Measuring the spin polarization and Zeeman energy of a spin-polarized electron gas: Comparison between Raman scattering and photoluminescence
我们比较了共振电子拉曼散射和光致发光测量嵌入在$\text{Cd}_{1-x}\text{Mn}_x\text{Te}$单量子阱的自旋极化二维电子气的特性。从零磁场中的单粒子激发的拉曼散射，我们测量费米速度，然后获得费米能量（以及电子密度），这是从光致发光提取的中等电子密度，假设裸带边质量。在大的电子密度，费米能量来自拉曼散射和光致发光不同。对于施加的平面内磁场和零波矢量转移到电子气，拉曼散射光谱显示在塞曼能量$Z$，从自旋极化的电子气的集体激发，和一个电子自旋翻转能量$Z^*$的峰值。磁光致发光光谱显示导带分裂，相当于$Z$，表明集体效应存在于光致发光光谱。假设（如前所述）一个未校正的质量，自旋极化度$ζ$确定的磁光致发光线形被发现是不同的，从磁场依赖于拉曼散射测量大的电子密度。我们将测量$ζ$和费米能的差异归因于多体电子-电子相互作用产生的重整化质量。
2007-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Low-Frequency Raman Modes and Electronic Excitations In Atomically Thin MoS2 Crystals
原子薄的MoS $_{2}$晶体是一种具有优异物理性能的准二维半导体材料。这封信报告了我们的拉曼散射测量多层和单层MoS $_{2}$，特别是在低频范围（$<$ 50 cm $^{-1}$）。我们发现两个低频拉曼模式与对比的厚度依赖性。随着MoS $_{2}$层数的增加，一个显示出频率的显著增加，而另一个则遵循1/N（N表示层数）的趋势而降低。借助第一性原理计算，我们将前者指定为剪切振动模式$E_{2g}^{2}$，后者指定为压缩振动模式。这两种模式随厚度的相反演化表明了原子级薄晶体中的新振动模式以及表征原子级薄MoS $_{2}$膜厚度的新的和更精确的方法。此外，我们观察到一个广泛的功能约38厘米$^{-1}$（~5毫电子伏），这是可见的，只有在近共振激发和钉扎在固定的能量独立的厚度。我们将其解释为电子拉曼散射与自旋-轨道耦合诱导的导带分裂在K点的布里渊区。
2013-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Photoluminescence of Monolayer MoS2 via Chemical Doping
我们证明了通过化学掺杂单层（1 L）-MoS 2的光致发光（PL）特性的可调谐性。高电子亲合势的p型掺杂剂的吸附使1 L-MoS 2的发光强度显著增强，而n型掺杂剂的吸附使1 L-MoS 2的发光强度降低。这种PL调制的结果从激子PL和trion PL之间的切换取决于在1 L-MoS 2中的载流子密度。通过这种基于溶液的化学掺杂方法在1 L-MoS 2中实现载流子的提取和注入使得能够方便地控制原子级薄MoS 2的光学和电学性质。
2013-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Direct versus indirect band gap emission and exciton-exciton annihilation in atomically thin molybdenum ditelluride (MoTe$_2$)
我们探测了$N$层二碲化钼（MoTe $_2$）在连续波（cw）区的室温光致发光.单层MoTe $_2$的光致发光量子产率是双层MoTe $_2$的3倍，是体极限的40倍。单层和双层MoTe $_2$分别在$1.10~\rm eV$和$1.07~\rm eV$处显示几乎对称的发射线，其主要来自A激子的直接辐射复合。相比之下，$N\geq3-$层MoTe $_2$表现出大大降低的光致发光量子产率和更宽的、红移的和看似双峰的光致发光光谱。低能量和高能量的贡献分别归因于间接和直接光学带隙的发射。块状MoTe $_2$在0.94 eV处显示出宽的发射线，其主要贡献被分配给来自间接光学带隙的发射。与相关系统（例如MoS $_2$、MoSe $_2$、WS $_2$和WSe $_2$）相比，单层直接光学带隙和体间接光学带隙之间的较小能量差导致光致发光量子产率随着$N$减小而更平滑地增加。此外，我们研究了单层MoTe $_2$的光致发光强度的演变作为激子形成速率$W_\mathrm{abs}$的函数，直到$3.6\times 10^{22}~\rm{cm}^{-2} s^{-1}$。光致发光光谱的线形在很大程度上保持独立于$W_\mathrm{abs}$，而光致发光强度在$W_\mathrm{abs}\sim 10^{21}~\rm cm^{-2} s^{-1}$以上呈次线性增长。这种行为被分配…
2016-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Extraordinary Photoluminescence and Strong Temperature/Angle-Dependent Raman Responses in Few-Layer Phosphorene
磷烯是二维材料家族中的一个新成员。我们观察到强烈的和高度层依赖的光致发光在少层磷烯（2至5层）。实验结果证实了理论预言的少层磷烯具有直接的、层敏感的带隙。我们还证明了少层磷烯在拉曼散射中比石墨烯和MoS 2对温度调制更敏感。少层磷烯的各向异性拉曼响应使我们能够使用光学方法快速确定晶体取向，而无需隧道电子显微镜（TEM）或扫描隧道显微镜（STM）。我们的结果提供了有关少层磷烯的能带结构和激子性质的实验信息。
2014-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman Spectroscopy, Photocatalytic Degradation and Stabilization of Atomically Thin Chromium Triiodide
作为一种具有磁性有序的二维铁磁半导体，原子级薄的三碘化铬是二维（2D）材料家族的最新成员。然而，基于CrI 3的器件和异质结构的现实探索是具有挑战性的，因为其在环境条件下的极端不稳定性。在这里，我们提出的CrI 3的拉曼特性，并证明，CrI 3的主要降解途径是光催化取代碘水。虽然Al 2 O3、PMMA和六方BN（hBN）的简单封装仅导致降解速率的适度降低，但最小化光暴露显著提高了稳定性，并且夹在hBN层之间的CrI 3片在空气中稳定>10天。通过监测降解过程中CrI 3/石墨烯异质结构的传输特性，我们表明，水铬溶液空穴掺杂石墨烯。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiwavelength excitation Raman Scattering Analysis of bulk and 2 dimensional MoS2: Vibrational properties of atomically thin MoS2 layers
