Waxaan isticmaalnaa sawir-qaadista waqtiga iyo xagasha ee xallinta (tr-ARPES) si aan u baarno wareejinta dallacaadda aadka u degdega badan ee qaab-dhismeedka epitaxial ee laga sameeyay monolayer WS2 iyo graphene. Qaab-dhismeedkan heterostructure wuxuu isku daraa faa'iidooyinka semiconductor-ka farqiga tooska ah oo leh isku-xidhka wareegga-wareegga xooggan iyo isdhexgalka iftiinka xooggan ee arrimaha iftiinka leh kuwa sideyaasha aan tirada lahayn ee semimetal-ka ah ee leh dhaqdhaqaaq aad u sarreeya iyo cimri dheer oo wareeg ah. Waxaan ogaanay in, ka dib sawir-qaadista marka ay la falgasho A-exciton ee WS2, godadka sawir-qaadista si dhakhso ah ugu wareegaan lakabka graphene halka elektaroonada sawir-qaadista ay ku sii jiraan lakabka WS2. Xaaladda ku-meel-gaarka ah ee ka dhalatay dallacaadda oo kala go'day waxaa la ogaaday inay leedahay cimri dhan ~ 1 ps. Waxaan natiijooyinkayaga u nisbaynaynaa kala duwanaanshaha booska wejiga kala firdhisan ee ay keento isku-xidhka qaraabada ah ee xargaha WS2 iyo graphene sida lagu muujiyay ARPES-ka xallinta sare leh. Iyada oo lagu daray kicinta indhaha ee la dooranayo wareegga-xulashada, qaab-dhismeedka WS2/graphene ee la baaray ayaa laga yaabaa inuu bixiyo goob loogu talagalay duritaanka wareegga indhaha oo hufan ee graphene.
Helitaanka agabyo badan oo laba-geesood ah ayaa furay suurtagalnimada in la abuuro qaabab cusub oo khafiif ah oo leh shaqooyin cusub oo ku salaysan baaritaanka dielectric ee loo habeeyay iyo saameyno kala duwan oo ay keento dhawaanshaha (1-3). Aaladaha caddaynta mabda'a ah ee loogu talagalay codsiyada mustaqbalka ee dhinaca elektaroonigga iyo optoelectronics ayaa la xaqiijiyay (4-6).
Halkan, waxaan diiradda saareynaa qaab-dhismeedka epitaxial van der Waals heterostructures oo ka kooban monolayer WS2, semiconductor-ka farqiga tooska ah oo leh isku-xidhka wareegga-wareegga xooggan iyo kala-goynta wareegga weyn ee qaab-dhismeedka kooxda sababtoo ah isku-dhafka rogidda jaban (7), iyo monolayer graphene, semimetal leh qaab-dhismeedka kooxda koonikada iyo dhaqdhaqaaqa side-qaadaha aadka u sarreeya (8), oo lagu koray SiC-ga hydrogen-ka ee dhammaaday (0001). Tilmaamaha ugu horreeya ee wareejinta dallacaadda aadka u degdega ah (9-15) iyo saameynta isku-xidhka wareegga-wareegga ee u dhowaanshaha (16-18) waxay ka dhigayaan WS2/graphene iyo heterostructures-ka la midka ah inay u ballan qaadaan musharrixiinta mustaqbalka ee optoelectronic (19) iyo optospintronic (20).
Waxaan u diyaarsannay inaan shaaca ka qaadno waddooyinka nasashada ee lammaanayaasha godadka elektarooniga ah ee sawir-qaadista ee WS2/graphene iyadoo la adeegsanayo sawir-qaadista waqtiga iyo xagasha ee xallinta (tr-ARPES). Ujeeddadaas awgeed, waxaan ku kicineynaa qaab-dhismeedka heterostructure-ka garaaca bamka 2-eV ee ka jawaaba A-exciton-ka ee WS2 (21, 12) waxaanan ka saarnaa sawir-qaadayaasha iyadoo la adeegsanayo garaaca baaritaanka oo dib loo dhigay markii labaad ee tamarta sawir-qaadista 26-eV. Waxaan go'aamineynaa tamarta firfircoonida iyo xagasha sii deynta ee sawir-qaadayaasha iyadoo la adeegsanayo falanqeeye hemispherical ah iyadoo loo eegayo dib u dhaca bamka si loo helo marin u helidda dhaqdhaqaaqa side-ka ee xawaaraha, tamarta, iyo waqtiga. Xallinta tamarta iyo waqtiga waa 240 meV iyo 200 fs, siday u kala horreeyaan.
