電子線分光による二次元材料の光学特性測定

使用电子束光谱测量二维材料的光学特性

• 批准号: 18F18350
• 负责人: 末永 和知
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-10-12 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18350/
• 关键词: EELS; 二次元半導体; STEM; TMDC; vdW heterostructure; Dielectric function; Optical absorption

本共同研究では、二次元材料とくに単原子層物質の特異な光学特性を精密に評価し、とくに原子レベルの構造とエキシトン効果の因果関係を調べることを目的とした。第一の研究テーマは、通常の光吸収スペクトルと電子線をプローブに用いた電子線損失スペクトルとの物理的な関連づけである。これまでの教科書的な解釈では、通常の光を用いた光吸収スペクトルが誘電応答関数の虚数部を表すのに比べ、電子を用いた吸収スペクトルは複素関数となり、一般的にはクラマークロニッヒ変換を行うことでお互いを参照できる。ところが試料が極限まで薄くなると電子線損失スペクトルにおいても実数部の影響が小さくなり、両者のスペクトルはほぼ等しくなる。言い換えるならばバルク試料における電子線スペクトルではスクリーニングによる効果が無視できないが、電子密度の薄い二次元材料もしくは一次元材料においては、両者の違いはほとんど考慮しなくてよい。原理的には散乱ベクトルと伝搬ベクトルの向きの違いを検討することが必要になる。本共同研究では、このような両者の違いを原理に立ち返って説明し、かつ実験的に検証した。議論に加わったウィーン大学のThomas Pichler博士と共同で現在、論文準備中である。第二の研究テーマは、異なるバンドギャップとエキシトンエネルギーを持つ２種類の二次元材料を様々な方位で積層し、層間に発生するエキシトンを測定しようというものである。実際には台湾清華大学の共同研究者が合成したWSe2とMoS2の２種類の結晶を、当研究室で積層し、かつモノクロメータと収差補正機構を備えた電子線分光器を用いて吸収スペクトルと原子レベルの積層構造を同時に観察し、それらの結果を精密に関連づけた。この成果は一本の論文と3件の学会発表としてすでに公表された。

This joint study is aimed at accurately evaluating the special optical properties of atomic layer materials and adjusting the causal relationship between atomic layer materials and atomic layer materials. The first study was conducted on the physical relationship between the optical absorption and electron loss. This textbook is based on the theory of light absorption, electron absorption and electron absorption, and the relationship between light absorption and electron absorption. The influence of electron line loss on several parts of the sample is small, and the sample is small. The effect of changing the test material of the electronic wire is ignored, the electron density of thin quadratic materials is not considered as a one-dimensional material, and the violation of the law is not considered. The principle of the scattered information is necessary for the discussion of the problem. This joint study is aimed at explaining and verifying the principle of violation of laws and regulations. Dr. Thomas Pichler of the University of Science and Technology In the second study, the orientation of two kinds of quadratic materials was determined, including layer and interlayer development. In fact, a co-researcher at Tsinghua University in Taiwan has synthesized two kinds of crystals of WSe2 and MoS2, and has prepared a multilayer structure for electron beam spectrometers. The results of this paper are presented in three parts.

项目成果

Momentum Conservation Driven Ultrafast Charge Transfer Dynamics of Interlayer Excitons in vdW Heterostructure

vdW 异质结构中层间激子动量守恒驱动的超快电荷转移动力学

• 发表时间: 2019
• 作者: Gogoi Pranjal Kumar;Lin Yung-Chang;Senga Ryosuke;Komsa Hannu-Pekka;Wong Swee Liang;Chi Dongzhi;Krasheninnikov Arkady V.;Li Lain-Jong;Breese Mark B. H.;Pennycook Stephen J.;Wee Andrew T. S.;Suenaga Kazu;Pranjal Kumar GOGOI
• 通讯作者: Pranjal Kumar GOGOI

Layer Rotation-Angle-Dependent Excitonic Absorption in van der Waals Heterostructures Revealed by Electron Energy Loss Spectroscopy

• DOI: 10.1021/acsnano.9b04530
• 发表时间: 2019-08-01
• 期刊: ACS NANO
• 影响因子: 17.1
• 作者: Gogoi, Pranjal Kumar;Lin, Yung-Chang;Suenaga, Kazu
• 通讯作者: Suenaga, Kazu

Layer rotation angle dependent ultrafast charge transfer dynamics of interlayer excitons in vdW heterostructure

vdW 异质结构中层间激子的层旋转角依赖超快电荷转移动力学

• 发表时间: 2019
• 作者: Gogoi Pranjal Kumar;Lin Yung-Chang;Senga Ryosuke;Komsa Hannu-Pekka;Wong Swee Liang;Chi Dongzhi;Krasheninnikov Arkady V.;Li Lain-Jong;Breese Mark B. H.;Pennycook Stephen J.;Wee Andrew T. S.;Suenaga Kazu;Pranjal Kumar GOGOI;Pranjal Kumar GOGOI
• 通讯作者: Pranjal Kumar GOGOI

Momentum conserved ultrafast charge transfer dynamics of interlayerexcitons in vdW heterostructure

vdW异质结构层间激子动量守恒超快电荷转移动力学

• 发表时间: 2019
• 作者: Gogoi Pranjal Kumar;Lin Yung-Chang;Senga Ryosuke;Komsa Hannu-Pekka;Wong Swee Liang;Chi Dongzhi;Krasheninnikov Arkady V.;Li Lain-Jong;Breese Mark B. H.;Pennycook Stephen J.;Wee Andrew T. S.;Suenaga Kazu;Pranjal Kumar GOGOI;Pranjal Kumar GOGOI;Pranjal Kumar GOGOI
• 通讯作者: Pranjal Kumar GOGOI