Tunatumia spektroskopia ya upigaji picha yenye utatuzi wa muda na pembe (tr-ARPES) kuchunguza uhamishaji wa chaji wa kasi ya juu katika muundo wa heteroskopu wa epitaxial uliotengenezwa kwa WS2 ya tabaka moja na graphene. Muundo huu wa heteroskopu unachanganya faida za semiconductor ya pengo la moja kwa moja na kiunganishi chenye nguvu cha spin-orbit na mwingiliano mkali wa mwanga na zile za vibebaji visivyo na uzito vya semimetal vyenye uhamaji mkubwa sana na maisha marefu ya mzunguko. Tunaona kwamba, baada ya msisimko wa picha kwenye mlio wa A-exciton katika WS2, mashimo yenye msisimko wa picha huhamia haraka kwenye safu ya graphene huku elektroni zenye msisimko wa picha zikibaki kwenye safu ya WS2. Hali ya muda mfupi inayotokana na chaji imepatikana kuwa na maisha ya takriban ps 1. Tunahusisha matokeo yetu na tofauti katika nafasi ya awamu ya kutawanyika inayosababishwa na mpangilio wa jamaa wa bendi za WS2 na graphene kama ilivyoonyeshwa na ARPES ya azimio la juu. Pamoja na msisimko wa macho unaochagua spin, muundo wa heteroskopu wa WS2/graphene uliochunguzwa unaweza kutoa jukwaa la kuingiza mzunguko wa macho kwa ufanisi kwenye graphene.
Upatikanaji wa nyenzo nyingi tofauti zenye pande mbili umefungua uwezekano wa kuunda miundo mipya ya hetero hatimaye nyembamba yenye utendaji mpya kabisa kulingana na uchunguzi wa dielektriki uliobinafsishwa na athari mbalimbali zinazosababishwa na ukaribu (1–3). Vifaa vya uthibitisho wa kanuni kwa ajili ya matumizi ya baadaye katika uwanja wa vifaa vya elektroniki na optoelectronics vimegunduliwa (4–6).
Hapa, tunazingatia miundo ya hetero ya epitaxial van der Waals inayojumuisha WS2 ya safu moja, semiconductor ya pengo la moja kwa moja yenye kiunganishi chenye nguvu cha spin-orbit na mgawanyiko mkubwa wa mzunguko wa muundo wa bendi kutokana na ulinganifu wa inversion uliovunjika (7), na graphene ya safu moja, nusu metali yenye muundo wa bendi ya koni na uhamaji wa juu sana wa kubeba (8), iliyokuzwa kwenye SiC(0001 iliyokomeshwa na hidrojeni. Dalili za kwanza za uhamishaji wa chaji wa kasi ya juu (9–15) na athari za kiunganishi cha spin-orbit kinachosababishwa na ukaribu (16–18) hufanya WS2/graphene na miundo kama hiyo ya hetero kuwa wagombea wanaoahidi kwa matumizi ya baadaye ya optoelectronic (19) na optospintronic (20).
Tulianza kufichua njia za kulegeza za jozi za elektroni-shimo zinazozalishwa na picha katika WS2/graphene kwa kutumia spektroskopia ya upigaji picha iliyotatuliwa kwa wakati na pembe (tr-ARPES). Kwa kusudi hilo, tunasisimua muundo-hetero kwa kutumia mapigo ya pampu ya 2-eV yanayolingana na A-exciton katika WS2 (21, 12) na kutoa elektroni za picha kwa kutumia mapigo ya probe iliyocheleweshwa kwa mara ya pili katika nishati ya fotoni ya 26-eV. Tunaamua nishati ya kinetiki na pembe ya utoaji wa elektroni za picha kwa kutumia kichambuzi cha hemispherical kama kazi ya kuchelewa kwa pampu ya probe ili kupata mienendo ya kibebaji cha kasi, nishati, na muda. Azimio la nishati na wakati ni 240 meV na 200 fs, mtawalia.
