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二维材料载流子动力学测试方案

2024.6.09
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Jarvan

东谱科技,一家专业的光电谱学类仪器及技术方案服务商。

自石墨烯被发现以来,二维材料引起了物理、化学、以及材料等学界的广泛关注。有代表性的二维材料包括过渡金属硫族化合物、过渡金属氧化物、六方氮化硼、磷烯等。这些单原子层或单分子层材料具有一些独特的性质,有望成为下一代光电子技术的重要材料。

首先,随着原子层数的减少,二维材料(如石墨烯、过渡金属硫族化合物、磷烯等)的电子结构具有很强的层数依赖性。同时,过渡金属硫族化合物等二维材料的晶格对称性(如反演对称性)也取决于层数,从而使其二阶非线性光学性质和自旋-能谷耦合性质均与层数相关。因此,可以通过层数来调控这些二维材料的电光性质。

其次,由于二维材料的厚度小于典型的库仑相互作用尺度,载流子之间的电场一部分泄漏到周围环境中。这一尺度效应降低了介电屏蔽强度,从而增强了载流子之间的相互作用并导致激子、三子和双激子束缚能的大幅增加和载流子热化与能量弛豫过程的加速。此外,泄漏出的电场也有利于通过操纵周围环境来控制二维材料的电光性质。

第三,一些二维材料由于存在范霍夫奇点,具有很高的光吸收系数,有利于诸多光电子应用。第四,二维材料的表面无悬挂键,具有接近完美的表面,有助于减少表面散射,从而实现高载流子迁移率和长自旋寿命。最后,二维材料可以承受较大的形变,适合应用于柔性及可穿戴器件中。

第四,综上所述,这些特性使得二维材料成为探索低维新物理现象的理想平台和场效应管、太阳能电池、光电探测器和发光器件等应用的候选材料

在二维材料及其异质结构的研究中,光生载流子的动力学过程是一个重要的物理过程。光所激发的电子和空穴在二维材料中的热化、能量弛豫、激子形成、激子复合、激子空间输运等过程,对二维材料的光电性质具有重要的影响。而在二维材料异质结构中,电荷及能量的层间转移和层间激子的形成及其动力学过程,对这些异质结构光电性质的整合,具有重要的作用

FLyTOF 飞行时间法迁移率测量仪是东谱科技 HiTran 瞬态综合光电特性测量平台中的重要成员。该系统利用飞行时间法(time-of-flightTOF)测量半导体材料的迁移率以及相关的光电特性,广泛适用于各类半导体材料,其中针对二维材料的水平方向测试配备了“Lateral-TOF 测试功能及附件”以及“TOF二维扫描(mapping)功能及附件”

 


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