Biz WS2 monogatlagyndan we grafenden ýasalan epitaksial geterostrukturada ultra çalt zarýad geçişini öwrenmek üçin wagt we burç boýunça çözülen fotoemissiýa spektroskopiýasyny (tr-ARPES) ulanýarys. Bu geterostruktura, güýçli spin-orbit baglanyşygy we güýçli ýagtylyk maddasynyň özara täsiri bolan göni aralykly ýarymgeçirijiniň artykmaçlyklaryny örän ýokary hereketlilik we uzak spin ömri bolan massasyz daşaýjylary öz içine alýan ýarym metalyň artykmaçlyklary bilen birleşdirýär. Biz WS2-däki A-eksiton bilen rezonansda fotogyjyndyrylandan soň, fotogyjyndyrylan deşikleriň grafen gatlagyna çalt geçýändigini, fotogyjyndyrylan elektronlaryň bolsa WS2 gatlagynda galýandygyny anykladyk. Netijede, zarýad bilen bölünen geçiş ýagdaýynyň ömri ~1 ps bolandygy anyklandy. Biz öz netijelerimizi ýokary çözgütli ARPES tarapyndan ýüze çykarylan WS2 we grafen zolaklarynyň deňeşdirme deňleşdirilmegi sebäpli ýüze çykan saçylma faza giňişligindäki tapawutlara baglanyşdyrýarys. Spin-seçiji optiki gyjyndyrma bilen utgaşdyrylanda, barlanan WS2/grafen geterostrukturasy grafene netijeli optiki spin inýeksiýasy üçin platforma döredip biler.
Iki ölçegli materiallaryň köp dürli görnüşleriniň elýeterliligi, dielektrik ekranlaşdyrmaga we dürli ýakynlyk täsirlerine esaslanýan düýbünden täze funksiýalary bolan täze, ahyrky netijede inçe geterostrukturalary döretmek mümkinçiligini açdy (1–3). Elektronika we optoelektronika ulgamynda geljekki ulanylyşlar üçin prinsipial subutnama enjamlary amala aşyryldy (4–6).
Bu ýerde biz güýçli spin-orbit baglanyşygy we bozulan inwersiýa simmetriýasy sebäpli zolak gurluşynyň uly spin bölünmegi bolan göni aralykly ýarymgeçiriji WS2 monogatlakly we wodorod bilen gutaran SiC(0001)-de ösdürilip ýetişdirilen konus şekilli zolak gurluşy we örän ýokary daşaýjy hereketliligi bolan ýarym metal monogatlakly grafenden (8) ybarat bolan epitaksial van der Waals geterostrukturalaryna ünsi jemleýäris. Ultra çalt zarýad geçişiniň (9–15) we ýakynlyk bilen döredilen spin-orbit baglanyşygynyň täsirleriniň (16–18) ilkinji alamatlary WS2/grafen we şuňa meňzeş geterostrukturalary geljekki optoelektroniki (19) we optospintroniki (20) ulanylyşlar üçin geljegi uly dalaşgärlere öwürýär.
Biz WS2/grafende fotogenerasiýa edilen elektron-deşik jübütleriniň relaksasiýa ýollaryny wagt we burç bilen çözülen fotoemissiýa spektroskopiýasy (tr-ARPES) bilen açyp görkezmäge girişdik. Şol maksat bilen, biz WS2-de A-eksitonyna rezonans berýän 2 eV nasos impulslary bilen geterostrukturany gozgaýarys (21, 12) we 26 eV foton energiýasynda ikinji wagt bilen gijikdirilen zond impulsy bilen fotoelektronlary çykarýarys. Biz impuls, energiýa we wagt bilen çözülen daşaýjy dinamikasyna elýeterli bolmak üçin nasos-zond gijikdirilişiniň funksiýasy hökmünde ýarymsferiki analizator bilen fotoelektronlaryň kinetiki energiýasyny we emissiýa burçuny kesgitleýäris. Energiýa we wagt çözgüdi degişlilikde 240 meV we 200 fs.