为了加深对二维MoS2原子层的振动特性的认识，使用块状单晶MoS2样品和原子薄MoS2层进行了完整和系统的拉曼散射分析。拉曼光谱已在非共振和共振条件下使用从近红外（NIR）到紫外（UV）的七种不同的激发波长进行了测量。这些测量已经允许观察和识别41个峰，其中22个峰先前对于该化合物没有被实验观察到，表征了对于不同激发波长存在不同的共振激发条件。这也包括使用UV激发条件实现的共振拉曼光谱的第一次分析。此外，原子级薄的MoS2层的分析已经证实了UV共振拉曼散射测量用于2维MoS2样品的非破坏性评估的更高潜力。分析的相对积分强度的额外的第一和第二阶峰的UV共振激发条件下测量的层的厚度的非破坏性表征，补充以前的研究的基础上的峰值频率的变化。
2015-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Titanium dioxide synthesized using titanium chloride: Size effect study using Raman and Photoluminescence
采用湿化学法制备了二氧化钛（TiO 2）纳米晶，并用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、拉曼散射（RS）和光致发光（PL）等手段对其进行了表征。X射线衍射结果表明，两种样品均形成了平均粒径为7 nm和15 nm的纳米晶TiO 2。X射线衍射、透射电子显微镜（TEM）和拉曼散射（Raman）分析表明，两种样品的TiO 2纳米晶均为锐钛矿结构。小颗粒的PL强度较大，这是由于颗粒的缺陷和尺寸变化造成的。一个修正的声子约束模型，包括尺寸分布，一个新的约束函数的TiO 2纳米晶体和平均色散曲线的大部分色散声子分支（G-X方向）已被用来解释拉曼光谱的尺寸变化。得到的拉曼峰位移和半高宽与实验结果一致。我们的观察结果表明，声子限制效应是负责一个显着的移动和扩大的拉曼峰。
2009-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Identification of excitonic phonon sideband by photoluminescence spectroscopy of single-walled carbon-13 nanotubes
研究了由少量同位素修饰的乙醇合成的碳-13单壁碳纳米管（SW 13 CNTs）的光致发光（PL）和共振拉曼散射（Raman）。SW 13碳纳米管的拉曼光谱形状几乎没有变化，除了拉曼位移频率下降了质量比12/13的平方根。通过比较SW 13碳纳米管和普通碳纳米管的光致发光激发（PLE）光谱，由于强激子-声子相互作用的激子声子边带被清楚地确定与预期的同位素位移。
2005-08-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The effect of the substrate on the Raman and photoluminescence emission of single layer MoS2
我们定量研究了单层二硫化钼（MoS 2）在电介质（SiO2、六方氮化硼、云母和聚合物电介质凝胶膜）和导电基底（Au和少层石墨烯）上的拉曼和光致发光（PL）发射。我们发现，衬底可以影响拉曼和PL发射在一个双重的方式。首先，吸收和发射强度被不同衬底内的相长/相消干涉强烈调制。第二，A1 g拉曼模式峰的位置和PL光谱中的中性和带电激子之间的光谱权重被衬底修改。我们将这种效应归因于衬底诱导的掺杂水平和激子跃迁的衰减速率的变化。我们的研究结果提供了一种方法来定量研究的Raman和PL发射从二硫化钼为基础的垂直异质结构，并代表在ad-hoc调谐PL发射的1 L二硫化钼通过选择合适的衬底的第一步。
2013-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons in atomically thin black phosphorus
利用拉曼光谱和光致发光光谱研究了在氩气气氛下机械剥离块状晶体得到的单层黑磷的光学性质。拉曼光谱，在原位进行相同的薄片的光致发光测量，证明了单层字符的研究样品。的发射光谱，占主导地位的激子效应，显示预期的平面各向异性。由于不同的介电屏蔽，发射能量取决于薄片放置在其上的基底的类型。最后，随着温度的升高发射的蓝移很好地描述了使用两个振荡器模型的带隙的温度依赖性。
2016-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Preparation Conditions on Raman and Photoluminescence of Monolayer WS2
我们报告在单层WS 2样品通过化学气相沉积（CVD）合成的各种常见的基板（Si/SiO2，蓝宝石，熔融石英），以及从生长基板转移到一个新的基板上的样品中观察到的制备相关的性能。所生长的CVD材料（as-WS 2）表现出明显不同于转移WS 2（x-WS 2）的光学性质。在Si/SiO2上的CVD生长的情况下，转移到新鲜的Si/SiO2之后，在光致发光发射和光学反射两者中，存在基态激子向更高的发射能量的~50 meV的位移。该偏移表明拉伸应变降低约0.25%。此外，在x-WS 2的激子状态很容易调制之间的中性和带电激子暴露于适度的激光功率，而这样的光学控制是不存在的，在作为WS 2的所有生长基板的调查。最后，我们观察到显着不同的激光功率依赖行为生长和转移WS 2。这些结果证明了对样品制备的强烈敏感性，这对于这些新型材料的基本理解以及器件性能的可靠再现都很重要。
2016-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Resonant Raman of OH/OD vibrations and photoluminescence studies in LiTaO3 thin film
在LiTaO_3多晶薄膜中观察到O-H和O-D振动和振动模及其组合和高次谐波的共振拉曼光谱。RRS峰叠加在光致发光（PL）光谱上。来自氙灯的单色光用作激发源。PL谱显示出两个宽峰，第一个峰位于紫外带隙附近（4.4-4.8eV），另一个峰位于亚带隙区（<4.0eV）。首次报道了带隙PL和RRS峰。光致发光激发光谱（PLE）显示在4.8eV处的峰。RRS峰的峰位置和半高宽（FWHM）取决于激发能。在激发能下，O-H伸缩模的基波色散约为800 cm-1/eV，三次谐波色散约为2000 cm-1/eV。该分散度比任何其他材料中报道的要高得多。