Matokeo yetu yanatoa ushahidi wa moja kwa moja wa uhamishaji wa chaji ya kasi ya juu kati ya tabaka zilizopangwa kwa usawa wa epitaxial, ikithibitisha dalili za kwanza kulingana na mbinu za macho yote katika miundo ya hetero iliyokusanywa kwa mikono sawa na mpangilio wa azimuthali wa tabaka (9-15). Zaidi ya hayo, tunaonyesha kwamba uhamishaji huu wa chaji hauna ulinganifu sana. Vipimo vyetu vinaonyesha hali ya mpito iliyotenganishwa na chaji hapo awali ikiwa na elektroni na mashimo yenye msisimko wa mwanga yaliyoko kwenye safu ya WS2 na graphene, mtawalia, ambayo huishi kwa ps ∼1. Tunatafsiri matokeo yetu kwa upande wa tofauti katika nafasi ya awamu ya kutawanyika kwa uhamishaji wa elektroni na shimo unaosababishwa na mpangilio wa jamaa wa bendi za WS2 na graphene kama ilivyoonyeshwa na ARPES zenye ubora wa juu. Pamoja na msisimko wa macho unaochagua spin na bonde (22-25) miundo ya hetero ya WS2/graphene inaweza kutoa jukwaa jipya la uingizaji mzuri wa mzunguko wa macho wa kasi ya juu kwenye graphene.
Mchoro 1A unaonyesha kipimo cha ARPES chenye ubora wa juu kilichopatikana kwa kutumia taa ya heliamu ya muundo wa bendi kando ya mwelekeo wa ΓK wa muundo wa hetero wa epitaxial WS2/graphene. Koni ya Dirac imepatikana ikiwa na shimo huku sehemu ya Dirac ikiwa juu ya uwezo wa kemikali wa usawa. Sehemu ya juu ya bendi ya valensi ya WS2 iliyogawanyika kwa spin-split imepatikana kuwa chini ya uwezo wa kemikali wa usawa.
(A) Mkondo wa fotogramu uliosawazishwa unaopimwa kando ya mwelekeo wa ΓK kwa kutumia taa ya heliamu isiyo na polar. (B) Mkondo wa fotogramu kwa ucheleweshaji hasi wa pampu-probe unaopimwa kwa mapigo ya ultraviolet yaliyo na polarized p-polarized katika nishati ya fotogramu 26-eV. Mistari ya kijivu na nyekundu iliyokatwa huashiria nafasi ya wasifu wa mstari unaotumika kutoa nafasi za kilele cha mpito katika Mchoro 2. (C) Mabadiliko yanayosababishwa na pampu ya mkondo wa fotogramu 200 fs baada ya msisimko wa picha kwenye nishati ya fotogramu ya pampu ya 2 eV yenye mwangaza wa pampu wa 2 mJ/cm2. Upatikanaji na upotevu wa elektroni za picha huonyeshwa kwa rangi nyekundu na bluu, mtawalia. Masanduku yanaonyesha eneo la muunganisho wa athari za pampu-probe zinazoonyeshwa katika Mchoro 3.
Mchoro 1B unaonyesha picha ya tr-ARPES ya muundo wa bendi karibu na WS2 na pointi za graphene K zilizopimwa kwa mapigo ya ultraviolet ya 100-fs katika nishati ya fotoni ya 26-eV katika kuchelewa kwa pampu-probe hasi kabla ya kuwasili kwa mapigo ya pampu. Hapa, mgawanyiko wa mzunguko haujatatuliwa kwa sababu ya uharibifu wa sampuli na uwepo wa mapigo ya pampu ya 2-eV ambayo husababisha kupanuka kwa chaji ya nafasi ya vipengele vya spectral. Mchoro 1C unaonyesha mabadiliko yanayosababishwa na pampu ya mkondo wa picha kuhusiana na Mchoro 1B katika kuchelewa kwa pampu-probe ya 200 fs ambapo ishara ya pampu-probe inafikia kiwango chake cha juu. Rangi nyekundu na bluu zinaonyesha ongezeko na upotevu wa elektroni za picha, mtawalia.
Ili kuchambua mienendo hii tajiri kwa undani zaidi, kwanza tunaamua nafasi za kilele cha mpito cha bendi ya valensi ya WS2 na bendi ya graphene π kando ya mistari iliyopigwa kwenye Mchoro 1B kama ilivyoelezwa kwa undani katika Nyenzo za Ziada. Tunaona kwamba bendi ya valensi ya WS2 hubadilika juu kwa meV 90 (Mchoro 2A) na bendi ya graphene π hubadilika chini kwa meV 50 (Mchoro 2B). Muda wa maisha wa mabadiliko haya umepatikana kuwa 1.2 ± 0.1 ps kwa bendi ya valensi ya WS2 na 1.7 ± 0.3 ps kwa bendi ya graphene π. Mabadiliko haya ya kilele hutoa ushahidi wa kwanza wa kuchaji kwa mpito kwa tabaka hizo mbili, ambapo chaji chanya (hasi) cha ziada huongeza (hupunguza) nishati ya kufunga ya hali za kielektroniki. Kumbuka kwamba kuhama kwa bendi ya valensi ya WS2 kunawajibika kwa ishara inayoonekana ya pampu-probe katika eneo lililowekwa alama na kisanduku cheusi kwenye Mchoro 1C.
