纳米光电子

近日，张江大科学装置集群再添科研利器。由上海科技大学负责设计研发和建设的上海同步辐射光源纳米角分辨光电子能谱(NanoARPES)实验站顺利通过了中国科学院组织的工艺测试验收。该实验站是上海同步辐射光源二期工程中纳米自旋与磁学线站的重要组成部分。这是我国首台NanoARPES装置，实验站的建成填补了国内相关研究设施的空白，总体参数性能达到国际顶尖水平。　　NanoARPES技术通过将同步辐射光斑尺寸聚焦到百纳米量级（传统的ARPES光斑的1/100）获得具有空间分辨能力的角分辨光电子能谱，极大地拓展了ARPES的研究体系和范畴。NanoARPES既可高效率地探测极小尺寸的样品或具有相分离的多晶畴材料电子结构，又可开创性地研究样品边缘/畴界等局域空间的电子特性；对于低维材料人工异质结（如Moire体系）电子结构、拓扑量子材料边缘态等前沿科学问题探索更具有独特的优势。目前NanoARPES实验站仅在发达国家同步辐射光束线上部署运行，如美国ALS BL7、英国DIAMOND I05、法国SOLEIL ANTARE、意大利ELETTRA Spectromicroscopy。　　国家“十二五”重大科技基础设施项目“上海光源线站工程”部署规划建设“纳米自旋与磁学线站”，其中NanoARPES实验站是国内首套同类装置，由上海科技大学负责建设。从初步设计，建设测试实验站(上海光源BL03U支线)到最终装置搭建历时近6年时间。在整个过程中项目团队自主创新，团结协作，克服了旋转真空腔设计、光路定位与诊断、样品位置精密操纵及稳定性、低温性能等多重技术难关，顺利按时完成项目的建设。　　由来自中国科学技术大学、上海交通大学、中国科学院高能物理研究所和复旦大学的5名专家组成项目工艺测试专家组，详细审核了测试内容、测试方法和测试大纲，听取了项目研制报告和自测报告，并进行了现场测试。测试结果表明：NanoARPES实验站的实测光斑、能量分辨率、光通量等各项指标均达到或优于设计指标。其中，实验站水平/竖直方向的空间分辨率均优于200nm，能量分辨率优于10meV@91eV/30K。总体性能达到国际顶尖水平。　　NanoARPES实验站的顺利建成及工艺验收意味着我国在此项光子科学先进测量手段上打破了国际垄断，为国内科学家开展相关研究提供了一流的研究平台。目前，该实验站已开始进行系统优化调试并开展了初步科学实验测试，将在不久的将来向全世界的科研用户开放。NanoARPES实验站200nm空间分辨率实测结果 NanoARPES实验站的设计与建设由上海科技大学物质学院陈宇林-柳仲楷项目团队完成。其中副研究员王美晓具体负责实验站的整体设计、搭建和工程项目推进；工程师王峰完成多自由度压电陶瓷样品台的研发、改进和液氦温度低温冷头的设计；机械加工中心主任、物质学院副研究员刘芳和大科学中心高级工程师刘鹏为项目的难点攻关和技术改进进行技术支持；特聘教授陈宇林，助理教授柳仲楷负责项目整体的规划、设计和协调管理。课题组内的博士后、研究生、本科生同学为实验站的搭建投入了大量的工作。上科大物质学院及拓扑物理实验室、大科学中心、机械加工中心为项目建设提供了有力的支持。上海光源二期工程团队提供了束线建设及技术支持。

