Electronic structure of 2D van der Waals crystals and heterostructures investigated by spatially- and angle-resolved photoemission
角分辨光电子能谱是动量分辨电子结构的一种直接探测方法，在研究具有新颖电子性质的大块晶体中具有重要意义。由于最近的技术进步，这项技术现在可以首次应用于研究通过堆叠二维晶体构建的范德华异质结构。在这篇文章中，我们将介绍目前的艺术状态在二维材料的角度分辨光电发射测量和审查这个仍然年轻的领域。我们将特别关注与传输和光学实验中使用的设备类似的设备，包括魔角扭曲双层石墨烯的最新进展和门可调设备的操作特性。
2022-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Stacking-dependent electronic structure of trilayer graphene resolved by nanospot angle-resolved photoemission spectroscopy
多层石墨烯中的晶体学堆叠顺序在决定其电子结构方面起着重要作用。在三层石墨烯中，菱面体堆叠（ABC）特别有趣，表现出具有电场可调带隙的平坦带。这种电子结构不同于简单的六方堆积（AAA）或典型的Bernal堆积（ABA），并且在纳米电子学、光电子学应用中是有希望的。到目前为止，干净的实验电子光谱上的前两个堆叠是失踪，因为样品通常是太小的尺寸（微米或纳米尺度），以解决传统的角度分辨光电子能谱（ARPES）。在这里，通过使用ARPES与纳米点束尺寸（NanoARPES），我们提供了直接的实验证据的三个不同的堆叠的三层石墨烯的共存，并直接揭示其独特的电子结构。通过对实验数据的拟合，我们提供了描述不同堆叠方式的三层石墨烯电子结构的重要实验能带参数。
2017-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Properties of High Power Laser Bars Investigated by Spatially Resolved Thermoreflectance Spectroscopy
在这项工作中，我们提出的高功率激光棒的热性能的分析结果，通过空间分辨热反射（TR）光谱。热反射是一种利用脉冲电流对激光器端面温度进行周期性调制的调制技术。激光器的周期性温度变化引起折射率的变化，从而调制探测光束的反射率。该技术的空间分辨率约为1 $μ$ m，可用于300 $μ$ m × 300 $μ$ m区域的温度测绘。在这些实验中获得的信息提供了对发生在器件的小面处的热过程的洞察，并因此导致这种结构的可靠性增加和寿命显著延长。
2007-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Spatially Resolved Mapping of Local Polarization Dynamics in an Ergodic Phase of Ferroelectric Relaxor
利用时间分辨压电力显微镜研究了弛豫铁电体0.9Pb（Mg_（1/3）Nb_（2/3））O_3 - 0.1PbTiO_3的极化弛豫动力学的空间变异性。归因于极性纳米区域的重新取向的局部弛豫被示出为遵循拉伸指数依赖性exp（-（t/tau）^beta），其中beta~~0.4，远大于从介电谱确定的宏观值（beta~~0.09）。弛豫时间分布的空间不均匀性与存在100-200 nm的“快”和“慢”的区域进行观察。对结果进行分析，以绘制纳米尺度上的Vogel-Fulcher温度。
2008-08-28 cond-mat.mtrl-sci
SR-CLD: Spatially Resolved Chord Length Distributions for Statistical Description and Visualization of Non-uniform Microstructures
本研究提出空间分辨弦长分布（SR-CLD）方法，利用扫描线算法量化并可视化非均匀微观结构，通过三个案例验证其在合成多晶、焊接模拟及增材制造钛合金中的有效性。
2025-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved fluorescence of caesium lead halide perovskite supercrystals reveals quasi-atomic behavior of nanocrystals
我们相关的空间分辨荧光（寿命）的测量与X射线纳米衍射，以揭示自组装铯铅卤化物钙钛矿纳米晶体的超晶体中的表面缺陷，并研究其对荧光性能的影响。与密度泛函模型比较后，我们发现，结构的一致性损失，相邻纳米晶体之间的原子错位增加，并在超晶体表面附近的压缩应变的增长是负责观察到的荧光蓝移和荧光寿命降低。这种表面缺陷相关的光学性质扩展了原子和纳米晶体之间经常假设的类比，即所谓的准原子。我们的研究结果强调了在钙钛矿纳米晶体自组装成超晶体用于照明应用如超荧光发射器期间最小化应变的重要性。