Netijelerimiz epitaksial taýdan deňleşdirilen gatlaklaryň arasynda ultra çalt zarýad geçişiniň gönüden-göni subutnamasyny berýär, gatlaklaryň erkin azimutal deňleşdirilmegi bilen (9–15) el bilen ýygnalan meňzeş geterostrukturalarda doly optiki tehnikalara esaslanýan ilkinji alamatlary tassyklaýar. Mundan başga-da, biz bu zarýad geçişiniň örän assimetrikdigini görkezýäris. Ölçeglerimiz, degişlilikde WS2 we grafen gatlagynda ýerleşýän fotogyjyrlanýan elektronlar we deşikler bilen öň syn edilmedik zarýad bilen bölünen geçiş ýagdaýyny ýüze çykarýar, bu ýagdaý ~1 ps dowam edýär. Biz netijelerimizi ýokary çözgütli ARPES arkaly ýüze çykarylan WS2 we grafen zolaklarynyň deňeşdirme deňleşdirilmegi sebäpli elektron we deşik geçişi üçin saçraýan faza giňişligindäki tapawutlar babatda düşündirýäris. Spin we jülge-seçiji optiki gyjyndyrma bilen utgaşdyrylan (22–25) WS2/grafen geterostrukturalary grafene netijeli ultra çalt optiki spin inýeksiýasy üçin täze platforma döredip biler.
1A suratda epitaksial WS2/grafen geterostrukturasynyň ΓK ugry boýunça zolak gurluşynyň geliý lampasy bilen alnan ýokary çözgütli ARPES ölçegi görkezilýär. Dirak konusynyň deňagramly himiki potensialdan ~0,3 eV ýokarda ýerleşýän Dirak nokady bilen deşikli goşulandygy anyklandy. Spin bölünen WS2 walent zolagynyň ýokarky böleginiň deňagramly himiki potensialdan ~1,2 eV aşakda ýerleşýändigi anyklandy.
(A) Polýarizasiýa edilmedik geliý lampasy bilen ΓK ugry boýunça ölçenen deňagramly fototok. (B) 26 eV foton energiýasynda p-polýarizasiýa edilen ekstremal ultramelewşe impulslar bilen ölçenen negatiw nasos-zond gijikdirilişi üçin fototok. 2-nji suratda geçiş pik pozisiýalaryny çykarmak üçin ulanylýan çyzyk profilleriniň ornuny kesik çal we gyzyl çyzyklar görkezýär. (C) 2 mJ/sm2 nasos akymlylygy bilen 2 eV nasos foton energiýasynda fotogyjyndyrmadan soň fototokuň 200 fs nasos tarapyndan induksiýa edilen üýtgeşmeleri. Fotoelektronlaryň gazanmagy we ýitmegi degişlilikde gyzyl we gök reňklerde görkezilen. Gutujyklar 3-nji suratda görkezilen nasos-zond yzlary üçin integrasiýa meýdanyny görkezýär.
1B suratda nasos impulsy gelmezden öň nasos-zond gijikdirilişinde 26 eV foton energiýasynda 100 fs ekstremal ultramelewşe impulslar bilen ölçenen WS2 we grafen K-nokadalaryna golaý zolak gurluşynyň tr-ARPES suraty görkezilýär. Bu ýerde spin bölünmesi nusganyň dargamagy we spektral aýratynlyklaryň giňişlik zarýadynyň giňelmegine sebäp bolýan 2 eV nasos impulsynyň bolmagy sebäpli çözülmeýär. 1C suratda nasos-zond signalynyň iň ýokary derejä ýetýän 200 fs nasos-zond gijikdirilişinde 1B surata görä fototokuň nasos tarapyndan döredilen üýtgeşmeleri görkezilýär. Gyzyl we gök reňkler degişlilikde fotoelektronlaryň gazanylmagyny we ýitmegini görkezýär.
Bu baý dinamikany has jikme-jik seljermek üçin, ilki bilen 1B suratda görkezilen kesik çyzyklar boýunça WS2 walent zolagynyň we grafen π-zolagynyň geçiş pik orunlaryny Goşmaça materiallarda jikme-jik düşündirilişi ýaly kesgitleýäris. WS2 walent zolagynyň 90 meV ýokary süýşýändigini (2A surat) we grafen π-zolagynyň 50 meV aşak süýşýändigini (2B surat) anyklaýarys. Bu süýşmeleriň eksponensial ömri WS2-niň walent zolagy üçin 1,2 ± 0,1 ps we grafen π-zolag üçin 1,7 ± 0,3 ps bolup çykdy. Bu pik süýşmeleri iki gatlagyň geçiş zarýadlanmagynyň ilkinji subutnamasyny berýär, bu ýerde goşmaça oňyn (negatiw) zarýad elektron ýagdaýlarynyň baglanyşyk energiýasyny artdyrýar (azaldýar). WS2 walent zolagynyň ýokary süýşmeginiň 1C suratda gara gutu bilen bellenilen meýdanda görünýän nasos-zond signaly üçin jogapkärdigini belläň.