Mabadiliko katika nafasi ya kilele cha bendi ya valensi ya WS2 (A) na bendi ya graphene π (B) kama kazi ya kuchelewesha kwa pampu-probe pamoja na ulinganifu wa kielelezo (mistari mnene). Muda wa maisha wa mabadiliko ya WS2 katika (A) ni 1.2 ± 0.1 ps. Muda wa maisha wa mabadiliko ya graphene katika (B) ni 1.7 ± 0.3 ps.
Kisha, tunaunganisha ishara ya pampu-probe juu ya maeneo yaliyoonyeshwa na visanduku vya rangi katika Mchoro 1C na kuchora hesabu zinazotokana kama kazi ya kuchelewa kwa pampu-probe katika Mchoro 3. Mkunjo 1 katika Mchoro 3 unaonyesha mienendo ya wabebaji wa mwangaza karibu na chini ya bendi ya upitishaji wa safu ya WS2 yenye maisha ya 1.1 ± 0.1 ps yaliyopatikana kutokana na utoshelevu wa kielelezo kwa data (tazama Nyenzo za Ziada).
Mistari ya kipima-pampu kama kigezo cha ucheleweshaji kilichopatikana kwa kuunganisha mkondo wa picha juu ya eneo lililoonyeshwa na visanduku kwenye Mchoro 1C. Mistari nene inafaa kielelezo kwa data. Mkunjo (1) Idadi ya wabebaji wa muda mfupi katika bendi ya upitishaji ya WS2. Mkunjo (2) Ishara ya kipima-pampu ya bendi ya π ya graphene juu ya uwezo wa kemikali wa usawa. Mkunjo (3) Ishara ya kipima-pampu ya bendi ya π ya graphene chini ya uwezo wa kemikali wa usawa. Mkunjo (4) Ishara halisi ya kipima-pampu katika bendi ya valensi ya WS2. Muda wa maisha unapatikana kuwa 1.2 ± 0.1 ps katika (1), 180 ± 20 fs (kupata) na ∼2 ps (kupoteza) katika (2), na 1.8 ± 0.2 ps katika (3).
Katika mikunjo ya 2 na 3 ya Mchoro 3, tunaonyesha ishara ya pampu-probe ya bendi ya graphene π. Tunaona kwamba faida ya elektroni juu ya uwezo wa kemikali wa usawa (mkunjo wa 2 katika Mchoro 3) ina muda mfupi zaidi wa maisha (180 ± 20 fs) ikilinganishwa na upotevu wa elektroni chini ya uwezo wa kemikali wa usawa (1.8 ± 0.2 ps katika mkunjo wa 3 Mchoro 3). Zaidi ya hayo, faida ya awali ya mkondo wa picha katika mkunjo wa 2 wa Mchoro 3 inapatikana kuwa hasara katika t = 400 fs na muda wa maisha wa ps ~2. Ulinganifu kati ya faida na hasara hupatikana kuwa haupo katika ishara ya pampu-probe ya graphene ya safu moja isiyofunikwa (tazama mchoro S5 katika Nyenzo za Ziada), ikionyesha kwamba ulinganifu ni matokeo ya muunganisho wa tabaka katika muundo wa hetero wa WS2/graphene. Uchunguzi wa ongezeko la muda mfupi na hasara ya muda mrefu juu na chini ya uwezo wa kemikali wa usawa, mtawalia, unaonyesha kwamba elektroni huondolewa kwa ufanisi kutoka kwa safu ya graphene baada ya msisimko wa picha wa muundo-hetero. Matokeo yake, safu ya graphene inakuwa na chaji chanya, ambayo inaendana na ongezeko la nishati ya kufungamana ya bendi ya π inayopatikana kwenye Mchoro 2B. Kushuka kwa bendi ya π huondoa mkia wa nishati ya juu wa usambazaji wa Fermi-Dirac wa usawa kutoka juu ya uwezo wa kemikali wa usawa, ambayo kwa kiasi fulani inaelezea mabadiliko ya ishara ya ishara ya pampu-probe katika mkunjo wa 2 wa Mchoro 3. Tutaonyesha hapa chini kwamba athari hii inaimarishwa zaidi na upotevu wa muda mfupi wa elektroni katika bendi ya π.