2021-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Zn2GeO4/SnO2 nanowire architecture: A correlative spatially resolved X-ray study
基于纳米线的宽带隙半导体异质结构作为开发新型光电子器件的纳米级构件之一，引起了人们极大的兴趣。由于异质性和结构缺陷在光电性能中的关键作用，详细研究这些系统的局部结构和元素组成已成为一个挑战。通常，透射电子显微镜和能量色散X射线光谱法用于解决这些问题。在这里，使用同步辐射纳米束探针，我们显示了相关的空间分辨研究的组成，发光和局部结构的Zn 2GeO 4/SnO 2纳米线为基础的系统。与其他工作不同的是，异质结构是通过一种有效的无催化剂的热蒸发方法合成的，并呈现出一个由Plateau-Rayleigh不稳定性形成的斜叉形结构。我们的研究结果突出了扩散杂质的异质结构的光学性质的作用，并开辟了新的途径，进一步异质性研究使用X射线纳米探针。
2022-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Measuring sheet resistance of CIGS solar cell's window layer by spatially resolved electroluminescence imaging
开发了空间分辨电致发光（EL）成像实验以直接在完成的CIGS电池上测量窗口层的局部薄层电阻。我们的方法可以应用于在基础研究以及在线过程检测中进行的EL成像研究（1-3）。EL实验包括使用太阳能电池作为发光器件：向电池施加电压并检测其发光。我们发展了一个分析和定量的模型来模拟CIGS太阳能电池的行为的基础上，在窗口层的薄层电阻扩散效应。我们确定的电势的ZnO上的再分配，对于给定的电池的特性，如薄层电阻和接触几何形状。已知电势的再分配，估计EL强度并拟合实验EL信号，这允许确定窗口层薄层电阻。
2010-12-08 cond-mat.mtrl-sci
A Synchrotron in the TEM: Spatially Resolved Fine Structure Spectra at High Energies
核心电子激发光谱的精细结构分析是物理科学的基石表征技术。光谱最常用的测量方法是同步辐射和X射线光斑尺寸在微米到毫米的尺度上。或者，（扫描）透射电子显微镜（（S）TEM）中的电子能量损失谱（EELS）提供了超过1000倍的空间分辨率增加，这是研究纳米结构材料的一个变革性优势。然而，EELS适用性通常限于低于约2keV的激发，即，主要是元素周期表前三行的元素。在这里，使用国家的最先进的EELS仪器，我们目前纳米分辨精细结构EELS测量出前所未有的12千电子伏的信噪比媲美的同步加速器。我们展示了这种技术的优势，在示例性的实验。
2019-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved ultrafast precessional magnetization reversal
提出了微结构中准弹道旋进磁开关的空间分辨测量方法。交叉电流线允许由重合的纵向和横向磁场脉冲引起的进动开关的详细研究。虽然响应最初在空间上是均匀的，但会发生失相，导致不均匀性和瞬态退磁。尽管有一种新的方法来抑制端域的剩磁，这种不均匀性。结果对磁性装置中弹道岁差切换的可靠性具有影响。
2002-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure of the YH3 Phase from Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
钇可以负载高浓度的氢，导致基质晶格的显著结构和电子变化。我们报告的角度分辨光电子能谱实验的Y三氢化物相。最重要的是，我们发现在费米能级处没有金属d带，并且一组平坦的H诱导带位于比预测高得多的结合能处，表明H位点的电子亲和力增加。
2002-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Spin-resolved Visible Optical Spectra and Electronic Characteristics of Defect-mediated Hexagonal Boron Nitride Monolayer