Natiijooyinkayagu waxay bixiyaan caddayn toos ah oo ku saabsan wareejinta dallacaadda aadka u degdega ah ee u dhaxaysa lakabyada epitaxial-ka ah, iyagoo xaqiijinaya tilmaamaha ugu horreeya iyagoo ku salaynaya dhammaan farsamooyinka indhaha ee isku-dhafka ah ee isku-dhafka ah ee gacanta lagu sameeyay oo leh isku-xidhka azimuthal ee lakabyada (9-15). Intaa waxaa dheer, waxaan tusinaynaa in wareejinta dallacaadda ay aad u siman tahay. Cabbiraadahayagu waxay muujinayaan xaalad ku-meel-gaar ah oo aan hore loo arag oo kala-go'an oo leh elektaroono sawir-qaadis ah iyo godad ku yaal lakabka WS2 iyo graphene, siday u kala horreeyaan, oo ku nool ~ 1 ps. Waxaan u fasirnaa natiijooyinkayaga marka la eego kala duwanaanshaha booska kala-baxa ee wareejinta elektaroonigga iyo godka oo ay keento isku-xidhka qaraabada ah ee xargaha WS2 iyo graphene sida lagu muujiyay ARPES-ka xallinta sare leh. Marka lagu daro kicinta indhaha ee wareegga iyo dooxooyinka ee xulashada leh (22-25), qaababka WS2/graphene waxay bixin karaan goob cusub oo loogu talagalay duritaanka wareegga indhaha ee aadka u degdega badan ee graphene.
Jaantuska 1A wuxuu muujinayaa cabbir ARPES oo xallin sare leh oo laga helay laambad helium ah oo qaab-dhismeedka kooxda ah oo ku teedsan jihada ΓK ee qaab-dhismeedka epitaxial WS2/graphene. Koonka Dirac waxaa la ogaaday inuu god ku jiro iyadoo barta Dirac ay ku taal ~ 0.3 eV oo ka sarreysa awoodda kiimikada dheelitirka. Qaybta sare ee xarigga valence-ka WS2 ee kala-goynta wareegga waxaa la ogaaday inay tahay ~ 1.2 eV oo ka hooseysa awoodda kiimikada dheelitirka.
(A) Sawirka joogtada ah ee loo yaqaan 'equilibrium photocurrent' oo lagu cabbiray jihada ΓK iyadoo la adeegsanayo laambad helium ah oo aan la kala fogayn. (B) Sawirka joogtada ah ee dib u dhaca baaritaanka bamka ee taban oo lagu cabbiray garaaca ultraviolet-ka aadka u daran ee p-polarized ee tamarta photon-ka 26-eV. Khadadka cawlan iyo casaanka ee la jarjaray ayaa calaamadeeya booska astaamaha xariiqda ee loo isticmaalay in lagu soo saaro jagooyinka ugu sarreeya ee ku meel gaarka ah ee Jaantuska 2. (C) Isbeddellada uu bamku keeno ee sawirka socda 200 fs ka dib kicinta sawirka tamarta photon-ka ee bamka ee 2 eV oo leh saameyn bamka ah oo ah 2 mJ/cm2. Faa'iidada iyo khasaaraha photoelectron-yada waxaa lagu muujiyay casaan iyo buluug, siday u kala horreeyaan. Sanduuqyadu waxay muujinayaan aagga isku-dhafka raadadka bamka-baaritaanka ee lagu muujiyay Jaantuska 3.
Jaantuska 1B wuxuu muujinayaa sawir tr-ARPES ah oo ku saabsan qaab-dhismeedka kooxda oo u dhow WS2 iyo dhibcaha K ee graphene oo lagu cabbiray garaaca ultraviolet-ka xad-dhaafka ah ee 100-fs ee tamarta photon-ka 26-eV ee dib u dhaca baaritaanka bamka ee taban ka hor imaatinka garaaca bamka. Halkan, kala-goynta wareegga lama xallin sababtoo ah burburka muunadda iyo joogitaanka garaaca bamka 2-eV kaas oo sababa ballaarinta dallacaadda booska ee sifooyinka muuqaalka. Jaantuska 1C wuxuu muujinayaa isbeddellada uu bamka ku keeno qulqulka sawirka marka loo eego Jaantuska 1B dib u dhac ku yimaada baaritaanka bamka ee 200 fs halkaas oo calaamadda bamka-baarka ay gaarto ugu badnaan. Midabada casaanka iyo buluugga ah waxay muujinayaan faa'iidada iyo khasaaraha sawir-qaadayaasha, siday u kala horreeyaan.