2008-05-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Coherent Atomically-Thin Superlattices with Engineered Strain
外延形成了现代电子学和光电子学的基础。我们报告相干原子薄超晶格，其中不同的过渡金属dichalcogenide单层-尽管大晶格失配-重复和集成没有位错。通过一种新型的全向外延生长，这些超晶格显示出完全匹配的晶格常数跨越异质界面，同时保持令人惊讶的各向同性晶格结构和三角对称。这种强大的外延应变是通过纳米级的超晶胞尺寸精确设计的，从而能够广泛调谐的光学特性，并产生高达250 meV的光致发光峰位移。我们提出的理论模型来解释这种相干增长以及充满活力的相互作用，在这些应变单层的平面波纹配置空间。这种相干超晶格提供了具有原子薄单层极限的目标功能的新型构建块。
2017-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of Electronic Structure in Atomically Thin Sheets of WS2 and WSe2
层状材料剥离层中的几何约束效应导致能量色散随层厚减小而显著演化。最近发现二硫化钼（MoS2）在厚度减小到单个单层时表现出间接到直接的能隙转变。这导致光致发光效率的显著增强，这为材料的光电应用开辟了新的机会。在这里，我们报告差分反射和光致发光（PL）光谱的单层到几层WS2和WSe 2，表明这些材料的能带结构经历类似的间接直接过渡时，减薄到一个单一的单层。单层WS2和WSe2由于激子在直接带边的复合，观察到PL量子产率的强烈增强。与近年来广泛使用的天然MoS2晶体相比，几层WS2和WSe2显示出较强的间接能隙发射和明显的直接能隙热电子发射，表明化学气相传输法合成的晶体具有较高的质量。精细的吸收和发射特性和它们的厚度依赖性表明Se p轨道对d电子能带结构以及WSe 2中的层间耦合的强烈影响。
2012-12-21 cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput Identification and Statistical Analysis of Atomically Thin Semiconductors
针对TMD单层人工识别效率低、易出错的研究瓶颈，提出基于光致发光显微镜的全自动高通量识别方法，将识别时间降低四个数量级，实现大样本量的材料特性统计分析，提升制备效率与样品质量。
2024-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anharmonicity in Raman-active phonon modes in atomically thin MoS$_2$
声子-声子非谐效应对声子谱有很强的影响;这些效应最突出的表现是在有限温度下声子模的软化（频率偏移）和加宽（半高宽变化）。利用拉曼光谱，我们研究了单层和天然双层MoS $_2$在较宽温度范围内（$8 < $ T $ < 300$ K）的半高宽和$\mathrm{E_{2g}^1}$和$\mathrm{A_{1g}}$模的拉曼位移随温度的变化.对于$T>100$ K，这些模式的拉曼位移和半高宽都与温度呈线性关系，而对于$T<100$ K，它们变得与温度无关。使用第一性原理计算，我们表明，三声子非谐效应的材料固有的可以解释所观察到的两种模式的线宽的温度依赖性。它还在确定拉曼模式的频率的温度依赖性中起重要作用。观察到的A $_{1g}$模式的线宽的演变表明，电子-声子过程中还涉及。通过对两种不同衬底-- SiO $_2$和六方氮化硼--上的MoS $_2$的变温拉曼光谱的分析，我们解开了外部应力和内部杂质对这些声子相关过程的贡献。我们发现，在不同的衬底上的声子模式频率的重整化是由应变和本征掺杂。我们的工作建立了内在的声子非谐效应的作用，决定在MOS $_2$的拉曼位移的基板和层数无关。
2020-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
X-ray photoelectron spectroscopy, Raman and photoluminescence studies on formation of defects in Cu:ZnO thin films and its role in non-linear optical features
研究了Cu：ZnO喷涂薄膜的结构、光学、形貌和非线性光学性质。Cu：ZnO薄膜的表面形貌均匀，无裂纹，颗粒呈豌豆状分布。在Cu：ZnO薄膜的X射线光电子能谱学谱中观察到的峰位移推断了薄膜中存在的缺陷态。在939.9 eV处观察到的Cu 2 P芯能级谱的卫星峰证实了膜中Cu的+2氧化态。利用光致发光（PL）和拉曼光谱研究了Cu掺杂后纳米结构中额外缺陷能级的形成。观察到了紫、蓝、绿光谱区的发光中心。对于5% Cu：ZnO薄膜，最突出的发射集中在蓝色中心。PL发射强度的增强证实了Cu掺杂后缺陷态密度的增加。UV发射峰向可见光区的偏移验证了掺杂后膜中非辐射复合过程的增加。在拉曼分析中观察到的声子模式约439，333和558 cm-1确认的结晶度和缺陷态的形成在膜中的改善。X射线衍射分析表明，薄膜为单相纤锌矿结构，择优取向平行于C轴（0 0 2）。三阶光学极化率\c{hi}（3）从3.5 × 10 ~（-4）增加到2.77 × 10 ~（-3）esu，这是由于在薄膜中形成的不同缺陷能级的电子跃迁增强和连续波激光照射引起的局部加热效应所致。利用Nd：YAG激光器在1064 nm和8 ns脉冲宽度下研究了增强的三次谐波产生信号，显示了Cu：ZnO薄膜在三倍频应用中的可靠性。
2019-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Quantum wells with atomically smooth interfaces
用分子束外延和（110）生长-中断-退火的劈边过生长方法，我们制备了一个精确的30单层厚的GaAs量子阱，其边界是原子级光滑的AlGaAs异质界面，没有原子粗糙度。该量子阱的显微光致发光成像确实显示了在几十个$μ$ m范围内的空间均匀和光谱尖锐的发射。通过添加一个分数GaAs单层到我们的量子阱中，我们能够研究负责平坦界面形成的原子阶边动力学的细节。
