中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
近日，國家納米科學(xué)中心戴慶團隊和美國石溪大學(xué)教授劉夢(mèng)昆等合作，利用近場(chǎng)光學(xué)技術(shù)克服了范德華晶體有限尺寸導致的表征困難，成功測量了氮化硼及二硫化鉬的介電張量，發(fā)展了新的晶體光學(xué)各向異性表征方法。
石墨烯、氮化硼、過(guò)渡金屬硫族化合物等新型二維材料都屬于范德華晶體，各自具有優(yōu)良的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)，是構筑功能可控范德華異質(zhì)結的基本單元，也是組成下一代高性能光電器件的基礎材料。范德華晶體具有層狀結構，在層內由較強的共價(jià)鍵相互作用結合，在層間由較弱的范德華力結合。這一層狀結構決定了范德華晶體的各種物理性質(zhì)具有天然的各向異性，其中光學(xué)各向異性對于新型光電器件的設計和優(yōu)化至關(guān)重要。受制于目前制備高質(zhì)量范德華單晶尺寸問(wèn)題，傳統的基于遠場(chǎng)光束反射的光學(xué)各向異性表征方法（如端面反射法、橢偏法）均難以準確測量范德華微晶體的光學(xué)各向異性。
戴慶團隊首先通過(guò)理論論證了在各向異性范德華納米片中存在尋常（TE）及非尋常波導（TM）模式，且這兩種模式的面內波矢分別與范德華晶體的面內及面外介電常數相關(guān)；隨后，利用散射型掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡（s-SNOM）在范德華納米片中激發(fā)TE、TM波導模式，并對其進(jìn)行實(shí)空間近場(chǎng)光學(xué)成像；最后，通過(guò)對實(shí)空間近場(chǎng)光學(xué)圖像的傅里葉分析，求得所測范德華晶體的光學(xué)各向異性。以上方法克服了傳統表征手段對樣品尺寸的限制，能夠對單軸及雙軸范德華晶體材料的光學(xué)各向異性進(jìn)行精準地表征。通過(guò)對基底材料的優(yōu)化設計，該方法同樣適用于少層甚至單層范德華晶體光學(xué)各向異性的直接表征。
相關(guān)研究成果在線(xiàn)發(fā)表于《自然-通訊》，其表征方法已申請發(fā)明專(zhuān)利。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃等項目的資助。
國家納米中心等在晶體光學(xué)各向異性研究中獲進(jìn)展