Si aan si faahfaahsan u falanqeyno dhaqdhaqaaqan hodanka ah, marka hore waxaan go'aamineynaa boosaska ugu sarreeya ee ku-meel-gaarka ah ee kooxda valence-ka WS2 iyo kooxda graphene-ka π-band oo ku teedsan xariiqyada jajaban ee Jaantuska 1B sida si faahfaahsan loogu sharraxay Qalabka Dheeraadka ah. Waxaan ogaanay in kooxda valence-ka WS2 ay kor u kacdo 90 meV (Jaantuska 2A) kooxda graphene-ka π-band-kuna ay hoos ugu dhacdo 50 meV (Jaantuska 2B). Cimriga dheeraadka ah ee isbeddelladan waxaa la ogaaday inay tahay 1.2 ± 0.1 ps kooxda valence-ka ee WS2 iyo 1.7 ± 0.3 ps kooxda graphene-band. Isbeddelladan ugu sarreeya waxay bixiyaan caddayn koowaad oo ah dallacaad ku-meel-gaar ah oo labada lakab ah, halkaas oo dallacaad togan (taban) oo dheeraad ah ay korodho (yareyso) tamarta isku xidhka ee xaaladaha elektaroonigga ah. Ogsoonow in kor u qaadista kooxda valence-ka WS2 ay mas'uul ka tahay calaamadda bamka-baaritaanka ee caanka ah ee aagga lagu calaamadeeyay sanduuqa madow ee Jaantuska 1C.
Isbeddelka booska ugu sarreeya ee kooxda valence-ka WS2 (A) iyo graphene π-band (B) iyadoo loo eegayo dib u dhaca bamka-baaritaanka oo ay weheliso ku habboonaanta jibbaaran (xariiqyo qaro weyn). Cimriga isbeddelka WS2 ee (A) waa 1.2 ± 0.1 ps. Cimriga isbeddelka graphene ee (B) waa 1.7 ± 0.3 ps.
Marka xigta, waxaan ku darnaa calaamadda bamka-baarka meelaha ay tilmaameen sanduuqyada midabka leh ee Jaantuska 1C waxaanan sawirnaa tirooyinka ka dhasha iyadoo loo eegayo dib u dhaca bamka-baarka ee Jaantuska 3. Qalooca 1 ee Jaantuska 3 wuxuu muujinayaa dhaqdhaqaaqa sideyaasha sawir-qaadayaasha ah ee u dhow salka qaybta gudbinta ee lakabka WS2 iyadoo cimrigiisu yahay 1.1 ± 0.1 ps oo laga helay ku habboonaanta dheeraadka ah ee xogta (fiiri Qalabka Dheeraadka ah).
Raad-raacyada bamka-baarka oo ah shaqo dib u dhac ah oo laga helay isku-darka qulqulka sawirka ee aagga lagu tilmaamay sanduuqyada Jaantuska 1C. Khadadka qaro weyn ayaa ku habboon xogta. Qalooca (1) Tirada sideyaasha ku-meel-gaarka ah ee ku jira kooxda gudbinta ee WS2. Qalooca (2) Calaamadda bamka-baarka ee π-band ee graphene oo ka sarreysa awoodda kiimikada ee dheelitirka. Qalooca (3) Calaamadda bamka-baarka ee π-band ee graphene oo ka hooseysa awoodda kiimikada ee dheelitirka. Qalooca (4) Calaamadda bamka-baarka ee saafiga ah ee kooxda qiimaha leh ee WS2. Cimriga waxaa la ogaaday inay yihiin 1.2 ± 0.1 ps gudaha (1), 180 ± 20 fs (faa'iido) iyo ~2 ps (khasaare) gudaha (2), iyo 1.8 ± 0.2 ps gudaha (3).