2002-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unambiguous identification of the indirect band nature of atomically thin hexagonal boron nitride
本研究利用深紫外光谱技术揭示了1-3层原子级薄六方氮化硼（h-BN）的间接带隙本质，纠正了单层BN为直接带隙的旧有认知，并发现4层起带边发光随层数增强，源于层间作用增强声子辅助间接跃迁及平带形成。
2024-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning Based Optical Thermometry Using Photoluminescence and Raman Spectra of Diamonds Containing SiV Centers
提出利用含SiV中心金刚石的光致发光和拉曼光谱，结合多特征回归算法实现免逐个校准的机器学习光学测温，精度达0.7 K，灵敏度较传统方法提升七倍。
2025-10-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Atomically Thin Boron Nitride: Unique Properties and Applications
原子薄的氮化硼（BN）是一种重要的二维（2D）纳米材料，具有许多不同于石墨烯的性质。在这篇专题文章中，概述了石墨烯通常无法实现的这些独特特性和相关应用。本文从原子级薄BN的表征和鉴定开始。随后展示了它们在高温下的强抗氧化性以及在保护金属免受氧化和腐蚀方面的应用。作为平面绝缘体，BN纳米片是表面增强拉曼光谱（SERS）和基于二维异质结构的电子器件的理想介质基底。BN纳米片在深紫外（DUV）和紫外（UV）区域的光发射也包括其科学和技术重要性。最后一部分是致力于BN纳米带，一种特殊形式的纳米片的合成，表征和光学性能。
2016-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Nano-optical investigation of grain boundaries, strain and edges in CVD grown MoS$_{2}$ monolayers
本研究利用针尖增强光致发光和拉曼光谱技术，揭示了CVD生长MoS$_{2}$单层中晶界、局部应变场和边缘处的纳米光学不均匀性，发现不同缺陷特征导致独特的激子发射和拉曼频移响应。
2024-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Tunable resonant Raman scattering with temperature in vertically aligned 2H-SnS2
本文研究了CVD生长的垂直排列2H-SnS2的温度依赖性拉曼与光致发光特性，揭示了共振拉曼散射随温度在共振与非共振间可调，并分析了层间剪切模式与激子峰的温度及功率依赖性，为未来器件设计提供依据。
2025-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Mobility and High-Optical Quality Atomically Thin WS2
原子级薄材料的兴起有可能通过在半导体工业中引入多功能材料来实现现代技术的范式转变。迄今为止，高质量原子级薄半导体（例如WS 2）的生长是释放这些材料的潜力的最紧迫的挑战之一，并且具有高晶体质量的单层或双层的生长尚未完全实现。在这里，我们表明，在控制合成的单层和双层WS 2的分子前体的新用途导致优越的材料质量相比，广泛使用的拓扑结构的转化WO 3为基础的前体。记录高室温载流子迁移率高达52厘米2/Vs和超尖锐的光致发光线宽仅为36 meV的亚毫米区域表明，这种材料的质量也取代了自然发生的材料。通过利用吸附到衬底上的W和S物种的表面扩散动力学，还实现了确定性的层厚度控制，从而促进了可扩展的合成路线的设计。
2017-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Structural, Raman and photoluminescence studies on nanocrystalline diamond films: Effects of ammonia in feedstock
在此，我们报告的结构质量的改善和增强的光致发光（PL）发射的最佳N掺杂的纳米金刚石（NCD）薄膜。采用热丝化学气相沉积法，以NH_3：CH_4：H_2为原料，在不同的N/C比（即0，0.13，0.35，0.50和0.75）下，在Si衬底上制备了纯金刚石薄膜和N掺杂金刚石薄膜。X射线衍射分析表明，随着原料中N/C比的增加，微晶尺寸先增大后减小。此外，金刚石拉曼谱线的线宽和峰位的单调增加表明金刚石晶格中的压缩应变作为N/C比的函数增加到0.50。然而，在0.75的较高N/C比下，压缩应变稍微松弛并产生较低的应变。此外，观察到1195 cm-1处的独特拉曼模式，对应于C=N-H振动，表明NCD薄膜中存在显着的N浓度。此外，可见光和紫外光致发光的研究表明，存在几个N相关的颜色中心与多个发射线在380至700 nm的范围内。在原料中N/C比为0.35时生长的最佳N掺杂金刚石膜显示出在约505和700 nm处的室温PL发射的显著增强。在355和532 nm激光激发下，这种PL增强归因于H3和其他与N相关的缺陷中心的聚集体。
2020-06-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Pressure induced emission enhancement and bandgap narrowing: experimental investigations and first principles theoretical simulations on a model halide perovskite
我们报告了无铅卤化物钙钛矿$Cs_3Sb_2Br_9$的高压光致发光，拉曼散射和X射线衍射测量。在大约3 GPa时，电子跃迁通过线宽的宽的最小值、$E_g$、$A_{1g}$拉曼模式的强度的最大值以及三角晶格的$c/a$比率的不寻常变化而显现。大的可压缩性和观察到的拉曼异常表明具有强的电子-声子耦合的软材料。在光致发光测量中观察到的带隙以下宽带发射表明自陷激子的复合。由于电子景观的变化，光致发光峰的初始蓝移在约3GPa处增强到红移。在8 GPa下还观察到一级三角晶向单斜晶的结构转变。第一性原理密度泛函理论（DFT）计算表明，由于价带费米能级附近的$Sb-5s$和$Br-4p$轨道杂化的变化，电子跃迁与直接到间接的带隙跃迁有关.实验观察到的拉曼模式被分配到它们的对称性使用密度泛函微扰理论。此外，DFT计算结果表明，在0-8 GPa的压力范围内，禁带宽度减小了27.5%.