WS2 walent zolagynyň (A) we grafen π-zolagynyň (B) pik pozisiýasynyň üýtgemegi, nasos-zond gijikdirilişiniň we eksponensial gabat gelmeleriň (galyň çyzyklaryň) funksiýasy hökmünde. WS2-niň (A)-daky süýşmeginiň ömri 1,2 ± 0,1 ps. Grafeniň (B)-daky süýşmeginiň ömri 1,7 ± 0,3 ps.
Soňra, biz 1C suratdaky reňkli gutular bilen görkezilen meýdanlar boýunça nasos-zond signalyny birleşdirýäris we netijede hasaplanan sanlary 3-nji suratda nasos-zond gijikdirilişiniň funksiýasy hökmünde çyzýarys. 3-nji suratdaky 1-nji egri, maglumatlara eksponensial gabat gelmekden alnan 1,1 ± 0,1 ps ömür dowamlylygy bilen WS2 gatlagynyň geçirijilik zolagynyň aşagyna golaý fotogyjyndyrylan daşaýjylaryň dinamikasyny görkezýär (Goşmaça materiallara serediň).
1C suratdaky gutular bilen görkezilen meýdan boýunça fototoky integrasiýa etmek arkaly alnan gijikme funksiýasy hökmünde nasos-zond yzlary. Galyň çyzyklar maglumatlara eksponensial gabat gelýär. Egri (1) WS2-niň geçirijilik zolagyndaky geçişli daşaýjylar. Egri (2) Deňagramly himiki potensialyň ýokarsyndaky grafeniň π-zolagynyň nasos-zond signaly. Egri (3) Deňagramly himiki potensialyň aşagyndaky grafeniň π-zolagynyň nasos-zond signaly. Egri (4) WS2-niň walentlik zolagyndaky arassa nasos-zond signaly. Ömrüň dowamlylygynyň (1)-de 1,2 ± 0,1 ps, (2)-de 180 ± 20 fs (güýç) we ~2 ps (ýitgi) we (3)-de 1,8 ± 0,2 ps bolandygy anyklandy.
3-nji suratdaky 2-nji we 3-nji egrilerde biz grafen π-zolagynyň nasos-zond signalyny görkezýäris. Deňagramly himiki potensialdan ýokary elektronlaryň gazanmagynyň (3-nji suratdaky 2-nji egri) deňagramly himiki potensialdan aşak elektronlaryň ýitirilmegine garanyňda has gysga ömri (180 ± 20 fs) bardygyny anykladyk (3-nji suratdaky 3-nji egride 1,8 ± 0,2 ps). Mundan başga-da, 3-nji suratdaky 2-nji egride fototokuň başlangyç gazanmagynyň t = 400 fs-de ~2 ps ömri bilen ýitgä öwrülýändigi anyklandy. Açyk monogatlakly grafeniň nasos-zond signalynda gazanç bilen ýitginiň arasyndaky asimmetriýanyň ýokdugy anyklandy (Goşmaça materiallardaky S5-nji surata serediň), bu bolsa asimmetriýanyň WS2/grafen geterostrukturyndaky gatlaklar arasyndaky baglanyşygyň netijesidigini görkezýär. Deňagramly himiki potensialdan ýokarda we aşakda gysga möhletli gazanç we uzak möhletli ýitginiň syn edilmegi, geterostrukturanyň fotogyjyndyrylmagy bilen elektronlaryň grafen gatlagyndan netijeli aýrylýandygyny görkezýär. Netijede, grafen gatlagy pozitiw zarýadlanýar, bu bolsa 2B suratda görkezilen π-zolagynyň baglanyşyk energiýasynyň artmagy bilen gabat gelýär. π-zolagynyň aşak süýşmegi deňagramly Fermi-Dirak paýlanyşynyň ýokary energiýaly guýrugyny deňagramly himiki potensialyň ýokarsyndan aýyrýar, bu bolsa 3-nji suratyň 2-nji egrisinde nasos-zond signalynyň alamatynyň üýtgemegini bölekleýin düşündirýär. Aşakda bu täsiriň π-zolagynda elektronlaryň wagtlaýyn ýitgisi bilen has-da güýçlenýändigini görkezeris.