Qaloocyada 2 iyo 3 ee Jaantuska 3, waxaan ku tusaynaa calaamadda bamka-baarka ee graphene π-band. Waxaan ogaanay in faa'iidada elektaroonada ka sarreysa awoodda kiimikada ee dheelitirka (qalooca 2 ee Jaantuska 3) ay leedahay cimri aad u gaaban (180 ± 20 fs) marka la barbar dhigo luminta elektaroonada ka hooseeya awoodda kiimikada ee dheelitirka (1.8 ± 0.2 ps ee qalooca 3 Jaantuska 3). Intaa waxaa dheer, faa'iidada bilowga ah ee sawirka-socodka ee qalooca 2 ee Jaantuska 3 waxaa la ogaaday inay isu beddeshay khasaare t = 400 fs iyadoo cimrigeedu yahay ~2 ps. Asymmetry-ka u dhexeeya faa'iidada iyo khasaaraha waxaa la ogaaday inuu ka maqan yahay calaamadda bamka-baarka ee graphene monolayer-ka aan la daboolin (fiiri Jaantuska S5 ee Qalabka Dheeraadka ah), taasoo muujinaysa in asymmetry-gu uu yahay natiijo ka dhalatay isku xidhka lakabka ee WS2/graphene heterostructure. Daawashada faa'iido muddo gaaban ah iyo khasaare muddo dheer ah oo ka sarreeya iyo ka hooseeya awoodda kiimikada dheelitirka, siday u kala horreeyaan, waxay muujinaysaa in elektaroonada si hufan looga saaro lakabka graphene marka sawir-qaadis lagu sameeyo qaab-dhismeedka heterostructure-ka. Natiijo ahaan, lakabka graphene wuxuu noqdaa mid si togan u dallaca, kaas oo la jaanqaadaya kororka tamarta isku xidhka ee π-band ee laga helay Jaantuska 2B. Hoos u dhaca π-band wuxuu ka saarayaa dabada tamarta sare ee dheelitirka Fermi-Dirac qaybinta ka sarraysa awoodda kiimikada dheelitirka, taas oo qayb ahaan sharraxaysa isbeddelka calaamadda calaamadda bamka-baarka ee qalooca 2 ee Jaantuska 3. Waxaan hoos ku tusi doonaa in saameyntani ay sii xoojiso luminta ku-meel-gaarka ah ee elektaroonada ku jira π-band.
Xaaladdan waxaa taageera calaamadda bamka-baarka saafiga ah ee bamka valence-ka ee WS2 ee qalooca 4 ee Jaantuska 3. Xogtan waxaa lagu helay iyadoo la isku darayo tirinta aagga uu bixiyay sanduuqa madow ee Jaantuska 1B kaas oo qabta elektaroonada laga soo saaray bamka valence-ka dhammaan dib u dhaca bamka-baarka. Gudaha baararka khaladaadka tijaabada ah, ma helno wax calaamad ah oo muujinaysa jiritaanka godadka bamka valence-ka ee WS2 ee dib u dhaca bamka-baarka. Tani waxay muujinaysaa in, ka dib kicinta sawir-qaadista, godadkan si degdeg ah loogu buuxiyo miisaan waqti gaaban marka la barbar dhigo xallinta waqtigayaga.
Si aan u bixinno caddeyn kama dambays ah oo ku saabsan mala-awaalkayaga kala-soocidda dallacaadda aadka u degdega ah ee qaab-dhismeedka WS2/graphene, waxaan go'aamineynaa tirada godadka loo wareejiyay lakabka graphene sida si faahfaahsan loogu sharraxay Qalabka Dheeraadka ah. Marka la soo koobo, qaybinta elektaroonigga ah ee ku-meel-gaarka ah ee π-band waxaa lagu rakibay qaybinta Fermi-Dirac. Tirada godadka ayaa markaa laga xisaabiyay qiimayaasha ka dhashay awoodda kiimikada ku-meel-gaarka ah iyo heerkulka elektaroonigga ah. Natiijada waxaa lagu muujiyay Jaantuska 4. Waxaan ogaanay in tirada guud ee ~5 × 1012 godad/cm2 laga wareejiyay WS2 una wareejiyay graphene iyadoo cimri dhererkiisu yahay 1.5 ± 0.2 ps.
