二维材料电学 - 产品信息 - 相关知识

2025-01-21 09:30:09二维材料电学: 二维材料电学是研究二维材料电学性质的学科，涉及电荷传输、电导率、介电常数等。二维材料如石墨烯、过渡金属硫化物等，因其独特的电子结构和物理性质，在电子器件、能源存储、传感器等领域有广泛应用。电学研究关注这些材料在电场、磁场下的行为，以及如何通过调控实现特定功能。二维材料电学的发展推动了纳米电子学和量子电子学等领域的进步。

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2023-06-14 16:49:45无掩膜直写光刻系统助力二维材料异质结构电输运性能研究，意大利: 期刊：ACS NanoIF：18.027文章链接: https://doi.org/10.1021/acsnano.1c09131 【引言】 MoS2是一种典型的二维材料，也是电子器件的重要组成部分。研究者发现，当MoS2与石墨烯接触会产生van der Waals作用，使之具有良好的电学特性，可广泛应用于各类柔性电子器件、光电器件、传感器件的研究。然而，MoS2-石墨烯异质结构背后的电输运机理尚不明确。这主要是因为传统器件只有两个接触点，不能将MoS2-石墨烯异质结构产生的电学输运特性与二维材料自身的电学特性所区分。此外，电荷转移、应变、电荷在缺陷处被俘获等因素也会对器件的电输运性能产生影响，进一步提高了相关研究的难度。尽管已有很多文献报道MoS2-石墨烯异质结构的电输运性能，但这些研究主要基于理论计算，缺乏对MoS2-石墨烯异质结构的电输运性能在场效应器件中的实验研究。【成果简介】 2021年，意大利比萨大学Ciampalini教授课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统- MicroWriter ML3 制备出基于MoS2-石墨烯异质结构的多场效应管器件，在场效应管器件中直接测量了MoS2-石墨烯异质结构的电输运特性。通过比较MoS2的跨导曲线和石墨烯的电流电压特性，发现在n通道的跨导输运被抑制，这一现象明显不同于传统对场效应的认知。借助第一性原理计算发现这一独特的输运抑制现象与硫空位相关。本文中所使用的小型台式无掩膜直写光刻系统- MicroWriter ML3无需掩膜版，可在光刻胶上直接曝光绘出所要的图案。设备采用集成化设计，全自动控制，可靠性高，操作简便，同时其还具备结构紧凑（70cm X 70cm X 70cm）、高直写速度，高分辨率（XY：