2021-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Polarization-tuneable excitonic spectral features in the optoelectronic response of atomically thin ReS2
本研究针对少层ReS2光电探测器开展偏振依赖光电流光谱研究，发现了新的非辐射类激子特征，结合第一性原理计算验证了结果，为ReS2基偏振分辨纳米器件开发提供了新依据。
2023-10-04 cond-mat.mtrl-sci
High quality atomically thin PtSe2 films grown by molecular beam epitaxy
原子级薄的PtSe 2薄膜在高速电子学、自旋电子学和光电探测器等领域有着广泛的应用前景。获得高质量、大尺寸的单晶薄膜是关键。在这里，我们报告的第一个成功的逐层生长的高品质PtSe2薄膜的分子束外延。从1 ML到22 ML的原子薄膜已经生长，并通过低能电子衍射，拉曼光谱和X射线光电子能谱进行表征。此外，一个系统的厚度依赖的电子结构的研究揭示了角分辨光电子能谱（ARPES），和螺旋自旋织构揭示了自旋ARPES。我们的工作为研究PtSe 2的物理性质和潜在应用提供了生长大尺寸单晶薄膜的新机会。
2017-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Charge versus energy transfer in atomically-thin graphene-transition metal dichalcogenide van der Waals heterostructures
范德华异质结是由二维材料堆叠而成的，具有独特的光-物质相互作用，有望成为新型光电子器件。这种器件的性能由近场耦合控制，例如，层间电荷和/或能量转移。需要新的概念和实验方法来正确地描述二维异质界面。在这里，我们报告层间电荷和能量转移原子薄金属（石墨烯）/半导体（过渡金属二硫属化物（TMD，这里MoSe $_2$））异质结构使用光致发光和拉曼散射光谱的组合。石墨烯/MoSe $_2$中的光致发光强度被猝灭超过两个数量级，并且随着光子通量线性上升，表明室温MoSe $_2$激子寿命急剧缩短（$\sim 1~\tr{ps}$）。通过对石墨烯和MoSe $_2$拉曼模式的分析，提供了关键的补充见解，其揭示了从MoSe $_2$到石墨烯的净光诱导电子转移和MoSe $_2$中的空穴积累。值得注意的是，石墨烯的稳态费米能在狄拉克点以上的$290\pm 15~\tr{meV}$处饱和。在环境空气和真空中观察到这种行为，并讨论了频带偏移和环境影响。在这种饱和状态下，电子和空穴的平衡光诱导流动可以转移到石墨烯，这是一种有效地导致能量转移的机制。使用宽范围的光子通量和不同的环境条件下，我们发现，净光致电荷转移的存在下，石墨烯/MoSe $_2$的近统一的光致发光猝灭效率没有可测量的影响。这种相关性的缺乏强烈表明，能量转移到石墨烯是原子级薄的TMD和石墨烯之间的主要层间耦合机制。
2017-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Large-area epitaxial growth of MoSe2 via an incandescent molybdenum source
我们研制了一种用于制备大面积单晶MoSe 2薄膜的白炽Mo源。采用透射电子显微镜、能量色散X射线光谱、原子力显微镜、拉曼光谱、光致发光、反射高能电子衍射（RHEED）和角分辨光电子能谱（ARPES）对MoSe 2薄膜进行了表征。在1591 cm-1处发现了一个新的拉曼特征峰。拉曼光谱、光致发光、RHEED和ARPES研究的结果一致表明，通过这种技术可以获得大面积的MoSe 2单晶单层。这种技术与传统方法相比具有几个优点，并且可以扩展到包含低蒸汽压元素的其他二维层状材料的生长。
2017-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Gate dependent Raman spectroscopy of graphene on hexagonal boron nitride
拉曼光谱是一种快速且非破坏性的成像方法，可用于监测石墨烯器件中的掺杂水平。我们在原子级平坦的六方氮化硼（hBN）薄片和SiO $_2$衬底上制备了化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯。我们比较了它们的拉曼响应作为载流子密度的函数，使用离子凝胶作为顶栅。G峰位置、2D峰位置、2D峰宽度和2D峰面积与G峰面积的比率显示出与SiO $_2$相比hBN不同的对载流子密度的依赖性。使用二维映射的直方图来比较两个衬底之间的拉曼峰特性的波动。已发现hBN衬底由于其原子级平坦表面和减少的带电杂质而在相同电荷密度下产生较少波动。
2013-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of 2D magnons in atomically thin CrI$_3$
剥离的三碘化铬（CrI $_3$）是一种层状范德华（vdW）磁性绝缘体，由通过反铁磁层间交换耦合的铁磁层组成。由此产生的磁配置的排列与潜在的晶体对称性相结合，产生可调谐的磁光现象，这是唯一的二维（2D）的限制。在这里，我们报告的直接观察二维磁振子通过磁拉曼光谱与光学选择规则，严格确定的蜂窝晶格和原子薄的碘化铬$_3$的磁状态。在单层，我们观察到一个声学磁振子模式的~0.3毫电子伏的交叉圆极化的选择规则锁定的磁化方向。这些独特的选择规则产生于由三重旋转对称性决定的光子和磁振子的角动量的离散守恒，旋转类似于Umklapp散射。在双层膜中，通过在层状反铁磁态和类铁磁态之间调谐，我们观察到两种磁振子模式的切换。双层结构还使拉曼活动从光学磁振子模式在~17 meV（~4.2 THz），否则拉曼沉默的单层。从这些测量中，我们定量地提取了自旋波隙，磁各向异性，层内和层间交换常数，并建立了二维磁体作为探索磁振子物理的新系统。
2020-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ligand-field helical luminescence in a 2D ferromagnetic insulator