Isbeddelka tirada godadka ku jira π-band iyadoo loo eegayo dib u dhaca bamka-baaritaanka oo ay weheliso ku habboonaanta jibbaaran oo keenta cimri dherer ah 1.5 ± 0.2 ps.
Laga soo bilaabo natiijooyinka Jaantusyada 2 ilaa 4, sawirka yar ee soo socda ee wareejinta dallacaadda aadka u degdega badan ee qaab-dhismeedka WS2/graphene ayaa soo baxaya (Jaantuska 5). Sawir-qaadista qaab-dhismeedka WS2/graphene ee 2 eV ayaa si weyn u buuxisa A-exciton ee WS2 (Jaantuska 5A). Kacsiyada elektaroonigga ah ee dheeraadka ah ee ku baahsan barta Dirac ee graphene iyo sidoo kale inta u dhaxaysa xargaha WS2 iyo graphene waa kuwo si tamar leh u suurtogal ah laakiin aad uga waxtar yar. Godadka sawir-qaadista ee ku jira kooxda qiimaha leh ee WS2 waxaa dib u buuxiya elektaroono ka soo jeeda kooxda π-ga graphene iyadoo la eegayo waqtiga xaddidan marka la barbar dhigo xallinta waqtiga (Jaantuska 5A). Elektaroonada sawir-qaadista ee ku jira kooxda gudbinta ee WS2 waxay leeyihiin cimri dhan ~1 ps (Jaantuska 5B). Si kastaba ha ahaatee, waxay qaadataa ~2 ps si loo buuxiyo godadka ku jira kooxda π-ga graphene (Jaantuska 5B). Tani waxay muujinaysaa in, marka laga reebo wareejinta tooska ah ee elektarooniga ah ee u dhaxaysa kooxda gudbinta WS2 iyo kooxda graphene π, dariiqyada nasashada dheeraadka ah - suurtagal ahaan iyada oo loo marayo xaaladaha cilladaha (26) - loo baahan yahay in la tixgeliyo si loo fahmo dhaqdhaqaaqa oo dhan.
(A) Dareen-qaadista sawir-qaadista marka la falgalo WS2 A-exciton ee 2 eV waxay ku duraysaa elektaroonada kooxda gudbinta ee WS2. Godadka u dhigma ee kooxda valence-ka ee WS2 waxaa isla markiiba dib u buuxiya elektaroono ka socda kooxda graphene π-band. (B) Sideyaasha sawir-qaadista ee ku jira kooxda gudbinta ee WS2 waxay leeyihiin cimri dhan ∼1 ps. Godadka ku jira kooxda graphene π-band waxay ku nool yihiin ∼2 ps, taasoo muujinaysa muhiimadda kanaallada kala firdhisan ee dheeraadka ah ee lagu tilmaamay fallaadho jajaban. Khadadka madow ee jajaban ee ku jira (A) iyo (B) waxay muujinayaan isbeddellada kooxda iyo isbeddellada awoodda kiimikada. (C) Xaaladda ku-meel-gaarka ah, lakabka WS2 si taban ayaa loo dallacayaa halka lakabka graphene uu si togan u dallacsan yahay. Dareen-qaadista xulashada wareegga oo leh iftiin wareegsan oo jajaban, elektaroonada sawir-qaadista ee ku jira WS2 iyo godadka u dhigma ee graphene ayaa la filayaa inay muujiyaan kala-soocidda wareegga ee ka soo horjeeda.
Xaaladda ku meel gaarka ah, elektaroonada sawir-qaadista leh waxay ku nool yihiin kooxda gudbinta ee WS2 halka godadka sawir-qaadista leh ay ku yaalliin kooxda π ee graphene (Jaantuska 5C). Taas macnaheedu waa in lakabka WS2 uu si taban u dallaco oo lakabka graphene-na si togan loo dallaco. Tani waxay ka dhigan tahay isbeddellada ugu sarreeya ee ku meel gaarka ah (Jaantuska 2), isku-dheellitir la'aanta calaamadda bamka-baaritaanka graphene (qaloocyada 2 iyo 3 ee Sawirka 3), maqnaanshaha godadka ku jira kooxda qiimaha leh ee WS2 (qaloocyada 4 Sawirka 3), iyo sidoo kale godadka dheeraadka ah ee kooxda π ee graphene (Jaantuska 4). Cimriga xaaladdan kala go'an ee dallacaadda waa ∼1 ps (qaloocyada 1 Sawirka 3).