Hali hii inaungwa mkono na ishara halisi ya pampu-probe ya bendi ya valensi ya WS2 katika mkunjo wa 4 wa Mchoro 3. Data hizi zilipatikana kwa kuunganisha hesabu juu ya eneo lililotolewa na kisanduku cheusi katika Mchoro 1B ambacho kinakamata elektroni zinazotolewa kwa fotokopi kutoka kwa bendi ya valensi katika ucheleweshaji wote wa pampu-probe. Ndani ya pau za hitilafu za majaribio, hatupati dalili yoyote ya uwepo wa mashimo katika bendi ya valensi ya WS2 kwa ucheleweshaji wowote wa pampu-probe. Hii inaonyesha kwamba, baada ya msisimko wa picha, mashimo haya hujazwa tena haraka kwa muda mfupi ikilinganishwa na azimio letu la muda.
Ili kutoa uthibitisho wa mwisho kwa dhana yetu ya utenganisho wa chaji wa kasi ya juu katika muundo wa hetero wa WS2/graphene, tunaamua idadi ya mashimo yaliyohamishiwa kwenye safu ya graphene kama ilivyoelezwa kwa undani katika Nyenzo za Ziada. Kwa kifupi, usambazaji wa kielektroniki wa muda mfupi wa bendi ya π uliwekwa usambazaji wa Fermi-Dirac. Idadi ya mashimo kisha ilihesabiwa kutoka kwa thamani zinazotokana za uwezo wa kemikali wa muda mfupi na halijoto ya kielektroniki. Matokeo yake yanaonyeshwa kwenye Mchoro 4. Tunaona kwamba jumla ya idadi ya mashimo ∼5 × 1012/cm2 huhamishwa kutoka WS2 hadi graphene yenye maisha ya kielelezo ya 1.5 ± 0.2 ps.
Mabadiliko ya idadi ya mashimo katika bendi ya π kama kigezo cha kuchelewa kwa pampu-probe pamoja na utoshelevu wa kielelezo unaotoa maisha ya 1.5 ± 0.2 ps.
Kutoka kwa matokeo katika Michoro 2 hadi 4, picha ifuatayo ya hadubini ya uhamishaji wa chaji wa kasi ya juu katika muundo wa hetero wa WS2/graphene inajitokeza (Mchoro 5). Uchanganuzi wa picha wa muundo wa hetero wa WS2/graphene katika 2 eV hujaa sana A-exciton katika WS2 (Mchoro 5A). Uchanganuzi wa ziada wa kielektroniki katika sehemu ya Dirac katika graphene na pia kati ya bendi za WS2 na graphene unawezekana kwa nguvu lakini ufanisi mdogo sana. Mashimo yenye msisimko wa picha katika bendi ya valensi ya WS2 hujazwa tena na elektroni zinazotokana na bendi ya graphene π kwa muda mfupi ikilinganishwa na azimio letu la muda (Mchoro 5A). Elektroni zenye msisimko wa picha katika bendi ya upitishaji ya WS2 zina maisha ya takriban ps 1 (Mchoro 5B). Hata hivyo, inachukua ps ∼2 kujaza tena mashimo katika bendi ya graphene π (Mchoro 5B). Hii inaonyesha kwamba, mbali na uhamishaji wa elektroni moja kwa moja kati ya bendi ya upitishaji ya WS2 na bendi ya graphene π, njia za ziada za kulegeza—labda kupitia hali za kasoro (26)—zinahitaji kuzingatiwa ili kuelewa mienendo kamili.