块状三碘化铬（CrI $_3$）长期以来被认为是层状范德华铁磁体。然而，它的单层形式最近才被分离出来，并被证实是一个真正的二维（2D）铁磁体，为研究原子薄极限下的光-物质相互作用和磁光现象提供了一个新的平台。在这里，我们报告自发的圆偏振光致发光单层碘化铬$_3$线性极化激发下，与螺旋确定的单层磁化方向。相反，双层CrI $_3$的光致发光表现出消失的圆偏振，支持最近发现的异常反铁磁层间耦合CrI $_3$双层。不同于Wannier-Mott激子，占主导地位的光学响应，在著名的二维范德华半导体，我们的吸收和层依赖的光致发光测量揭示了配体场和电荷转移跃迁的原子薄CrI $_3$的光电响应的重要性。我们将其光致发光归因于Cr $^{3+}$配合物的宇称禁戒d-d跃迁特性，其由于强的电子振动耦合而显示宽的线宽，并且由于其局部化的分子轨道性质而显示与厚度无关的峰值能量。
2017-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of Large-Area WS2 monolayers with Exceptional Photoluminescence
单层WS 2由于其直接带隙和高光致发光强度而在光学器件中提供了很大的应用前景。虽然可以对剥离材料进行基础研究，但大面积和高质量的材料对于技术应用的实施至关重要。在这项工作中，我们在各种控制条件下合成单层WS 2和表征薄膜的光致发光，拉曼和X-射线光电子能谱学。我们证明，引入氢气的氩气载气显着提高了光学质量，并增加了WS 2的生长面积，从而导致薄膜表现出毫米2的覆盖范围。氢的加入更有效地减少了WO 3前体，并防止合成的单层的氧化蚀刻。使用Ar+H2载气合成的化学计量的WS 2单层膜表现出优越的光学特性，与光致发光发射半峰全宽值低于40毫电子伏和发射强度近一个数量级高于在纯Ar环境中合成的薄膜。
2015-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Low-temperature photocarrier dynamics in monolayer MoS2
MoS $_2$的能带结构强烈地依赖于层数，并且最近已经观察到对于单层MoS $_2$，从间接带隙半导体到直接带隙半导体的转变。因此，即使在室温下，单层MoS $_2$也成为光致发光的有效发射体。在这里，我们报告的扫描拉曼光谱和温度依赖性，以及时间分辨的光致发光测量单层MoS $_2$薄片剥离制备。我们观察到两个不同的光致发光峰的出现在低温下。在低温下的光生载流子复合发生在几皮秒的时间尺度上，但随着温度的升高，观察到具有较长寿命的组分的双指数光致发光衰减。
2011-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of atomically thin hexagonal boron nitride films on nickel foils by molecular beam epitaxy
六方氮化硼（h-BN）是一种层状二维材料，其特性使其在各种应用中有希望作为电介质。我们报道了用分子束外延法在Ni箔上从元素B和N生长h-BN薄膜。通过拉曼光谱证实了整个衬底上结晶h-BN的存在。原子力显微镜用于检查合成的薄膜的形貌和连续性。使用较短的沉积获得的薄膜的扫描电子显微镜研究提供了深入了解的成核和生长行为的h-BN在Ni基板上。随着生长温度的升高，h-BN的形貌从树枝状、星形岛演变为更大、更光滑的三角形。
2015-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Laser-Assisted Chemical Modification of Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
激光辅助化学改性超薄过渡金属二硫属化物（TMD），局部取代硒的硫原子。光转换过程发生在受控的反应性气体环境中，并且通过原位实时拉曼和光致发光光谱监测非均相反应速率。空间局部化的光转换导致了具有化学上不同的域的异质TMD结构，其中膜的初始高结晶质量在该过程中不受影响。这已经通过透射电子显微镜以及拉曼和光致发光空间图得到进一步证实。我们的研究表明，激光辅助化学转化的潜力，按需合成的异质二维材料与纳米器件中的应用。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Environmentally-Sensitive Theory of Electronic and Optical Transitions in Atomically-Thin Semiconductors
我们提出了一个静电理论的带隙重整化在原子薄的半导体，捕捉周围的电介质环境的强烈敏感性。特别是，我们的理论旨在纠正已知的带隙，如三维块状晶体。将我们的准粒子带隙与激子的有效质量理论相结合，产生了在吸收或光致发光中观察到的对环境敏感的光学带隙。对于MoS $_2$单分子膜，本文的理论与基于GW近似和Bethe-Salpeter方程的从头算结果符合得很好.我们发现，电子带隙的变化几乎完全抵消激子结合能的变化，这样的第一个光学跃迁的能量几乎是独立的静电环境，合理化实验观察。
2017-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Atomically thin MoS2: A new direct-gap semiconductor
本文研究了N = 1，2，...用光谱法研究了6种S-Mo-S单分子膜。通过吸收、光致发光和光电导光谱的表征，我们追踪了量子限制对材料电子结构的影响。随着厚度的减小，间接带隙，这是低于直接间隙的散装材料，向上移动的能量超过0.6 eV。这导致在单个单层的限制下交叉到直接带隙材料。与块状材料不同，MoS 2单层强烈发光。的独立的单层表现出的发光量子效率的增加超过1000倍的散装材料相比。
2010-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemical Vapor Deposition Synthesized Atomically Thin Molybdenum Disulfide with Optoelectronic-Grade Crystalline Quality