Xaalado ku-meel-gaar ah oo la mid ah kuwa kala-go'an ee khidmadda ayaa lagu arkay qaab-dhismeedka van der Waals ee la xiriira oo laga sameeyay laba semiconductors oo go'an oo toos ah oo leh isku-dubaridka kooxda nooca II iyo go'an oo go'an (27-32). Ka dib markii la sawiray, elektaroonada iyo godadka ayaa la ogaaday inay si degdeg ah ugu socdaan qaybta hoose ee kooxda gudbinta iyo xagga sare ee kooxda valence, siday u kala horreeyaan, kuwaas oo ku yaal lakabyo kala duwan oo ka mid ah qaab-dhismeedka heterostructure (27-32).
Marka laga hadlayo qaab-dhismeedkayaga WS2/graphene, goobta ugu wanaagsan ee tamarta badan ee elektaroonada iyo godadka labaduba waa heerka Fermi ee lakabka graphene ee birta ah. Sidaa darteed, qofku wuxuu filan karaa in elektaroonada iyo godadka labaduba si dhakhso ah ugu wareegaan graphene π-band. Si kastaba ha ahaatee, cabbiradeennu waxay si cad u muujinayaan in wareejinta godka (<200 fs) ay aad uga waxtar badan tahay wareejinta elektarooniga (~1 ps). Waxaan tan u nisbaynaynaa isku-xidhka tamarta ee qaraabada ah ee WS2 iyo xargaha graphene sida lagu muujiyey Jaantuska 1A kaas oo bixiya tiro badan oo xaalado kama dambays ah oo la heli karo oo loogu talagalay wareejinta godka marka loo eego wareejinta elektarooniga sida dhawaan la filayay (14, 15). Xaaladdan hadda jirta, marka la eego ~2 eV WS2 bandgap, awoodda kiimikada ee graphene Dirac iyo dheellitirka awoodda waxay ku yaalliin ~0.5 iyo ~0.2 eV oo ka sarreeya bartamaha bandgap-ka WS2, siday u kala horreeyaan, iyagoo jebiya isku-dheelitirka godadka elektarooniga. Waxaan ogaanay in tirada xaaladaha kama dambaysta ah ee la heli karo ee wareejinta godka ay ka badan tahay ∼6 jeer marka loo eego wareejinta elektarooniga (fiiri Qalabka Dheeraadka ah), waana sababta wareejinta godka loo filayo inay ka dhakhso badan tahay wareejinta elektarooniga.
Si kastaba ha ahaatee, sawir dhammaystiran oo ku saabsan wareejinta dallacaadda aan sinnayn ee aadka u dheereysa ee la arkay waa inay sidoo kale tixgelisaa isku-dhafka u dhexeeya orbital-yada sameeya shaqada hirarka A-exciton ee WS2 iyo graphene π-band, siday u kala horreeyaan, kanaallada kala duwan ee kala firdhinta elektaroonigga-elektroonka iyo elektaroonigga-phonon oo ay ku jiraan xaddidaadaha ay soo rogeen dhaqdhaqaaqa, tamarta, wareegga, iyo ilaalinta pseudospin, saameynta gariirka balaasmaha (33), iyo sidoo kale doorka kicinta kala-baxa ee suurtagalka ah ee gariirka phonon ee isku-dhafan ee dhexdhexaadin kara wareejinta dallacaadda (34, 35). Sidoo kale, qofku wuxuu qiyaasi karaa in xaaladda wareejinta dallacaadda ee la arkay ay ka kooban tahay excitons-ka wareejinta dallacaadda ama lammaane-god electron-ka oo bilaash ah (fiiri Qalabka Dheeraadka ah). Baaritaanno aragtiyeed oo dheeraad ah oo ka baxsan baaxadda warqaddan ayaa loo baahan yahay si loo caddeeyo arrimahan.
