二维材料与层数相关的光学性质及其在厚度确定方面的应用

上海巨纳

2017/05/27 13:15

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石墨烯等由于具有独特的二维结构和优异的晶体学质量，蕴含了丰富而新奇的物理现象，其迅速成为凝聚态物理领域近年来的研究热点。这些材料在平面内形成强化学键，层与层之间通过范德瓦尔斯相互作用结合在一起。多层二维材料可能有多种层间堆垛方式，例如石墨烯存在AB，ABC甚至转角的堆垛方式。二维材料按照晶格结果或堆垛方式又可以划分为各向同性（以石墨烯，TMDs，h-BN为代表）和各向异性（以ReS2和黑磷为代表）二维材料。两种或多种性质相似的二维材料还可以形成二维合金材料（以TMDs合金为代表），甚至还可以通过人为方式按照一定序列将不同二维材料采用水平或垂直方式组装形成二维异质结构。以上所有这些材料和结构的能带结构和光学性质都会随着层数或者厚度的改变而显著地发生改变，并且厚度是不连续的。二维材料的光学性质随层数的变化规律可以通过各种光学方法探测。随着二维材料层数的增加，光谱的峰位、强度、线宽或者线型可能会发生显著改变，或者出现一些新的光学特征。利用这些光谱特征信息随层数的变化规律，可以对二维材料的厚度甚至堆垛方式等进行鉴别。

最近，91cailiao低维材料在线商城长期客户中国科学院半导体研究所谭平恒研究组撰写了关于二维材料层数相关的光学性质及其在厚度确定方面的综述论文。该综述系统地介绍了光学衬度谱，瑞利散射，拉曼光谱，光吸收谱，光致发光谱和二次谐波产生等六种常见光学技术用于探测上述几种典型二维材料所具有的层数相关的物理性质，并且论述了如何利用这些物理性质快速无损地检测二维材料薄片的厚度。这种方法可以扩展到由微机械剥离法、化学气相沉积方法生产或转移制备以及其它方法制备的二维材料薄片，并在二维材料薄片的厚度表征和国际标准建立之间架起了桥梁，对从事二维材料研究和应用的科研和企事业人员都具有重要的参考价值。相关论文发表在Advanced Functional Materials（DOI: 10.1002/adfm.201604468）上。

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