Bu senariý 3-nji şekiliň 4-nji egrisinde WS2 walent zolagynyň arassa nasos-zond signaly bilen goldanylýar. Bu maglumatlar 1B şekilinde görkezilen gara gutu tarapyndan berlen meýdan boýunça sanlary integrasiýa etmek arkaly alyndy, bu bolsa nasos-zond gijikmeleriniň hemmesinde walent zolagyndan fotoemissiýa edilen elektronlary tutýar. Eksperimental ýalňyşlyk zolaklarynda, islendik nasos-zond gijikmesi üçin WS2-niň walent zolagynda deşikleriň bardygyny görkezýän hiç hili alamat tapmadyk. Bu, fotogyjyndyrmadan soň, bu deşikleriň wagt çözgüdimiz bilen deňeşdirilende gysga wagt ölçeginde çalt doldurylýandygyny görkezýär.
WS2/grafen geterostrukturasynda ultra çalt zarýad bölünişi baradaky gipotezamyzyň soňky subutnamasyny bermek üçin, goşmaça materiallarda jikme-jik beýan edilişi ýaly, grafen gatlagyna geçirilýän deşikleriň sanyny kesgitleýäris. Gysgaça aýdylanda, π-zolagynyň geçişli elektron paýlanyşy Fermi-Dirak paýlanyşy bilen üpjün edildi. Soňra deşikleriň sany geçişli himiki potensial we elektron temperatura üçin alnan gymmatlyklardan hasaplanyldy. Netije 4-nji suratda görkezilen. Biz WS2-den grafene eksponensial ömri 1,5 ± 0,2 ps bolan jemi ~5 × 1012 deşik/sm2-iň geçirilýändigini anykladyk.
π-zolagyndaky deşikleriň sanynyň nasos-zond gijikdirilişiniň funksiýasy hökmünde üýtgemegi, eksponensial gabat gelme bilen birlikde 1,5 ± 0,2 ps ömür dowamlylygyny üpjün edýär.
2-4-nji suratlardaky netijelerden, WS2/grafen geterostrukturasyndaky ultra çalt zarýad geçişi üçin aşakdaky mikroskopik surat ýüze çykýar (5-nji surat). WS2/grafen geterostrukturasynyň 2 eV-de fotogyjyndyrylmagy WS2-däki A-gyjyndyrylmagyny agdyklyk bilen doldurýar (5A surat). Grafendäki Dirak nokady boýunça, şeýle hem WS2 bilen grafen zolaklarynyň arasyndaky goşmaça elektron gyjyndyrmalar energiýa taýdan mümkin, ýöne has az netijeli. WS2-niň walent zolagyndaky fotogyjyndyrylan deşikler, biziň wagt çözgüdimiz bilen deňeşdirilende gysga wagt ölçeginde grafen π-zolagyndan gelip çykýan elektronlar bilen doldurylýar (5A surat). WS2-niň geçirijilik zolagyndaky fotogyjyndyrylan elektronlaryň ömrü ~1 ps (5B surat). Şeýle-de bolsa, grafen π-zolagyndaky deşikleri doldurmak üçin ~2 ps gerek (5B surat). Bu, WS2 geçirijilik zolagy bilen grafen π-zolagynyň arasyndaky göni elektron geçişinden başga-da, doly dinamikany düşünmek üçin goşmaça relaksasiýa ýollarynyň - mümkin, kemçilik ýagdaýlary arkaly (26) - göz öňünde tutulmalydygyny görkezýär.