(A) Uchochezi wa mwangaza kwenye mlio wa WS2 A-exciton kwenye 2 eV huingiza elektroni kwenye bendi ya upitishaji ya WS2. Mashimo yanayolingana katika bendi ya valensi ya WS2 hujazwa tena mara moja na elektroni kutoka kwa bendi ya graphene π. (B) Vibebaji vya mwangaza wa mwangaza kwenye bendi ya upitishaji ya WS2 vina maisha ya takriban ps 1. Mashimo kwenye bendi ya graphene π huishi kwa ps ∼2, ikionyesha umuhimu wa njia za ziada za kutawanya zinazoonyeshwa na mishale iliyopigwa. Mistari nyeusi iliyopigwa katika (A) na (B) inaonyesha mabadiliko ya bendi na mabadiliko katika uwezo wa kemikali. (C) Katika hali ya mpito, safu ya WS2 ina chaji hasi huku safu ya graphene ikiwa na chaji chanya. Kwa msisimko wa kuchagua mzunguko wenye mwanga wa mviringo uliopigwa, elektroni zilizopigwa katika WS2 na mashimo yanayolingana kwenye graphene zinatarajiwa kuonyesha polarization ya mzunguko kinyume.
Katika hali ya mpito, elektroni zenye msisimko wa mwanga hukaa katika bendi ya upitishaji ya WS2 huku mashimo yenye msisimko wa mwanga yakiwa katika bendi ya π ya graphene (Mchoro 5C). Hii ina maana kwamba safu ya WS2 ina chaji hasi na safu ya graphene ina chaji chanya. Hii inahusu mabadiliko ya kilele cha mpito (Mchoro 2), ukosefu wa ulinganifu wa ishara ya pampu ya graphene (mikunjo 2 na 3 ya Mchoro 3), kutokuwepo kwa mashimo katika bendi ya valensi ya WS2 (mkunjo 4 Mchoro 3), pamoja na mashimo ya ziada katika bendi ya π ya graphene (Mchoro 4). Muda wa maisha wa hali hii iliyotenganishwa na chaji ni ∼1 ps (mkunjo 1 Mchoro 3).
Hali kama hizo za mpito zinazotenganishwa na chaji zimeonekana katika miundo-hetero ya van der Waals inayohusiana iliyotengenezwa kwa semiconductors mbili za pengo la moja kwa moja zenye mpangilio wa bendi ya aina ya II na pengo la bendi iliyopangwa (27-32). Baada ya msisimko wa picha, elektroni na mashimo yaligunduliwa kusonga kwa kasi hadi chini ya bendi ya upitishaji na juu ya bendi ya valensi, mtawalia, ambazo ziko katika tabaka tofauti za muundo-hetero (27-32).
Katika kisa cha muundo wetu wa WS2/graphene, eneo linalofaa zaidi kwa nishati kwa elektroni na mashimo ni katika kiwango cha Fermi katika safu ya graphene ya metali. Kwa hivyo, mtu angetarajia kwamba elektroni na mashimo yote huhamishiwa haraka kwenye bendi ya graphene π. Hata hivyo, vipimo vyetu vinaonyesha wazi kwamba uhamisho wa mashimo (<200 fs) una ufanisi zaidi kuliko uhamisho wa elektroni (∼1 ps). Tunahusisha hili na mpangilio wa nishati wa WS2 na bendi za graphene kama ilivyoonyeshwa kwenye Mchoro 1A ambao hutoa idadi kubwa ya hali za mwisho zinazopatikana kwa uhamisho wa mashimo ikilinganishwa na uhamisho wa elektroni kama ilivyotarajiwa hivi karibuni na (14, 15). Katika hali hii, tukichukulia pengo la bendi ya ∼2 eV WS2, uwezo wa kemikali wa graphene Dirac na usawa unapatikana ∼0.5 na ∼0.2 eV juu ya katikati ya pengo la bendi ya WS2, mtawalia, ukivunja ulinganifu wa elektroni-shimo. Tunaona kwamba idadi ya hali za mwisho zinazopatikana kwa ajili ya uhamisho wa mashimo ni kubwa mara ∼6 kuliko uhamisho wa elektroni (tazama Nyenzo za Ziada), ndiyo maana uhamisho wa mashimo unatarajiwa kuwa wa kasi zaidi kuliko uhamisho wa elektroni.