缺陷介导的六方氮化硼（hBN）超晶胞具有可见光谱和电子特性。hBN超晶胞中的缺陷包括原子空位、反位、反位空位以及外来原子对硼或氮的取代。具有VB、CB和NB-VN的hBN超晶胞具有跨费米能级的高电子态密度，这表明高导电电子特性。含原子空位、反位空位、杂质原子取代硼或氮等缺陷的hBN具有明显的自旋分辨光学和电子学特性，而含硼和氮反位缺陷的hBN不具有自旋分辨光学特性。带正电荷缺陷的hBN在较长的光谱区域具有主导的光学和电子特性。
2019-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Visualization of spin-polarized electronic states by imaging-type spin-resolved photoemission microscopy
本文报道了NIMS开发的成像型自旋分辨光电子显微术（iSPEM），将空间分辨率提升至420 nm，并通过多通道自旋探测器将采集时间缩短四个数量级，实现了对亚微米材料与器件自旋极化电子态的可视化。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Element- and momentum-resolved electronic structure of the dilute magnetic semiconductor manganese doped gallium arsenide
稀磁半导体由于其在室温下具有铁磁有序的潜力，以及各种独特的开关和自旋相关的导电性能，在基于自旋的电子学应用中具有前景。然而，过渡金属掺杂产生铁磁性的确切机制一直存在争议。在这里，我们研究了稀磁半导体（5%的锰掺杂砷化镓）布拉格反射驻波硬X射线角分辨光电子能谱，并解决其电子结构的元素和动量分辨组件。使用Ga 3d、Mn 2 p和As 3d核心能级的类似能量扫描，将测量的价带强度投影到元素分辨分量中，结果与元素投影布洛赫光谱函数非常一致，并澄清了这种原型材料的电子结构。该技术可广泛应用于其他多元素材料。
2018-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast and spatially resolved studies of charge carriers in atomically-thin molybdenum disulfide
原子薄的二硫化钼是一种新型纳米材料，在电子学和光子学领域具有潜在的应用。载流子动力学在决定其电子和光学性质方面起着至关重要的作用。我们报告的空间和时间分辨泵探测研究的载流子在原子级薄二硫化钼样品制造的机械剥离。载流子注入带间吸收的390 nm的泵浦脉冲和检测通过测量差分反射的时间延迟和空间扫描的探测脉冲，被调谐到激子跃迁。推导了影响载流子动力学的几个参数，包括载流子寿命、扩散系数、扩散长度和迁移率。
2012-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Machine learning enabled surrogate crystal plasticity model for spatially resolved 3D orientation evolution under uniaxial tension
提出了一种新的基于机器学习的代理建模方法，用于预测多晶材料在单轴拉伸载荷下的空间分辨三维微观结构演化。我们的方法比现有的晶体塑性方法快几个数量级，从而能够模拟大体积，否则计算上是禁止的。这项工作是超越现有的基于ML的建模结果的重要一步，现有的基于ML的建模结果仅限于2D结构或仅提供平均而不是局部的预测。我们证明了我们的代理模型方法的速度和准确性的实验测量的微观结构从高能X射线衍射显微镜的面心立方铜样品，进行拉伸变形。
2020-05-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Spatially resolved investigation of strain and composition variations in (In,Ga)N/GaN epilayers
通过空间积分X射线衍射和阴极发光（CL）光谱以及空间分辨CL和能量色散X射线分析，研究了在GAN模板上通过金属有机化学气相沉积生长的400 nm厚（In，Ga）N层的应变状态和成分. CL研究证实了应变弛豫过程，并伴随着（In，Ga）N层表面铟含量的增加，这被称为成分拉动效应。此外，我们确定的应变底部，无应变的顶部，和逐渐放松的中间区域的（In，Ga）N层。除了沿生长方向的铟含量的增加，应变弛豫导致朝向表面的铟分布的横向变化的增强。
2013-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved, energy-filtered imaging of core level and valence band photoemission of highly p and n doped silicon patterns