2023-05-18 16:59:34全共线多功能超快光谱仪与高精度激光扫描显微镜，二维材料与超快: 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT MONSTR Sense Technologies是由密歇根大学研究人员成立的科研设备制造公司。该公司致力于研发为半导体研究应用而优化的超快光谱仪和显微镜，突破性的技术可将光学器件和射频电子器件耦合在一起，以稳健的方式测量具有干涉精度的光学信号，真正实现一套设备、一束激光、多种功能。图1. 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT不仅兼具共振和非共振超快光谱探测，还可以兼容瞬态吸收光谱（Transient absorption (TAS)）、相干拉曼光谱(Coherent Raman Spectroscopy (CRS))、多维相干光谱探测(Multidimensional Coherent Spectroscopy (MDCS))。开创性的全共线光路设计，使其可以与该公司研发的高精度激光扫描显微镜（NESSIE）联用，实现超高分辨超快光谱显微成像。全共线多功能超快光谱仪的开发也充分考虑了用户的使用体验，系统软件可自动调控参数，光路自动对齐、无需校正等特点都使得它简单易用。全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT主要技术参数：高精度激光扫描显微镜NESSIE MONSTR Sense Technologies的高精度激光扫描显微镜NESSIE可用入射激光快速扫描样品，在几秒钟内就能获得高光谱图像。该设备可适配不同高度的样品台和低温光学恒温器，物镜高度最多可变化5英寸，大样品尺寸同样适用。NESSIE显微镜是具有独立功能，可以与几乎任何基于激光测量与高分辨率成像的设备集成在一起，也非常适合与该公司研发的全共线多功能超快光谱仪集成。图2. 高精度激光扫描显微镜NESSIE 高精度激光扫描显微镜-NESSIE的输入信号为单个激光光束，输出信号为样品探测点收集的单个反向传播光束，这样的光路设计确保了反传播信号在扫描图像时不会相对于输入光束漂移，因而非常适用于激光的实验中的成像显微镜系统。图3. 使用NESSIE在室温下测量的GaAs量子阱的图像。a）用相机测量的白光图像。b）用调谐到GaAs带隙的80MHz激光器（5mW激光输出）进行激光扫描线性反射率测量。c）同时测量的激光扫描四波混频图像揭示了影响GaAs层的亚表面缺陷 BIGFOOT+NESSIE应用案例：1. 高精度激光扫描显微镜用于材料表征美国密歇根大学课题组通过使用基于非线性四波混频（FWM）技术的多维相干光谱MDCS测量先进材料的非线性响应，利用激子退相和激子寿命来评估先进材料的质量。课题组使用通过化学气相沉积生长的WSe2单分子层作为一个典型的例子来证明这些功能。研究表明，提取材料参数，如FWM强度、去相时间、激发态寿命和暗/局部态分布，比目前普遍的技术，包括白光显微镜和线性微反射光谱学，可以更准确地评估样品的质量。在室温下实时使用超快非线性成像具有对先进材料和其他材料的快速原位样品表征的潜力。图4. (a)通过拟合时域单指数衰减得到的样本的去相时间图，在图(a)中用三角形标记的选定样本点处的FWM振幅去相曲线【参考】Eric Martin, et al; Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022). 2.二维材料中激子相互作用和耦合的成像研究过渡金属二卤代化合物（TMDs）是量子信息科学和相关器件领域非常有潜力的材料。在TMD单分子层中，去相时间和非均匀性是任何量子信息应用的关键参数。在TMD异质结构中，耦合强度和层间激子寿命也是值得关注的参数。通常，TMD材料研究中的许多演示只能在样本上的特定点实现，这对应用的可拓展性提出了挑战。美国密歇根大学课题组使用了多维相干成像光谱（Multi-dimensional coherent spectroscopy, 简称MDCS），阐明了MoSe2单分子层的基础物理性质——包括去相、不均匀性和应变，并确定了量子信息的应用前景。此外，课题组将同样的技术应用于MoSe2/WSe2异质结构研究。尽管存在显著的应变和电介质环境变化，但相干和非相干耦合和层间激子寿命在整个样品中大多是稳健的。图5. （a）hBN封装的MoSe2/WSe2异质结构的白光图像。（b）MoSe2/WSe2异质结构在图（a）中的标记的三个不同样本点处的低功率低温MDCS光谱。（c）图（b）中所示的四个峰值的FWM(Four-Wave Mixing)四波混频积分图。（d）MoSe2/WSe2异质结构上的MoSe2共振能量图。（e）MoSe2/WSe2异质结构的WSe2共振能量图。（f）所有采样点的MoSe2共振能量与WSe2共振能量【参考】Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022) 3. 掺杂MoSe2单层中吸引和排斥极化子的量子动力学研究当可移动的杂质被引入并耦合到费米海时，就形成了被称为费米极化子的新准粒子。费米极化子问题有两个有趣但截然不同的机制： (i)吸引极化子（AP）分支与配对现象有关，跨越从BCS超流到分子的玻色-爱因斯坦凝聚；（ii）排斥分支（RP），这是斯通纳流动铁磁性的物理基础。二维系统中的费米极化子的研究中，许多关于其性质的问题和争论仍然存在。黄迪教授课题组使用了Monstr Sense公司的全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT研究了掺杂的MoSe2单分子层。课题组发现观测到的AP-RP能量分裂和吸引极化子的量子动力学与极化子理论的预测一致。随着掺杂密度的增加，吸引极化子的量子退相保持不变，表明准粒子稳定，而排斥极化子的退相率几乎呈二次增长。费米极化子的动力学对于理解导致其形成的成对和磁不稳定性至关重要。图6. 单层MoSe2在不同栅极电压下的单量子重相位振幅谱【参考】Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)