Marka la soo koobo, waxaan isticmaalnay tr-ARPES si aan u baranno wareejinta dallacaadda lakabka ee aadka u degdega badan ee qaab-dhismeedka epitaxial WS2/graphene. Waxaan ogaanay in, marka la xiiseeyo falcelinta A-exciton ee WS2 ee 2 eV, godadka sawir-qaadista ayaa si dhakhso ah ugu wareegaya lakabka graphene halka elektaroonada sawir-qaadista ay ku sii jiraan lakabka WS2. Waxaan tan u nisbaynay xaqiiqda ah in tirada xaaladaha kama dambaysta ah ee la heli karo ee wareejinta daloolka ay ka weyn tahay wareejinta elektaroonigga. Cimriga xaaladda ku-meel-gaarka ah ee kala-go'an ee dallacaadda waxaa la ogaaday inay tahay ~ 1 ps. Marka lagu daro kicinta indhaha ee kala-go'an ee la isticmaalayo iftiinka wareegsan ee kala-go'an (22-25), wareejinta dallacaadda aadka u degdega ah ee la arkay waxaa la socon kara wareejinta wareegga. Xaaladdan, qaab-dhismeedka WS2/graphene ee la baaray waxaa loo isticmaali karaa duritaanka wareegga indhaha ee hufan ee graphene taasoo keentay aalado optospintronic cusub.
Shaybaarrada graphene-ka waxaa lagu beeray buskud ganacsi oo 6H-SiC(0001) ah oo laga keenay SiCrystal GmbH. Buskudyada N-doped-ka ah waxay ahaayeen kuwo ku yaal dhidibka iyadoo si khaldan loo jaray 0.5°. Substrate-ka SiC waxaa lagu xardhay hydrogen si looga saaro xoqidda loona helo dhulal siman oo joogto ah. Dusha sare ee nadiifka ah oo atomi ahaan siman ee Si-ka ah ayaa markaa lagu sawiray iyadoo muunadda lagu buufiyo jawiga Ar 1300°C muddo 8 daqiiqo ah (36). Sidan, waxaan helnay hal lakab oo kaarboon ah halkaas oo atom kasta oo kaarboon ah oo saddexaad ah uu sameeyay isku xidhka covalent ee substrate-ka SiC (37). Lakabkaan waxaa markaa loo beddelay graphene godad-ku-saleysan oo gebi ahaanba sp2-hybridized quasi-free-standing graphene iyada oo loo marayo isku-xidhka hydrogen (38). Shaybaarradan waxaa loogu yeeraa graphene/H-SiC(0001). Geedi socodka oo dhan waxaa lagu sameeyay qol ganacsi oo korriin Black Magic ah oo ka yimid Aixtron. Kobaca WS2 waxaa lagu sameeyay fal-galiye heer sare ah oo darbiga kulul ah iyadoo la adeegsanayo kaydinta uumiga kiimikada ee cadaadiska hooseeya (39, 40) iyadoo la adeegsanayo budada WO3 iyo S oo leh saamiga cufnaanta 1:100 oo ah horudhacyo. Budada WO3 iyo S waxaa lagu hayay 900 iyo 200°C, siday u kala horreeyaan. Budada WO3 waxaa la dhigay meel u dhow substrate-ka. Argon waxaa loo isticmaalay gaas side ah oo leh socod dhan 8 sccm. Cadaadiska ku jira fal-galiyaha waxaa lagu hayay 0.5 mbar. Shaybaarada waxaa lagu sifeeyay mikroskoob elektaroonik labaad, mikroskoob xoog atom ah, Raman, iyo sawir-qaadis sawir-qaadis, iyo sidoo kale kala-soocidda elektarooniga tamarta yar. Cabbiraadahani waxay muujiyeen laba qaybood oo kala duwan oo WS2 ah oo keli ah oo kiristaal ah halkaas oo ΓK- ama jihada ΓK' ay la jaanqaadayso jihada ΓK ee lakabka graphene. Dhererka dhinacyada domain-ka way kala duwanaayeen inta u dhaxaysa 300 iyo 700 nm, wadarta guud ee daboolida WS2-na waxay ahayd qiyaastii ~40%, taasoo ku habboon falanqaynta ARPES.
