原子级厚度薄膜振动的光学探测

发布时间：2020-05-15 11:18

【摘要】：2004年石墨烯的发现开启了人们对二维薄膜新材料的全新认知与研究,基于由石墨烯等二维薄膜材料制备而成的纳米机械系统开辟了一个新的科学研究领域。此类纳米机械系统主要用于极微小力的测量,我们将其称之为纳米机械力探测器。这类纳米机械力探测器可以使人们研究丰富新颖的物理现象,并且在显微技术和感应学中具有非常强大的应用前景。提高机械力探测器的灵敏度将使人们能够在目前尚未触及的领域内探索崭新的物理现象,并且揭示这些现象的物理机制及其潜在的强大应用。基于悬浮石墨烯和单层过渡金属硫化物二维薄膜的机械谐振器有望用于开发检测质量、电荷以及力的超灵敏探测器,因为这类二维薄膜质量密度和弯矩极小,薄膜在共振驱动下可以将外界的刺激转换成可测量的薄膜位移量。用于测量石墨烯薄膜振动的电容检测方法不适用于过渡金属硫化物二维薄膜的振动,因为后者是半导体材料,其截止频率较低。但是研究人员开发的Fabry-Perot光学干涉法却巧妙地将机械谐振器件的光反射强度与薄膜和基底之间的距离联系在一起。本论文中,我们利用薄膜-基底间距来最大化机械谐振器的光响应度,光响应度定义为机械谐振器的光反射率相对于薄膜-基底间距的导数。同时,探究了在特定波长入射光条件下基于全硅基底、带氧化层的硅基底、耗散型金属反射基底和非耗散型布拉格反射基底的机械谐振器的光响应度。采用传输矩阵算法计算机械谐振器件的光响应度,这种方法简化了以往复杂的时序图数列算法,适用于复杂的多层结构器件的光响应度计算。基于传输矩阵算法计算得到的光场结果与先前的理论和实验结果一致,这为提高机械谐振腔的光响应度提供优化思路。
【图文】：

纳米带,石墨,二维材料,金属特性

石墨烯纳米带。(a) 将碳纳米管展开而成的纳米带。(b) 石墨烯带在原知的二维材料中，有一部分表现出金属特性，如石墨烯；另一学特性，，如过渡金属的硫族化物，如 MoS2、MoSe2、WS2、W部分光学特性如图 1.2 所示。

光致发光特性,光致发光,单层,峰值

) 单层 MoS2的光致发光特性，其光致发光峰值位于 1.9V 处。(b)W条件下观测到。(c) 单层 MoS2薄膜的平衡位置可以通过光学能量属硫化物（TMD）的光致发光特性依赖于激发光的偏振性。一种类似于石墨烯的典型过渡金属硫化物，同样可以通过层 MoS2材料是具有原子级厚度的多谷半导体，其载流子上[2]，如图 1.3（b）所示。MoS2在可见光谱范围内有直
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.2

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