(A) WS2 A-eksitonyna rezonansda fotogyjyndyrma 2 eV-de WS2-niň geçirijilik zolagyna elektronlary girizýär. WS2-niň walentlik zolagyndaky degişli deşikler grafen π-zolagyndan elektronlar bilen derrew doldurylýar. (B) WS2-niň geçirijilik zolagyndaky fotogyjyndyrylan daşaýjylaryň ömrü ~1 ps. Grafen π-zolagyndaky deşikler ~2 ps ýaşaýar, bu bolsa kesikli ok bilen görkezilen goşmaça saçylma kanallarynyň möhümdigini görkezýär. (A) we (B)-däki gara kesikli çyzyklar zolagyň üýtgemegini we himiki potensialyň üýtgeşmelerini görkezýär. (C) Geçiji ýagdaýda WS2 gatlagy negatiw zarýadlanýar, grafen gatlagy bolsa pozitiw zarýadlanýar. Töwerekleýin polýarlaşdyrylan ýagtylyk bilen spin-seçiji gyjyndyrma üçin WS2-däki fotogyjyndyrylan elektronlaryň we grafendäki degişli deşikleriň ters spin polýarizasiýasyny görkezmegine garaşylýar.
Geçiji ýagdaýda fotogyjyndyrylan elektronlar WS2-niň geçirijilik zolagynda ýerleşýär, fotogyjyndyrylan deşikler bolsa grafeniň π-zolagynda ýerleşýär (5C surat). Bu WS2 gatlagynyň negatiw zarýadly, grafen gatlagynyň bolsa pozitiw zarýadlydygyny aňladýar. Bu geçiş pikiniň üýtgeşmelerini (2-nji surat), grafen nasos-zond signalynyň assimetriýasyny (3-nji suratdaky 2-nji we 3-nji egriler), WS2-niň walentlik zolagynda deşikleriň ýoklugyny (3-nji suratdaky 4-nji egri), şeýle hem grafen π-zolagyndaky goşmaça deşikleri (4-nji surat) düşündirýär. Bu zarýad bilen bölünen ýagdaýyň ömrü ~1 ps (3-nji suratdaky 1-nji egri) deňdir.
II görnüşli zolak deňleşdirilişi we basgançakly zolak aralygy bolan iki sany göni aralykly ýarymgeçirijilerden ýasalan wan der Waals geterostrukturalarynda hem şuňa meňzeş zarýadlar bilen bölünen geçiş ýagdaýlaryna syn edildi (27–32). Fotogyjyndyrmadan soň, elektronlaryň we deşikleriň geterostrukturanyň dürli gatlaklarynda ýerleşýän geçirijilik zolagynyň aşagyna we walent zolagynyň ýokarsyna degişlilikde çalt hereket edýändigi anyklandy (27–32).
WS2/grafen geterostrukturymyz ýagdaýynda, elektronlar we deşikler üçin energetik taýdan iň amatly ýer metal grafen gatlagyndaky Fermi derejesindedir. Şonuň üçin elektronlaryň we deşikleriň grafen π-zolagyna çalt geçmegine garaşylýar. Şeýle-de bolsa, ölçeglerimiz deşik geçişiniň (<200 fs) elektron geçişinden (∼1 ps) has netijelidigini aýdyň görkezýär. Biz muny 1A suratda görkezilişi ýaly WS2 we grafen zolaklarynyň deňeşdirilen energetik deňleşdirilmegine baglanyşdyrýarys, bu bolsa ýakynda (14, 15) garaşylýan elektron geçişine garanyňda deşik geçişi üçin has köp sanly elýeterli gutarnykly ýagdaýlary hödürleýär. Häzirki ýagdaýda, ~2 eV WS2 zolak aralygyny göz öňünde tutup, grafen Dirak nokady we deňagramly himiki potensial WS2 zolak aralygynyň ortasyndan degişlilikde ~0,5 we ~0,2 eV ýokarda ýerleşýär we elektron-deşik simmetriýasyny bozýar. Deşik geçişi üçin elýeterli gutarnykly ýagdaýlaryň sanynyň elektron geçişinden ~6 esse köpdigini anykladyk (Goşmaça materiallara serediň), şonuň üçin deşik geçişiniň elektron geçişinden has çalt bolmagyna garaşylýar.
Şeýle-de bolsa, syn edilen ultra çalt assimetrik zarýad geçişiniň doly mikroskopik suraty WS2-de A-eksiton tolkun funksiýasyny emele getirýän orbitallaryň we degişlilikde grafen π-zolagynyň arasyndaky gabat gelmegi, dürli elektron-elektron we elektron-fonon saçylma kanallaryny, şol sanda impuls, energiýa, spin we psewdospin saklanyşy bilen baglanyşykly çäklendirmeleri, plazma yrgyldamalarynyň täsirini (33), şeýle hem zarýad geçişine araçylyk edip biljek kogerent fonon yrgyldamalarynyň mümkin bolan ýerini üýtgetýän gyjyndyrmasynyň roluny hem göz öňünde tutmalydyr (34, 35). Şeýle hem, syn edilen zarýad geçiş ýagdaýynyň zarýad geçiş eksitonlaryndan ýa-da erkin elektron-deşik jübütlerinden ybaratdygyny çaklamak bolar (Goşmaça materiallara serediň). Bu meseleleri aýdyňlaşdyrmak üçin şu makalanyň çäginden çykýan goşmaça nazary barlaglar talap edilýär.