Tijaabooyinka ARPES ee taagan waxaa lagu sameeyay falanqeeye hemispherical ah (SPECS PHOIBOS 150) iyadoo la adeegsanayo nidaam qalab-ogeeye oo isku xiran si loo ogaado laba-cabbir oo tamarta elektarooniga ah iyo dhaqdhaqaaqa. Shucaaca He Iα ee aan kala go 'lahayn, monochromatic (21.2 eV) ee isha dheecaanka He ee qulqulka sare leh (VG Scienta VUV5000) ayaa loo isticmaalay dhammaan tijaabooyinka sii deynta sawirka. Tamarta iyo xallinta xagasha ee tijaabooyinkayaga waxay ka fiicnaayeen 30 meV iyo 0.3° (oo u dhiganta 0.01 Å−1), siday u kala horreeyaan. Dhammaan tijaabooyinka waxaa lagu sameeyay heerkulka qolka. ARPES waa farsamo aad u xasaasi ah oo dusha sare ah. Si looga saaro sawir-qaadayaasha WS2 iyo lakabka graphene labadaba, muunado leh dabool aan dhammaystirnayn oo WS2 ah oo ah ~40%.
Dejinta tr-ARPES waxay ku salaysnayd 1-kHz Titanium: Sapphire amplifier (Coherent Legend Elite Duo). 2 mJ oo awood wax soo saar ah ayaa loo isticmaalay soo saarista harmonics sare ee argon. Iftiinka ultraviolet-ka ee aadka u daran ayaa ka soo baxay isagoo dhex maraya monochromator shabag ah oo soo saaraya garaaca baaritaanka 100-fs ee tamarta photon-ka 26-eV. 8mJ oo ah awoodda wax soo saarka amplifier-ka ayaa loo diray amplifier-ka parametric-ka indhaha (HE-TOPAS laga bilaabo Beddelka Iftiinka). Falaadhaha calaamadda ee tamarta photon-ka 1-eV waxaa lagu labanlaabay inta jeer ee kiristaalka beta barium borate si loo helo garaaca bamka 2-eV. Cabbiraadaha tr-ARPES waxaa lagu sameeyay falanqeeye hemispherical ah (SPECS PHOIBOS 100). Tamarta guud iyo xallinta waqtiga waxay ahayd 240 meV iyo 200 fs, siday u kala horreeyaan.
Agab dheeraad ah oo loogu talagalay maqaalkan waxaa laga heli karaa http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/20/eaay0761/DC1
Kani waa maqaal furan oo loo qaybiyay shuruudaha shatiga Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike, kaas oo u oggolaanaya isticmaalka, qaybinta, iyo taranka warbaahin kasta, ilaa inta isticmaalka ka dhashay uusan ahayn mid faa'iido ganacsi ah oo la bixinayo haddii shaqada asalka ah si sax ah loo soo xigtay.
FIIRO GAAR AH: Waxaan codsaneynaa cinwaankaaga iimaylka si qofka aad bogga ku talineyso uu u ogaado inaad rabtay inuu arko, iyo inaysan ahayn boostada qashinka ah. Ma qabanno wax cinwaan iimayl ah.
Su'aashani waa in la tijaabiyo inaad tahay booqde aadane iyo in kale iyo in laga hortago soo gudbinta spam ee otomaatiga ah.
Waxaa qoray Sven Aeschlimann, Antonio Rossi, Mariana Chávez-Cervantes, Razvan Krause, Benito Arnoldi, Benjamin Stadtmüller, Martin Aeschlimann, Stiven Forti, Filippo Fabbri, Camilla Coletti, Isabella Gierz
Waxaan shaaca ka qaadeynaa kala soocidda dallacaadda aadka u degdega badan ee qaab-dhismeedka WS2/graphene oo suurtogal ah inuu suurtogaliyo duritaanka wareegga indhaha ee graphene.
Waxaa qoray Sven Aeschlimann, Antonio Rossi, Mariana Chávez-Cervantes, Razvan Krause, Benito Arnoldi, Benjamin Stadtmüller, Martin Aeschlimann, Stiven Forti, Filippo Fabbri, Camilla Coletti, Isabella Gierz
Waxaan shaaca ka qaadeynaa kala soocidda dallacaadda aadka u degdega badan ee qaab-dhismeedka WS2/graphene oo suurtogal ah inuu suurtogaliyo duritaanka wareegga indhaha ee graphene.
© 2020 Ururka Maraykanka ee Horumarinta Sayniska. Dhammaan xuquuqaha way xifdiyeen AAAS waa lammaane HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef iyo COUNTER. Horumarka Sayniska ISSN 2375-2548.
Waqtiga boostada: Maajo-25-2020