Hata hivyo, picha kamili ya hadubini ya uhamishaji wa chaji usio na ulinganifu ulioonekana unapaswa pia kuzingatia mwingiliano kati ya obitali zinazounda kitendakazi cha wimbi la A-exciton katika WS2 na bendi ya graphene π, mtawalia, njia tofauti za kutawanya elektroni-elektroni na fononi-elektroni ikiwa ni pamoja na vikwazo vinavyowekwa na uhifadhi wa kasi, nishati, mzunguko, na pseudospin, ushawishi wa mitetemo ya plasma (33), pamoja na jukumu la msisimko unaowezekana wa mitetemo thabiti ya fononi ambayo inaweza kusababisha uhamishaji wa chaji (34, 35). Pia, mtu anaweza kukisia ikiwa hali ya uhamishaji wa chaji iliyoonekana ina vichocheo vya uhamishaji wa chaji au jozi huru za elektroni-shimo (tazama Nyenzo za Ziada). Uchunguzi zaidi wa kinadharia unaozidi upeo wa karatasi hii unahitajika ili kufafanua masuala haya.
Kwa muhtasari, tumetumia tr-ARPES kusoma uhamishaji wa chaji ya safu-kati ya ultrafast katika muundo-hetero wa epitaxial WS2/graphene. Tuligundua kuwa, wakati wa msisimko kwa mlio wa A-exciton ya WS2 kwenye 2 eV, mashimo yaliyochochewa na mwanga huhamia haraka kwenye safu ya graphene huku elektroni zilizochochewa na mwanga hubaki kwenye safu ya WS2. Tulihusisha hili na ukweli kwamba idadi ya hali za mwisho zinazopatikana kwa uhamishaji wa shimo ni kubwa kuliko uhamishaji wa elektroni. Muda wa maisha wa hali ya mpito iliyotenganishwa na chaji ulipatikana kuwa ∼1 ps. Pamoja na msisimko wa macho unaochagua spin kwa kutumia mwanga uliozungukwa na polarized (22-25), uhamishaji wa chaji ya ultrafast ulioonekana unaweza kuambatana na uhamishaji wa spin. Katika hali hii, muundo-hetero wa WS2/graphene uliochunguzwa unaweza kutumika kwa ajili ya uingizaji mzuri wa mzunguko wa macho kwenye graphene na kusababisha vifaa vipya vya optospintronic.
Sampuli za graphene zilikuzwa kwenye wafer za kibiashara za 6H-SiC(0001) zinazopitisha nusu-conducting kutoka SiCrystal GmbH. Wafer zilizo na dope ya N zilikuwa kwenye mhimili na mkato usio sahihi chini ya 0.5°. Substrate ya SiC ilichongwa hidrojeni ili kuondoa mikwaruzo na kupata matuta ya kawaida tambarare. Uso safi na tambarare wa Si-uliomalizika kisha ukachongwa kwa kunyonya sampuli katika angahewa ya Ar kwa 1300°C kwa dakika 8 (36). Kwa njia hii, tulipata safu moja ya kaboni ambapo kila atomi ya tatu ya kaboni iliunda kifungo cha mshikamano kwenye substrate ya SiC (37). Safu hii kisha ikageuzwa kuwa graphene iliyochanganywa kabisa ya sp2-iliyo na dope huru-imesimama kupitia mwingiliano wa hidrojeni (38). Sampuli hizi zinajulikana kama graphene/H-SiC(0001). Mchakato mzima ulifanyika katika chumba cha ukuaji cha kibiashara cha Black Magic kutoka Aixtron. Ukuaji wa WS2 ulifanyika katika kinu cha kawaida cha ukuta wa moto kwa kutumia mvuke wa kemikali wenye shinikizo la chini (39, 40) kwa kutumia poda za WO3 na S zenye uwiano wa uzito wa 1:100 kama vitangulizi. Poda za WO3 na S zilihifadhiwa kwenye 900 na 200°C, mtawalia. Poda ya WO3 iliwekwa karibu na substrate. Argon ilitumika kama gesi ya kubeba yenye mtiririko wa 8 cmcm. Shinikizo katika kinu lilihifadhiwa kwenye 0.5 mbar. Sampuli zilibainishwa kwa hadubini ya elektroni ya pili, hadubini ya nguvu ya atomiki, Raman, na spektroskopia ya mwangaza wa jua, pamoja na mtawanyiko wa elektroni wenye nishati ya chini. Vipimo hivi vilifunua vikoa viwili tofauti vya WS2 vya fuwele moja ambapo mwelekeo wa ΓK- au ΓK' unaendana na mwelekeo wa ΓK wa safu ya graphene. Urefu wa pembeni wa kikoa ulitofautiana kati ya 300 na 700 nm, na jumla ya eneo la WS2 ilikadiriwa kuwa takriban 40%, inayofaa kwa uchambuzi wa ARPES.