2023-01-08 12:35:25中科院物理所：纳米级应变直写技术，加速二维材料应变工程技术发展 |前沿用户报道: 研究背景及成果应变工程是指通过拉伸或压缩等应变技术来调控材料性能或优化相关器件性能。近些年来，随着二维材料的兴起，基于它的应变工程研究变得火热起来。但现有的二维材料应变技术（如拉伸衬底、产生气泡等），重复性及灵活性差，因此如何实现微区可控复杂应变成为应变工程发展的重要方向之一。在此背景下，中科院物理所纳米实验室N10组提出了一种非接触式应变直写技术。该技术可以在二维材料中准确写入纳米到微米尺度设计图案的应变。这项全新应变技术，具备高度的灵活性以及半导体工艺兼容性，有望进一步推进二维材料在纳米机电系统、高性能传感和非传统光伏到量子信息科学等广泛领域的潜在应用。相关成果"Strain lithography for two-dimensional materials by electron irradiation."已在Applied Physics Letters 上发表。实验思路及结果验证光刻胶材料 PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）在电子束的辐照作用下会发生降解（如图1所示），导致体积发生变化。光刻胶自身体积的变化，会进一步使附着在其表面的二维材料以及其它薄膜材料发生形变（如图2所示）。基于这个原理，中科院物理所研究团队便考虑利用电子束直写设备的高精度图形直写能力，通过调控电子束剂量，创造纳米级应变分布的可控应变结构制备。图1 光刻胶（PMMA）的电子辐照降解图2 电子束诱导二维材料应变实验发现，通过控制电子束辐照剂量，中科院物理所研究人员可以有效控制二维材料的应变程度（如图3所示）。拉曼光谱技术以及光致荧光（PL）光谱技术是研究半导体应变的重要工具，图4展示了“墨西哥帽状”复杂应变的PL光谱空间峰位分布图， HORIBA LabRAM HR Evolution Nano 纳米拉曼光谱仪的强大空间数据采集及后处理能力，进一步揭示了该方法复杂应变的制备能力，即同时制备包含拉伸应变（红移）以及压缩应变（蓝移）结构的能力。图3 应变调控图4 复杂应变空间分布仪器使用评价“该工作使用 HORIBA 的 LabRAM HR Evolution Nano 纳米拉曼光谱仪，可探测纳米级应变分布，使用便捷；处理空间分布数据的功能非常强大。”实验室配备的LabRAM HR Evolution Nano纳米拉曼光谱仪如果您对上述产品感兴趣，欢迎扫描二维码留言，我们的工程师将会及时为您答疑解惑。课题组介绍中科院物理所纳米实验室N10组，主要研究方向有：纳米材料与纳米结构的可控制备、新奇物理特性及器件应用研究；自旋、能谷量子态物性研究及其在量子信息/量子计算的应用;超快磁光激光光谱学；低维/纳米材料物性和器件研究等。