Gysgaça aýdylanda, biz epitaksial WS2/grafen geterostrukturasynda ultra çalt gatlak aralyk zarýad geçişini öwrenmek üçin tr-ARPES ulandyk. Biz 2 eV-de WS2-niň A-eksitonyna rezonansda gyjyndyrylanda, fotogyjyndyrylan deşikleriň grafen gatlagyna çalt geçýändigini, fotogyjyndyrylan elektronlaryň bolsa WS2 gatlagynda galýandygyny anykladyk. Biz muny deşik geçişi üçin elýeterli gutarnykly ýagdaýlaryň sanynyň elektron geçişi üçinkiden has köp bolmagy bilen baglanyşdyrdyk. Zarýad bilen bölünen geçişli ýagdaýyň ömrüniň ~1 ps bolandygy anyklandy. Tegelek polýarlaşdyrylan yşyk (22–25) ulanylyp, spin-seçiji optiki gyjyndyrma bilen utgaşdyrylanda, synlanan ultra çalt zarýad geçişi spin geçişi bilen birlikde bolup biler. Bu ýagdaýda, öwrenilen WS2/grafen geterostrukturasy grafene netijeli optiki spin inýeksiýasy üçin ulanylyp bilner, bu bolsa täze optospintronik enjamlary döredýär.
Grafen nusgalary SiCrystal GmbH kompaniýasynyň täjirçilik üçin niýetlenen ýarymgeçiriji 6H-SiC(0001) waferlerinde ösdürilip ýetişdirildi. N-goşulýan waferler 0,5°-den aşakda ýalňyş kesilen okda ýerleşýärdi. SiC substraty çyzyklary aýyrmak we adaty tekiz terrasalar almak üçin wodorod bilen oýulyp taýýarlanyldy. Arassa we atom taýdan tekiz Si-terminirlenen ýüz soňra nusgany Ar atmosferasynda 1300°C-de 8 minutlap ýumşatmak arkaly grafitleşdirildi (36). Şeýlelik bilen, her üçünji uglerod atomynyň SiC substraty bilen kowalent baglanyşyk emele getirýän ýeke-täk uglerod gatlagyny aldyk (37). Soňra bu gatlak wodorod interkalýasiýasy arkaly doly sp2-gibridleşdirilen ýarym erkin duran deşikli grafene öwrüldi (38). Bu nusgalar grafen/H-SiC(0001) diýlip atlandyrylýar. Bütin proses Aixtron kompaniýasynyň täjirçilik üçin niýetlenen Black Magic ösüş kamerasynda geçirildi. WS2 ösüşi, WO3 we S poroşoklaryny öňünden maddalar hökmünde 1:100 massa gatnaşygy bilen ulanyp, pes basyşly himiki bug çökündisi (39, 40) arkaly standart gyzgyn diwarly reaktorda amala aşyryldy. WO3 we S poroşoklary degişlilikde 900 we 200°C temperaturada saklandy. WO3 poroşogy substrata golaý ýerleşdirildi. Argon 8 scm³ akymy bolan daşaýjy gaz hökmünde ulanyldy. Reaktordaky basyş 0,5 mbar derejesinde saklandy. Nusgalar ikinji derejeli elektron mikroskopiýa, atom güýç mikroskopiýa, Raman we fotolýuminesensiýa spektroskopiýasy, şeýle hem pes energiýaly elektron difraksiýasy bilen häsiýetlendirildi. Bu ölçegler iki dürli WS2 monokristal domenini ýüze çykardy, bu ýerde ýa ΓK-, ýa-da ΓK' ugry grafen gatlagynyň ΓK ugry bilen deňleşdirildi. Domen taraplarynyň uzynlygy 300 bilen 700 nm aralygynda üýtgedi we WS2-niň umumy örtügi takmynan 40% -e golaý boldy, bu bolsa ARPES seljermesi üçin amatly boldy.