HORIBA Scientific将于9月11日上午1:30举办&ldquo 有机电子学中纳米材料的光谱型椭偏表征&rdquo 免费网络讲座，欢迎大家届时参加。 有机电子学是一门新兴技术，正广泛应用于有机光伏（OPVs）、有机发光二管（OLEDs）、有机晶体管（OTFTs-传感器）和生物传感器等产品。 HORIBA Scientific邀请了希腊亚历士多德大学有机电子研究组组长Argiris Laskarakis博士作为本次讲座的主讲者。讲座将围绕柔性有机电子器件中的纳米材料的光学表征展开讨论，例如柔性OPVs。此外，还会讨论在Roll-to-Roll(R2R)系统上实现在线椭偏系统、实时分析柔性PET衬底上印刷的纳米薄膜的光学常数和和厚度形貌等内容。 作为拥有有近200年发展历史的光学光谱专家，HORIBA Scientific的椭圆偏振光谱仪可广泛应用于显示（TFT/OLED等）、光学镀膜、半导体、光电子、太阳能、纳米及生物技术等领域。与此同时，HORIBA Scientific也通过此类技术交流会不断与各领域的研究者进行深度合作，始终为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。 您可以通过新浪官方微博来关注HORIBA Scientific新的动态，也可以通过以下邮箱与工程师进行技术交流：info-sci.cn@horiba.com

p 　　电子被发现一个多世纪以来，人类社会对它的依赖程度越来越大，如今，它已成为微电子和光电子技术的物理基石。随着微电子器件尺度按摩尔定律不断向纳米尺度减小，对于电子运动规律的认识将面临着从平衡态理论向非平衡态理论的发展。正如美国基础能源科学顾问委员会报告中指出，当前科学上面临的5大挑战之一就是对非平衡态尤其是远离平衡态的表征和操控。 /p p 　　按平衡态理论，人们预测在微电子器件中电流最大的位置往往会是电子温度最高的地方。中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室陆卫研究员和复旦大学安正华研究员的科研团队共同合作，利用非平衡输运热电子的实验检测在技术，通过散粒噪声对非局域热电子能量耗散进行空间成像研究，发现在纳米尺度结构中，电子温度最高之处并非局域在电流最大位置，而是明显地向电流的流动方向偏离了，而且电子的温度高于晶格温度很多倍。从理论和实验两方面证实了这种奇异特性就来自热电子的非平衡态特征。 /p p 　　该研究工作的最大挑战来自于非平衡输运热电子的实验检测技术上。实验室采用了自主研发的超高灵敏甚长波量子阱红外探测器的扫描噪声显微镜(SNoiM)技术，称为扫描噪声显微镜技术。其基本机理是非平衡态电子的电流强烈涨落形成的散粒噪声会直接导致近场甚长波红外辐射，通过高灵敏的红外近场检测可实现仅测量到非平衡态电子特性，从而为直接观察在纳米结构中电子的非平衡态乃至远离平衡态的特性提供了独特的方法。 /p p 　　相关研究成果“Imaging of nonlocal hot-electron energy dissipation via shot noise”(DOI: 10.1126/science.aam9991)已于2018年3月29日获得《Science》杂志在线发表，将对认识和操控非平衡热电子进而增强器件功能发挥重要作用。 /p p 　　这项研究工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委、上海市科委重大项目、中国科学院海外科学家计划等资助。 /p p 　　 img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/a4df0693-4a72-453f-81b5-9f6fe7165ff9.jpg" title=" 1.jpg" / /p p br/ /p p 　　应用扫描噪声显微镜(SNoiM)进行的超高频率(~21.3THz)噪声的纳尺度成像，(A)扫描噪声显微镜的实验装置示意图。(B) GaAs/AlGaAs量子阱纳米器件的电子受限区域的SEM图。(C和D)相反偏置电压(6V)下二维实空间的近场噪声强度信号成像，近场信号由针尖高度调制模式获得，其中彩色表达了电子的等效温度。(E) 近场信号与针尖高度关系，近场信号是由电压调制模式获得。 /p p 　　 img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/8edf4c2f-af08-4a76-9da3-10ee26f8f1fb.jpg" title=" W020180506601359218862.jpg" / /p p br/ /p p 　　噪声强度随偏置电压增大的演变。(A-F)由针尖高度调制模式获得的二维成像图。(G)y方向(平行于[100])一维近场信号随位置变化图。(H)近场(圆和三角形点表达)和远场(方形点表达)探测到的噪声强度随着偏置电压的变化规律。 /p p br/ /p