在大面积和低成本下合成高质量样品的能力是任何新材料开发阶段的最大挑战之一。虽然化学气相沉积（CVD）方法为CMOS兼容的大规模材料生长提供了一种有前途的低成本途径，但它往往无法满足纳米电子学和光电子学的高质量要求。我们提出了大规模的CVD合成的单层和几层的MoS2使用直接气相硫化的MoO2，这使我们能够获得极高质量的单晶单层MoS2样品的场效应迁移率超过30 cm 2/Vs的单层。这些样品可以很容易地在各种衬底上合成，并在整个晶体的拉曼和光致发光映射中表现出高度的光电均匀性，面积超过数百平方微米。由于它们的高结晶质量，这些样品的拉曼光谱显示了一系列的多声子过程，通过与机械剥离样品的过去报告相比具有相等或更好的清晰度的峰。这使我们能够研究层厚度和衬底依赖性的极弱的声子过程在285 cm-1和487 cm-1的二维MoS2。这些样品的超高光电子级晶体质量可以通过光电流光谱法进一步建立，该光谱法在室温下清楚地揭示了激子态，这一壮举以前仅在用机械剥离制造的器件上得到证明，这些机械剥离是人工悬挂在沟槽上的。我们的方法反映了原子薄，2D MoS2的可扩展，高质量的光电子学的发展迈出了一大步。
2015-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Strong Oxidation Resistance of Atomically Thin Boron Nitride Nanosheets
研究二维材料的抗氧化性对于它们的许多应用是至关重要的，因为二维材料由于占主导地位的表面原子和结构畸变而具有比它们的本体对应物更高的氧化动力学。在这项研究中，高品质的氮化硼（BN）纳米片的1-4层厚的氧化行为进行了研究，通过在空气中加热。原子力显微镜和拉曼光谱分析表明，单层BN纳米片可以承受高达850 °C的温度，BN纳米片的氧掺杂/氧化起始温度仅随纳米片层数的增加而略有增加，并取决于加热条件。在氧化单层BN纳米片上发现了拉长的蚀刻线，这表明BN纳米片首先沿着化学吸附的氧链被切割，然后氧化蚀刻垂直于这些切割线生长。BN纳米片更强的抗氧化性表明它们比石墨烯更适合高温应用。
2014-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Strain Correlated Linearly Polarized Photoluminescence in WS2/WSe2 Moiré Superlattices
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；Hokkaido University（北海道大学）；The University of Tokyo（东京大学）；Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）
研究通过极化分辨光致发光和拉曼映射揭示了莫尔激子中线极化度与局部拉曼位移和莫尔-激子特征相关，证明应变是主导因素，理论分析表明应变放大了莫尔势中的C3对称性破坏，从而产生有限的远场线极化度。
2026-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fast and reliable identification of atomically thin layers of TaSe2 crystals
通过层状块状材料的机械剥离在表面上沉积干净且无缺陷的原子级薄的二维晶体薄片已被证明是一种强大的技术，但它需要一种快速、可靠且非破坏性的方式来识别一群厚薄片中的原子级薄薄片。在这项工作中，我们提供了一般的指导方针，以确定TaSe2的微晶片通过光学显微镜和拉曼光谱。此外，我们确定了最佳的基板，以促进原子级薄的TaSe 2晶体的光学识别。实验实现和隔离的TaSe2的双折射层，使未来的研究中的有趣的现象，如超导性和电荷密度波的维度的作用。
2014-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of three-state nematicity and domain evolution in atomically-thin antiferromagnetic NiPS3
本研究结合线二色性、偏振显微、自旋相关 PL 与拉曼光谱，揭示原子级薄 NiPS3 的层数依赖磁性、三态反铁磁畴及热激活畴演化。
2024-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dispersion of Resonant Raman Peaks of CO and OH in SnO2, Mo1-x FexO2 Thin Films and SiO2 bulk glass
在薄膜的光致发光谱上观察到了与其伸缩模及其高次谐波叠加的共振拉曼峰。本文研究了用溅射法在玻璃衬底上沉积掺氟薄膜和用激光烧蚀法在硅衬底上沉积掺氟薄膜。CO和OH伸缩RR模的色散分别约为600 cm-1/eV和800 cm-1。CO伸缩模的三次谐波色散约为2000 cm-1/eV。在Mo_（1-x）Fe_xO_2薄膜和SiO_2块体玻璃中观察到伸缩模和高次谐波叠加在PL谱上的RR峰的相似色散。RR峰的大分散似乎是具有和杂质的氧化物的共同性质。
2008-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Mapping of Low-Frequency Raman Modes in CVD-Grown Transition Metal Dichalcogenides: Layer Number, Stacking Orientation and Resonant Effects
层状无机材料，如过渡金属二硫属化合物（TMD），由于其特殊的电子和光学性质而引起了人们的广泛关注。如果要利用这些特性，必须开发这些材料的可靠合成和表征。在此，我们提出了低频拉曼分析的MoS2，MoSe2，WSe2和WS2生长的化学气相沉积（CVD）。拉曼光谱是在大面积上采集的，允许在地图中可视化剪切和层呼吸模式的位置和强度的变化。这允许详细表征单层和少层的TMD，这是完善的（高频）拉曼和光致发光光谱的补充。这项研究为基本理解分层材料提供了一个主要的垫脚石，因为绘制低频模式可以在大面积上探测2D材料的质量，对称性，堆叠配置和层数。此外，我们报告的WS2拉曼光谱的低频区域的异常共振效应。