Statiki ARPES tejribeleri elektron energiýasyny we impulsyny iki ölçegli anyklamak üçin zarýad bilen baglanyşykly enjam-detektor ulgamyny ulanyp, ýarymsferiki analizator (SPECS PHOIBOS 150) bilen geçirildi. Ähli fotoemissiýa tejribeleri üçin ýokary akymly He boşaltma çeşmesiniň (VG Scienta VUV5000) polýarizasiýa edilmedik, monohromatik He Iα şöhlelenmesi (21,2 eV) ulanyldy. Tejribelerimizdäki energiýa we burç çözgüdi degişlilikde 30 meV we 0,3°-den (0,01 Å−1-e laýyk gelýär) has gowy boldy. Ähli tejribeler otagyň temperaturasynda geçirildi. ARPES örän ýüzleý duýgur tehnikadyr. WS2-den we grafen gatlagyndan fotoelektronlary çykarmak üçin, WS2 örtügi ~40% doly bolmadyk nusgalar ulanyldy.
tr-ARPES gurluşy 1 kHz Titanium:Sapphire güýçlendirijisine (Coherent Legend Elite Duo) esaslanýar. Argonda ýokary garmonika döretmek üçin 2 mJ çykyş güýji ulanyldy. Netijede dörän ekstremal ultramelewşe şöhle 26 eV foton energiýasynda 100 fs zond impulslaryny öndürýän torly monohromatordan geçdi. 8 mJ güýçlendiriji çykyş güýji optiki parametrik güýçlendirijä (Light Conversion-dan HE-TOPAS) iberildi. 2 eV nasos impulslaryny almak üçin beta barium borat kristalynda 1 eV foton energiýasyndaky signal şöhlesi ýygylygy iki esse artdyryldy. tr-ARPES ölçegleri ýarymşar analizatory (SPECS PHOIBOS 100) bilen geçirildi. Umumy energiýa we wagt çözgüdi degişlilikde 240 meV we 200 fs boldy.
Bu makala üçin goşmaça materiallar http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/20/eaay0761/DC1 salgysynda bar.
Bu Creative Commons Attribution-NonCommercial ygtyýarnamasynyň şertlerine laýyklykda ýaýradylýan açyk girişli makala bolup, ol islendik serişdede ulanmaga, ýaýratmaga we köpeltmäge rugsat berýär, eger netijede ulanylyş täjirçilik maksady bilen amala aşyrylmasa we asyl eseriň degişli salgylanmalary bolsa.
BELLEK: Biz diňe sahypany maslahat berýän adamyň siziň ony görmegini isleýändigiňizi we onuň gereksiz poçta däldigini bilmegi üçin e-poçta salgyňyzy soraýarys. Biz hiç hili e-poçta salgysyny almaýarys.
Bu sorag siziň adam myhmanydygyňyzy ýa-da däldigiňizi barlamak we awtomatiki spam ibermeleriniň öňüni almak üçindir.
Swen Aýşlimann, Antonio Rossi, Mariana Çawez-Serwantes, Razwan Krause, Benito Arnoldi, Benýamin Stadtmüller, Martin Aýşlimann, Stiwen Forti, Filippo Fabbri, Kamilla Koletti, Isabella Gierz
Biz WS2/grafen geterostrukturasynda ultra çalt zarýad bölünişiniň grafene optiki spin inýeksiýasyny üpjün etmegini açyp görkezýäris.
Swen Aýşlimann, Antonio Rossi, Mariana Çawez-Serwantes, Razwan Krause, Benito Arnoldi, Benýamin Stadtmüller, Martin Aýşlimann, Stiwen Forti, Filippo Fabbri, Kamilla Koletti, Isabella Gierz
Biz WS2/grafen geterostrukturasynda ultra çalt zarýad bölünişiniň grafene optiki spin inýeksiýasyny üpjün etmegini açyp görkezýäris.
© 2020 Ylmyň ösüşi üçin Amerikan birleşigi. Rightshli hukuklar goralandyr. AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHOR, CLOCKSS, CrossRef we COUNTER-iň hyzmatdaşy. Science Advances ISSN 2375-2548.
Ýerleşdirilen wagty: 2020-nji ýylyň 25-nji maýy