Majaribio ya ARPES tuli yalifanywa kwa kutumia kichambuzi cha hemispherical (SPECS PHOIBOS 150) kwa kutumia mfumo wa kigunduzi cha kifaa kilichounganishwa na chaji kwa ajili ya kugundua nishati ya elektroni na kasi ya pande mbili. Mionzi ya He Iα isiyo na polarized, monochromatic (21.2 eV) ya chanzo cha kutoa He yenye flux ya juu (VG Scienta VUV5000) ilitumika kwa majaribio yote ya utoaji wa mwanga. Nishati na azimio la angular katika majaribio yetu yalikuwa bora kuliko meV 30 na 0.3° (inayolingana na 0.01 Å−1), mtawalia. Majaribio yote yalifanywa kwa joto la kawaida. ARPES ni mbinu nyeti sana kwa uso. Ili kutoa elektroni za mwanga kutoka kwa WS2 na safu ya graphene, sampuli zenye kifuniko cha WS2 kisichokamilika cha ∼40% zilitumika.
Usanidi wa tr-ARPES ulitegemea kipaza sauti cha 1-kHz Titanium:Sapphire (Coherent Legend Elite Duo). 2 mJ ya nguvu ya kutoa ilitumika kwa ajili ya uzalishaji wa harmoniki nyingi katika argon. Mwangaza mkali wa ultraviolet uliotokana ulipitia monokromata ya wavu ikitoa mapigo ya probe ya 100-fs kwa nishati ya fotoni ya 26-eV. 8mJ ya nguvu ya kutoa amplifier ilitumwa kwenye kipaza sauti cha parametric cha macho (HE-TOPAS kutoka kwa Ubadilishaji wa Mwanga). Mwangaza wa ishara katika nishati ya fotoni ya 1-eV uliongezeka maradufu katika fuwele ya beta bariamu borate ili kupata mapigo ya pampu ya 2-eV. Vipimo vya tr-ARPES vilifanywa kwa kutumia kichambuzi cha hemispherical (SPECS PHOIBOS 100). Ubora wa jumla wa nishati na muda ulikuwa 240 meV na 200 fs, mtawalia.
Nyenzo za ziada kwa makala haya zinapatikana katika http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/20/eaay0761/DC1
Hii ni makala ya ufikiaji wazi inayosambazwa chini ya masharti ya leseni ya Creative Commons Attribution-NonCommercial, ambayo inaruhusu matumizi, usambazaji, na uzandikishaji katika njia yoyote, mradi tu matumizi yanayotokana si kwa faida ya kibiashara na mradi kazi ya awali imetajwa ipasavyo.
KUMBUKA: Tunaomba anwani yako ya barua pepe pekee ili mtu unayempendekeza ukurasa ajue kwamba ulitaka aione, na kwamba si barua taka. Hatunakili anwani yoyote ya barua pepe.
Swali hili ni la kujaribu kama wewe ni mgeni wa kibinadamu au la na kuzuia uwasilishaji wa barua taka kiotomatiki.
Na Sven Aeschlimann, Antonio Rossi, Mariana Chávez-Cervantes, Razvan Krause, Benito Arnoldi, Benjamin Stadtmüller, Martin Aeschlimann, Stiven Forti, Filippo Fabbri, Camilla Coletti, Isabella Gierz
Tunafichua utenganisho wa chaji wa kasi ya juu katika muundo wa WS2/graphene unaoweza kuwezesha uingizaji wa mzunguko wa macho kwenye graphene.
Na Sven Aeschlimann, Antonio Rossi, Mariana Chávez-Cervantes, Razvan Krause, Benito Arnoldi, Benjamin Stadtmüller, Martin Aeschlimann, Stiven Forti, Filippo Fabbri, Camilla Coletti, Isabella Gierz
Tunafichua utenganisho wa chaji wa kasi ya juu katika muundo wa WS2/graphene unaoweza kuwezesha uingizaji wa mzunguko wa macho kwenye graphene.
© 2020 Chama cha Marekani cha Kuendeleza Sayansi. Haki zote zimehifadhiwa. AAAS ni mshirika wa HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef na COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548.
Muda wa chapisho: Mei-25-2020