2015-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of high electron mobility and high photoluminescence quantum yield nanoscrolled monolayer MoS2
本文通过有机溶剂辅助的简便方法制备一维纳米卷曲单层MoS2，其兼具单层电子特性与弱层间耦合，实现了增强的光致发光和高达2400 cm²V⁻¹s⁻¹的迁移率。
2024-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Entropy Engineering-Regulated Electron-Phonon Coupling for Highly Efficient Photoluminescence in Se-doped WS2
针对单层过渡金属硫族化物量子产率受限的问题，提出通过精确Se掺杂或范德华邻近效应引入定制熵的“熵工程”策略，调控电子-声子耦合以激活暗激子高效发光，使WS2光致发光强度提升一个数量级。
2025-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Identification and Structural Characterization of Twisted Atomically Thin Bilayer Materials by Deep Learning
Xidian University（西安电子科技大学）；University of Delaware（特拉华大学）；Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）；Nanjing Normal University（南京师范大学）；Northwestern Polytechnical University（西北工业大学）
本文通过深度学习方法，利用光学显微镜和语义分割卷积神经网络，实现了对CVD生长的MoS₂双层材料厚度和扭角的快速准确识别，为扭曲原子薄双层材料的自动化检测提供了可扩展的方法。
2026-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependent optical studies of Ti$_{1-x}$Co$_x$O$_2$
我们提出的拉曼和光致发光（PL）的研究结果外延相Ti $_{1-x}$ Co $_x$ O $_2$薄膜的$x$ = 0-0.07，生长的脉冲激光沉积。低掺杂体系（$x$ =0.01和0.02）在生长状态下显示出~700 K的居里温度。掺杂和未掺杂薄膜的拉曼光谱证实了它们的非晶相。光致发光光谱的特征在于在低于120 K的温度下在2.3 eV处的自陷激子（STE）的宽发射。该峰是锐钛矿相TiO $_2$的特征，并且随着掺杂浓度的增加显示出小的蓝移。除了来自STE的发射之外，Co掺杂的样品在2.77eV和2.94eV处显示两条发射线，这两条发射线在未掺杂的膜中不存在，指示自旋翻转能量。
2003-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Dark trions govern the temperature-dependent optical absorption and emission of doped atomically thin semiconductors
我们在hBN封装的WSe $_2$、WS $_2$、MoSe $_2$和MoS $_2$单层中根据温度进行trions的吸收和光致发光光谱。考虑到明亮和黑暗trions的费米-狄拉克分布，W-和Mo-基材料的不同趋势被很好地再现。在WSe $_2$和WS $_2$中发现了一个暗的三重子，$\rm{X_D^-}$ 19 meV $\textit{below}$是最低亮的三重子，$\rm{X}_1^-$.在MoSe $_2$中，$\rm{X_D^-}$位于6 meV $\textit{above}$ $\rm{X}_1^-$处，而在MoS $_2$中，$\rm{X_D^-}$和$\rm{X}_1^-$几乎重合.我们的结果与GW-BSE $\textit{ab-initio}$的计算结果一致，并定量地解释了掺杂单分子膜的光学响应随温度的变化。
2020-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Characterization of Three-Dimensional Microstructures in Single Crystal Diamond
本文报道了用聚焦离子束（FIB）辅助剥离技术在单晶金刚石中制备三维微结构的拉曼和光致发光特性。该方法基于MeV离子注入以产生掩埋的可蚀刻层，随后进行FIB图案化和选择性蚀刻。在这种微结构的应用中，高品质单晶金刚石的性能是最相关的，制造过程后的残余损伤代表了一个关键的技术问题。拉曼和光致发光特性的结果表明，部分扭曲的sp3键合的晶格和孤立的点缺陷的形成后，热退火有效地消除，在最终的结构中留下少量的残留损伤。单晶金刚石中的三维微结构提供了广泛的应用，例如量子光学器件和完全集成的光机械组件。
2016-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Free-standing bialkali photocathodes using atomically thin substrates
我们报道了高量子效率（QE）双碱金属锑化物K2 CsSb光电阴极在石墨烯薄膜上的成功沉积。这些结果为最终目标铺平了道路，即用原子级薄的保护层封装加速器技术的技术相关光电阴极，以提高寿命，同时最大限度地减少QE损失。在~3.1 eV（405 nm）处17%的QE是迄今为止在石墨烯衬底上报道的最高值，并且与在不锈钢和镍参考衬底上获得的QE相当。石墨烯上的光电阴极的光谱响应表现出K2 CsSb的特征，包括在~2.5 eV处的特征吸收。基于X射线荧光（XRF）和X射线衍射（XRD）的材料表征表明，沉积在石墨烯上的这些光电阴极的组成和晶体质量与沉积在参考衬底上的光电阴极相当。在自由悬浮的石墨烯和石墨烯涂覆的金属衬底上的K2 CsSb的光学计算和QE测量之间的定量一致性进一步证实了光电阴极和石墨烯之间的高质量界面。最后，通过拉曼光谱表征的QE和石墨烯质量之间的相关性表明，石墨烯膜中原子缺陷的密度较低导致沉积的K2 CsSb光电阴极的QE较高。
2019-02-12 cond-mat.mtrl-sci
