektrone souwuel aus der WS2- wéi och aus der Graphenschicht erauszesträichen, goufen Prouwe mat enger onvollstänneger WS2-Ofdeckung vun ~40% benotzt.
Den tr-ARPES-Setup baséiert op engem 1-kHz Titan:Saphir-Verstärker (Coherent Legend Elite Duo). 2 mJ Ausgangsleistung goufe fir d'Generatioun vun héijen Harmoniken an Argon benotzt. Dat resultéierend extremt ultraviolett Liicht ass duerch e Gittermonochromator gaangen, deen 100-fs Sondpulse mat 26-eV Photonenergie produzéiert huet. 8 mJ Verstärkerausgangsleistung gouf an en optesche parametresche Verstärker (HE-TOPAS vu Light Conversion) geschéckt. De Signalstral mat 1-eV Photonenergie gouf an engem Beta-Bariumborat-Kristall frequenzverduebelt, fir d'2-eV Pompelpulse ze kréien. D'tr-ARPES-Miessunge goufe mat engem hemisphäreschen Analysator (SPECS PHOIBOS 100) duerchgefouert. Déi total Energie an d'zäitlech Opléisung waren 240 meV respektiv 200 fs.
Zousätzlech Material fir dësen Artikel ass verfügbar op http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/20/eaay0761/DC1
Dëst ass en Open-Access-Artikel, deen ënner de Bedéngunge vun der Creative Commons Attribution-NonCommercial Lizenz verdeelt gëtt, déi d'Benotzung, d'Verdeelung an d'Reproduktioun an all Medium erlaabt, soulaang déi resultéierend Benotzung net fir kommerzielle Virdeel ass a virausgesat datt d'Originalwierk korrekt zitéiert gëtt.
NOTÉIERT: Mir froen nëmmen no Ärer E-Mailadress, fir datt déi Persoun, där Dir d'Säit recommandéiert, weess, datt Dir wëllt, datt si se gesäit, an datt et keng Junkmail ass. Mir erfassen keng E-Mailadress.
Dës Fro ass fir ze testen, ob Dir e mënschleche Besucher sidd oder net, an fir automatiséiert Spam-Beiträg ze verhënneren.
Sven Aeschlimann, Antonio Rossi, Mariana Chávez-Cervantes, Razvan Krause, Benito Arnoldi, Benjamin Stadtmüller, Martin Aeschlimann, Stiven Forti, Filippo Fabbri, Camilla Coletti, Isabella Gierz
Mir weisen ultraschnell Ladungstrennung an enger WS2/Graphen-Heterostruktur op, déi méiglecherweis eng optesch Spin-Injektioun a Graphen erméiglecht.
Sven Aeschlimann, Antonio Rossi, Mariana Chávez-Cervantes, Razvan Krause, Benito Arnoldi, Benjamin Stadtmüller, Martin Aeschlimann, Stiven Forti, Filippo Fabbri, Camilla Coletti, Isabella Gierz
Mir weisen ultraschnell Ladungstrennung an enger WS2/Graphen-Heterostruktur op, déi méiglecherweis eng optesch Spin-Injektioun a Graphen erméiglecht.
© 2020 American Association for the Advancement of Science. All Rechter reservéiert. AAAS ass e Partner vun HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef a COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 25. Mee 2020