2023-01-14 10:33:05江苏大学Small：绿色制氢催化材料新成员SnSe 二维压电材料，高效制氢显优势 | 前沿用户报道: 绿色制氢SnSe入选理想压电催化材料候选体系被誉为21世纪“终极能源”，氢能可谓市场前景广阔，水分解绿色制氢更是重要发展方向。压电纳米材料可将机械能转化为化学能，为绿色氢能制备提供了一种崭新路径，有望进一步推动绿色制氢技术的发展，但目前大多数压电纳米材料的催化效率仍然有待提升。二维铁电/压电材料具有高电导率/迁移率、优异的铁电/压电特性、相对窄的带隙宽度、丰富的表面催化活性位点等优势，因而在压电催化领域极具潜力。在所有二维铁电/压电材料中，SnSe 材料具有理论预测最高压电响应、以及高迁移率和易形变特性等性质，成为理想压电催化材料候选体系，有望应用于进一步提升机械能驱动绿色水分解制氢催化反应效率。首次报道江苏大学利用 SnSe高效催化产氢近期，江苏大学量子与可持续性技术研究院团队首次报道选取 SnSe 二维材料作为压电催化材料，得益于 SnSe 易形变特性（杨氏模量为24.3至27.7 GPa）、单层材料极高的压电系数（d11 = 250.58 pm V−1）和高理论迁移率（11000 cm2 V−1 s−1），实现了高效超声机械力驱动水分解产氢（效率高达948.4 µmol g−1 h−1），远超大多数已报道的其他压电催化材料产氢效率。相关成果以“Mechanically Induced Highly Efficient Hydrogen Evolution from Water over Piezoelectric SnSe nanosheets”为题在Small上。这充分体现了 SnSe 二维材料在绿色催化反应中的优势，对进一步推动绿色制氢产业技术发展具有重要意义。性能表征研究论证SnSe材料压电及催化性能研究过程中，江苏大学团队首先对 SnSe 二维材料的结构压电性质进行表征分析。研究人员通过简单的热注入化学法合成 SnSe 单晶纳米片，采用差分相位衬度-扫描透射电子显微成像(DPC-STEM)这一新兴技术，在纳米尺度下观察到了 SnSe 材料内部的铁电畴结构，间接验证了其具有铁电/压电响应。图1. SnSe二维纳米材料的微观结构分析图另一方面，研究团队与 HORIBA 位于上海的应用中心专家合作，采用LabRAM Nano 配备的 SmartSPM 压电响应力显微镜（PFM）模块深入研究了 SnSe 纳米材料的压电/铁电性能，观测到了铁电畴结构。通过施加−10 V至+10 V的偏压，在面内方向得到了典型的蝴蝶曲线，进一步证实了 SnSe 纳米片具有面内压电/铁电性。图2. SnSe 二维纳米材料的PFM表征分析图对 SnSe 二维材料的压电性质完成表征分析后，研究团队进一步评估了SnSe 纳米片在超声机械力作用下水分解制氢性能。以三乙醇胺(TEOA)作为牺牲剂，在100 W 和45 kHz 的超声波作用下，SnSe 纳米片相比于纳米颗粒和微米样品表现出更优的压电催化活性，产氢效率高达4742.9 μmol g−1。此外，计算表明 SnSe 纳米片的共振频率约为43.6 kHz，这与获得最高产氢效率的超声条件(45 kHz)接近，表明材料的压电响应在机械能驱动分解水催化反应中起到关键作用。图3. SnSe 二维纳米材料在超声机械力作用下分解水产氢性能及压电电流相应图课题组介绍李顺，江苏大学金山特聘教授。2015年获得加拿大国家科学研究所（INRS）能源与材料科学博士学位。曾任南方科技大学副研究员。研究方向主要为铁/压电/热电/热电纳米材料在能量转换及催化中的应用。在 Nature Photon., Prog. Mater. Sci., Mater. Horizon., Nano Energy, Small 等国际知名期刊上发表论文80余篇。发表论文被引用3000余次，H指数33。申请专利数十项，获批国家自然科学基金2项。张建明博士现任江苏大学化学化工学院教授，博导，江苏特聘教授。2013年获得加拿大国家科学院（INRS）材料科学博士学位。2016年9月加入江苏大学化学化工学院，组建功能复合材料研究团队。专注于新能源材料、电子信息材料、环保材料的基础和应用研究。主持国家自然科学基金、科技部重点研究计划子项目、江苏省特聘教授等多项国家、省部级科研项目。仪器使用评价“实验中使用 HORIBA LabRAM HR Nano 配备的 SmartSPM 模块对纳米材料的压电/铁电性能进行表征。其配备了多种 SPM 测量模式，如开尔文探针模式（表面电势，SKM，KPFM）、压电响应模式（PFM），可以实现对纳米压电/铁电材料电畴、表面电势等性质的全方位、快速、自动化表征分析。” HORIBA 科学仪器应用中心本次实验中使用的 LabRAM HR Nano 拉曼光谱仪 (升级型号：LabRAM Odyssey Nano) 如果您对上述产品感兴趣，欢迎扫描二维码留言，我们的工程师将会及时为您答疑解惑。

2023-04-08 09:13:40Spider2000+便携式二维拉曼成像光谱仪: 1产品简介Spider2000+便携式二维拉曼成像光谱仪采用如海光电自主研发的科研级微型共焦拉曼光谱仪RMS2000作为拉曼内芯，从而使得它拥有高灵敏度、高分辨率、强穿透能力以及较好的抑制荧光干扰能力。优化的光路设计可使得拉曼激光光束在通过长焦显微物镜后光斑可达到微米级别，可精确采集微米级样品的拉曼光谱。此外，仪器采用高精度二维自动化移动平台，可实现自动扫描mapping成像功能。Spider2000+便携式二维显微拉曼成像光谱仪配备专门为拉曼系统设计的长焦显微物镜，Spider2000+增加上光源反射式照明成像，可通过CCD相机获得样品清晰的显微明场成像，激光经过物镜后光斑接近衍射极限，克服了普通拉曼系统中收集拉曼信号的焦面稍高于或稍低于实际焦面的问题，并且独特的共焦式设计使得样品荧光信号得到有效抑制，从而提高拉曼光谱质量。2产品特点高灵敏度：最低可检测到0.3%浓度无水乙醇特征峰。高分辨率：6cm-1@25μm狭缝。强大软件功能：支持mapping自动扫描、数据库识别等功能。高品质物镜，光斑可达微米级。高精度二维自动化平台。3应用领域4产品规格

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