应变调整自动瘦WSe2激子的共振

层的过渡金属dichalcogenides,如二硫化钼、MoSe2, MoTe2, WS2、WSe2,代表了一类新的二维半导体。他们在可见光和红外光学带隙政权呈现他们有前途的光学和光电设备。

这些材料的最显著特点之一是强大的激子的共振异常高结合能的数百兆电子伏。在这里,我们研究如何操纵这些共振通过应用单轴应变层的WSe₂控制和可逆的方式。使用白光透射光谱,我们测量吸收的A, B, C和D层的激子的共振,这取决于应用拉伸应变。

设置

应用单轴拉伸应变,WSe的单层₂是机械剥落了一个灵活的聚碳酸酯基材和覆盖着一层聚合物(PDMS)(图1)。通过弯曲的衬底,顶面扩大,导致附加WSe的紧张₂单层。PDMS层阻止片状下滑。这个配置可以可逆地应用单层高达1.5%的拉伸应变。

图1所示。说明样本的几何。通过弯曲聚碳酸酯衬底,单层上可以可逆地紧张。图1所示。b)示意图的透射显微镜设置测量的应变依赖单层WSe的吸收₂。

测量strain-dependent吸收光谱中,我们使用一个自制的透射显微镜设置(图1 b)。卤钨灯的白光连续关注示例使用一个物镜(50 x / NA = 0.55)和照明面积在示例飞机。透射光收集到一个物镜(50 x / NA = 0.6)和成像成像光谱仪入射狭缝的(和或三叶草sr - 303 - i - b - sil)附带一个CCD相机(和或牛顿DU920P-OE)。通过开放的入口狭缝摄谱仪和使用零阶衍射光栅,一个图像的样本是由CCD记录的。由于牛顿的读出速度和帧率高相机,单层可以很容易地找到。通过关闭入口狭缝和使用一阶的光栅,透射光谱的单层预计将CCD的水平轴。在垂直方向,透射光谱以及入口狭缝可以同时测量(图2中绿线)。

紧张的单层WSe的吸收光谱₂

WSe的光学吸收₂单层是通过测量从钨光灯通过样本T传播_毫升比光传播通过裸露基质T_潜艇。然后计算了吸收:

图2 a)光学显微镜图像的传输WSe2单层(白色虚线)。图2 b)空间解决透射光谱(激子)的0.0%和1.4%应变测量中的绿线标记。图2 c)增加和降低压力水平的吸收光谱测量在黄色虚线的位置b。清晰的光谱是垂直转移。

图2显示了一个光学图像的WSe2单层(a)和测量吸收光谱(b和c)。由于片状的大尺寸空间我们能够解决跨单层的吸收光谱。在没有的情况下应用应变显示(图2 b),一个激子位于1.66 eV WSe2单层无处不在。如果我们增加压力,激子转移到低能量。然而,这种转变只发生在片的中心,而它在边缘是零。更高的应变值高达1.4%的单层休息,形成垂直于裂缝方向的作用力。这些裂缝导致压力转移到单层的不均匀分布,导致显著差异吸收光谱空间解决。一些地区中心的WSe2单层随处可见,激子的位置在哪里一样未拉紧的情况下,一些地区,应变的转移,即一个激子在1.58 eV。显然,单层的大小是重要的实现最大应变传递。

结论

总之,我们发现了一个71伏的低能量转移的激子应用WSe的单轴拉伸应变为1.4%₂单层膜。和或牛顿DU920P-OE相机也允许我们测量空间解决WSe的透射光谱₂单层膜在广阔范围高帧速率。我们检查了WSe空间应变分布₂单层,发现单层的大小至关重要的有效转移衬底的单层的压力。相机还可以用于调查其他自动薄的材料,因为它是敏感到200海里由于开放电极配置并没有长波长的校准器。

确认

欣赏是感激地扩展到博士教授罗伯特·施奈德和鲁道夫·Bratschitsch物理研究所和纳米技术中心,明斯特大学。