作为局部掺杂的函数，在微米和亚微米尺度上图案化的半导体衬底的能级的空间变化的准确描述是微电子工业的重要技术挑战。空间分辨表面分析的光电子能谱显微镜可以提供一个宝贵的贡献，由于相对非破坏性的，定量分析。我们目前的结果高掺杂的n型和p型图案，分别为p型和n型硅衬底。利用同步辐射和球差校正能量滤波技术，我们获得了Si 2p芯能级和价带上的光谱图像序列。局部带对齐提取，占掺杂，带弯曲和表面光电压。
2017-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Electronic Structure and Nodeless Superconducting Gap of $\mathrm{YBa_{2} Cu_{3} O_{7-δ} }$ Observed by Spatially-Resolved Laser-Based Angle Resolved Photoemission Spectroscopy
本文利用空间分辨激光ARPES首次在Y123超导体解理表面找到体态本征电子结构区域，观测其费米面和能带，并确定超导能隙无节点且符合d+is形式。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Nanoscale spatially resolved mapping of uranium enrichment in actinide-bearing materials
小体积含锕系元素材料中铀同位素的空间分辨分析对于各种技术学科至关重要，包括地球和行星科学，环境监测，生物修复和核燃料循环。然而，实现这种同位素分析的亚纳米尺度空间分辨率目前是一个挑战。通过使用原子探针层析成像，三维纳米表征技术，我们展示了unprecidented纳米级映射的铀同位素富集与高灵敏度的各种微结构界面内的小体积（100纳米3）的贫化和低浓缩铀合金与10重量%的钼与不同的标称富集0.20和19.75%的235 U。这里提出的方法可以应用于研究同位素丰度的纳米级变化的广泛类别的锕系元素轴承材料，提供独特的见解，他们的起源和热机械加工路线。
2019-05-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Direct observation of electronic domains in manganites by spatially resolved spectroscopy
我们使用一个空间分辨，直接光谱探针的电子结构与额外的敏感性的化学成分，以调查高品质的单晶样品的La_{1/4} Pr_{3/8} Ca_{3/8} MnO_{3}，建立形成不同的绝缘域嵌入在金属主机在低温下。这些域被发现是至少一个数量级的大小相比，以前的估计，并表现出记忆效应的温度循环中没有任何可察觉的化学不均匀性，这表明远程应变的可能起源。
2004-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spatially resolved spectroscopy of monolayer graphene on SiO2
我们对SiO $_2$上剥离的单层石墨烯进行了扫描隧道光谱测量，以探讨其电子和结构性质之间的相关性。局部态密度图的特征在于电子和空穴水坑，其产生的原因是从石墨烯和随机带电杂质中的固有波纹的长距离intravalley散射。在低能量下，我们观察到短距离谷间散射，我们归因于晶格缺陷。我们的研究结果表明，石墨烯的电子性质的影响，本征波纹，缺陷和底层的SiO $_2$衬底。
2009-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Periodically rippled graphene: growth and spatially resolved electronic structure
我们研究了在Ru（0001）上外延生长单层石墨烯。石墨烯单层在大于几微米的横向距离上均匀地覆盖Ru衬底，再现Ru衬底的结构缺陷。石墨烯以由C和Ru之间的晶格参数的差异决定的周期性波动。理论模型预测电子结构的不均匀性。这是证实了在真实空间中的测量，通过扫描隧道光谱。我们在波纹的较高部分观察到电子袋。
2007-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved optical spectroscopy in extreme environment of low temperature, high magnetic fields and high pressure
我们提出了一个实验装置开发，以执行光学光谱实验（拉曼散射和光致发光测量）与微米的空间分辨率，在低温，高磁场和高压的极端环境。据我们所知，这种独特的实验装置使我们能够通过独立调整这三个热力学参数来深入探索凝聚态系统的相图，同时监测低能激发（电子，声子或磁激发），以空间映射拉曼散射响应或研究低维物体。我们将这种技术应用到大块FePS3，层状反铁磁体与尼尔温度T = 120 K。
