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半導(dǎo)體所在二維GeSe的偏振光學(xué)特性研究中獲進(jìn)展

發(fā)表于：2017-11-23  作者：dsm1219  關(guān)注度：99

光在傳波過程中振動方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚ΨQ性叫做偏振，偏振是光作為電磁波的重要特征之一。偏振光探測在線性偏光鏡（LPL）、偏振遙感以及醫(yī)療診斷治療等方面已展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。目前，對可見波段的偏振檢測研究已比較普及，而對其它特殊波段的偏振探測有待進(jìn)一步探索。近日，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所超晶格室研究員李京波、魏鐘鳴，與天津大學(xué)教授胡文平合作，圍繞二維GeSe材料在短波近紅外波段（700-1100 nm）的偏振光探測取得新進(jìn)展。

　　GeSe是一種典型的二元IV-VI硫族化合物，研究顯示，GeSe是以高度各向異性的層狀正交晶系方式結(jié)晶（空間群Pcmn- ，比黑磷的空間群Bmab- 對稱性低）。此外，GeSe的帶隙范圍為1.1-1.2eV，使其適用的二向色性波段分布在1100nm波段以內(nèi)（可見/短波近紅外波段）。在靠近帶邊處，高態(tài)密度直接導(dǎo)致高吸收系數(shù)。鑒于上述特性，GeSe在面內(nèi)各向異性等方面的獨(dú)特性質(zhì)有待研究，來實(shí)現(xiàn)其在可見/短波近紅外波段光偏振探測方面的應(yīng)用。

　　在此背景下，該研究員團(tuán)隊(duì)利用GeSe材料高蒸氣壓的特點(diǎn)，采用真空氣相沉積法，獲得了高質(zhì)量的GeSe層狀單晶。通過XRD以及TEM表征，證實(shí)獲得的二維GeSe納米片具有很高的結(jié)晶度。同時，通過拉曼光譜、光吸收譜和光探測器件研究，系統(tǒng)分析了GeSe在晶格振動以及光學(xué)方面的各向異性（如圖）。由于GeSe的幾個典型的拉曼振動模的強(qiáng)度隨著入射光和散射光的偏振方向以及樣品的夾角而變化，拉曼光譜檢測為GeSe晶向的確定提供了快速簡便的方法。在光學(xué)方面，GeSe的各向異性體現(xiàn)在偏振度可分辨的光吸收譜和光電流譜等方面，在532nm激光波長下二向色性比為1.09，在638nm下為1.44，在808nm下為2.16，與吸收譜測試結(jié)果基本符合（對應(yīng)的各向異性吸收比分別是1.09，1.26，3.02），這兩種測試方法系統(tǒng)地確定了GeSe最佳的各向異性的光響應(yīng)在808nm波長附近。結(jié)合理論計算的佐證，系統(tǒng)探測顯示8-16nm厚度的GeSe有助于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)質(zhì)的光探測結(jié)果。該研究成果顯示出，二維GeSe在線偏振探測領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價值。

　　相關(guān)研究成果近期發(fā)表在Journal of the American Chemical Society上。研究工作得到中科院和國家自然科學(xué)基金委員會的資助。

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