使用时间分辨差分透射光谱研究二维 (2D) 材料

背景

北卡罗来纳州立大学物理系的Kenan Gundogdu博士的研究小组研究超快动力学，并开发了研究半导体的新光谱学方法。这些非线性光谱技术使Gundogdu博士的团队能够研究凝聚态系统中的结构和电子动力学。该小组研究有机电子学，混合半导体系统和低维材料，如石墨烯和过渡金属硫族化合物(TMDC)，由于其在原子级厚度下独特的电子和机械性能，是下一代材料用于能量收集，自旋电子学和光子学应用的候选者。

图 1：(a) 具有 500 ns 方波光激发的时间分差分传输光谱(绿色虚线)。EHP形成(b)和衰变(c)期间不同时间的光谱线输出。(d) 时间线输出显示在A(黑色)和B(绿色)激子能量，以及对应于受带隙重整化影响的致密等离子体(红色)和导带(黄色)状态的能量。材料中心的温度(蓝色虚线)动态与差速变速器一起显示。所有能量通道均归一化为平均在 300 至 500 ns 之间的稳态 EHP 强度。数据由Kenan Gundogdu博士(北卡罗来纳州立大学)提供。首次发表于 DOI： 10.1021/acs.nanolett.8b04408。

挑战

Gundogdu博士和他的研究小组特别关注与太阳能转换相关的动力学。研究问题包括相干和非相干电子运动在能量转换中的作用，在涉及无机和有机材料的界面中能量传输如何发生，以及识别这种混合材料中光学激发的物理性质。Gundogdu和他的同事撰写了一篇题为“通过材料调整在单层MoS2中形成致密电子空穴等离子体和超长电荷寿命”的论文，详细介绍了他们最近对光学激发2D半导体中的凝聚态系统和电子动力学的研究(Bataller等人Nano Lett.，刚刚接受的手稿，DOI：10.1021 / acs.nanolett.8b04408，网络出版日期：04年2019月2日).rnrn在这项工作中， 研究人员使用几种不同的光谱方法来研究单层MoS2，一种TMDC材料。利用拉曼光谱测量了MoS2中带状结构随温度的变化;采用时间分辨光致发光和差分透射光谱法测量了二维材料中电子-空穴等离子体的形成和演化。

FERGIE易于使用、安装、配置和设置。FERGIE在一个系统中提供了很多便利。

解决方案

Gundogdu博士的研究小组使用FERGIE系统(IsoPlane 81的先前版本)获得了前面提到的出版物中发现的时间分辨差分传输测量值。来自放大飞秒激光器泵浦的光学参量放大器的白光被用作探头信号。显微镜物镜聚焦探针光，在通过样品并离开真空室后，光线被第二个显微镜物镜收集并成像到FERGIE的入口狭缝上。对于每个时间步，记录来自FERGIE的交替探针和泵浦+探针光谱，然后进行处理以产生ΔT/T。研究人员发现FERGIE系统易于使用，安装、配置和设置简单。他们还发现CUBE附件很有用，提供了一系列不同的光谱选项。这使得快速拉曼光谱测量成为可能，FERGIE在一个系统中提供了方便的解决方案。