2022-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved femtosecond pump-probe study of topological insulator Bi2Se3
利用空间分辨超快泵浦-探测技术研究了Bi_2Se_3晶体中载流子和声子的动力学行为。在差分反射中观察到明显的振荡，具有两个不同的频率，并归因于相干光学和声学声子，分别。信号的上升时间表明，在这种材料中，热载流子的热化和能量弛豫都是亚ps的。我们发现，热化和弛豫时间随载流子密度的增加而减小。差分反射轮廓的扩展允许我们估计双极载流子扩散系数在每秒500平方厘米的量级上。轮廓的长期缓慢膨胀显示热扩散系数为每秒1.2平方厘米。
2011-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spatially, Temporally and Polarization-Resolved Photoluminescence Exploration of Excitons in Crystalline Phthalocyanine Thin Films
有机半导体薄膜中长程序的缺乏阻碍了在光学实验中揭示激子的完整性质，因为带隙区域中的衍射极限光束直径远远超过典型的晶粒尺寸。在这里，我们提出了空间，时间和偏振分辨的双重光致发光/线性二色性显微镜实验，调查激子状态在一个单一的晶粒内的溶液处理酞菁薄膜。这些实验揭示了存在离域单重态激子，极化沿高迁移率轴在这个准一维电子系统。由沿高迁移率轴的分子堆积控制的强离域π轨道重叠是打破辐射复合选择规则的原因。使用我们的线性二色性扫描显微镜设置，我们进一步建立了在100 K以上发生的分子旋转（即结构相变），防止在室温下观察到这种激子。
2015-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved pump-probe study of single-layer graphene produced by chemical vapor deposition
采用空间和时间分辨泵浦-探测光谱技术，通过测量差分透射和差分反射，研究了化学气相沉积（CVD）法生长的单层石墨烯的载流子动力学。通过研究由1500 nm泵浦脉冲和1761 nm探测脉冲激发的载流子的高斯空间分布的扩展，我们观察到每秒5500平方厘米的热载流子扩散。我们还观察到，载流子密度分布的扩展降低到1 ps内的缓慢速率，这是出乎意料的。此外，通过使用810 nm的探测脉冲，我们观察到差分透射和反射都改变了符号，而且这种符号变化可以通过将石墨烯暴露于相对高通量的飞秒激光脉冲而永久地去除。这表明，稍后的差分透射和反射可能不是由载流子直接引起的，而是来自样品制造或转移过程中的一些残留材料。
2012-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spatially Resolved Raman Spectroscopy of Single- and Few-Layer Graphene
我们目前的拉曼光谱测量单层和几层石墨烯片。使用扫描共聚焦的方法，我们收集光谱数据的空间分辨率，这使我们能够直接比较拉曼图像与扫描力显微照片。单层石墨烯可以通过D'线的宽度与双层和少层区分开：单层石墨烯的单峰分裂成双层的不同峰。这些发现解释使用双共振拉曼模型的基础上从头计算的电子结构和声子色散。我们调查了D线强度，并发现在薄片内没有缺陷。源自边缘的有限D线响应可以归因于缺陷或平移对称性的破坏。
2006-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Momentum-resolved electronic band structure and offsets in an epitaxial NbN/GaN superconductor/semiconductor heterojunction
异质界面的电子结构在其器件功能中起着关键作用。最近，通过分子束外延，已经将超导NbN的高度结晶的GaN膜与半导体GAN集成。我们使用软X射线角分辨光电子能谱学直接测量的动量分辨电子能带结构的NbN和GAN成分的肖特基异质界面，并确定其动量依赖的界面带偏移以及带弯曲到GAN的配置文件。我们发现，特别是，在NbN中的费米态对准对GAN中的带隙，这排除了任何显着的电子串扰的超导态在NbN通过界面GAN。我们支持体NbN和GAN的第一性原理计算的实验结果。从光电发射得到的肖特基势垒高度证实了电子传输和光学测量。在我们的工作中，结合材料的进步和实验方法阐明了对电子性质的动量分辨理解，为界面态起决定性作用的系统开辟了新的可能性。
2021-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
