ספקטרוסקופיית פיזורפלקטנס של מעברים אופטיים בגבישים שכבתיים של ואן דר ואלס

המחקר שלי פיתח ספקטרוסקופיית פיזורפלקטנס לזיהוי מעברים אופטיים ישירים במוליכים למחצה שכבתיים ולהבנת שינויים ספקטרליים מונעי עיוות. שיטה זו מתאימה למחקרים אופטיים בקנה מידה מיקרומטרי של מוליכים למחצה שכבתיים, כולל גבישי ואן דר ואלס בתפזורת וכמה שכבות. כדי להתחיל, יש להשיג את החומר העיקרי של גביש ואן דר ואלס כגון טונגסטן דיסולפיד או WS2 לצורך אפיון אופטי.

דלל את החומר על ידי חיתוך חוזר באמצעות סרט דבק עד שמגיעים לעובי המועדף. העבר את השברים הדקים מהסרט לבול פולידימתילסילוקסן, או חותמת PDMS, על ידי הנחת החותמת על הסרט. לאחר כחמש דקות, יש לקלף את ה-PDMS כך שפתיתים שנשארים ב-PDMS יוכלו לשמש להעברה נוספת.

נקה את משטח הפיזואקרמיקה על ידי שטיפה באצטון וייבש את המשטח באוויר נקי ויבש או חנקן. מרחו שכבה דקה מאוד של מדיום דבק על הפיזוקרמיקה. מניחים מיד את ה-PDMS, ונושאים את הפתית על הדבק הרטוב בפיזוקרמי.

לחץ בעדינות כדי להבטיח מגע. המתינו כ-30 שניות וקילפו את ה-PDMS כך שהחומר יישאר על הפיזוקרמיקה. בדוק את ההידבקות באמצעות בדיקה ויזואלית או לאשר תחת מיקרוסקופ אופטי במידת הצורך.

מרחים משחת כסף כדי לאבטח את הפיזוקרמיקה ומניחים את הפיזוקרמיקה המוכנה המכילה את הדגימה המועברת על הבמה כדי להבטיח מגע חשמלי עם האלקטרודות התחתונות של הפיזוקרמיקה. צור את המגע החשמלי העליון באמצעות משחת כסף וחוט נחושת. לאחר מריחת משחת הכסף, נותנים לה להתייבש ולהתייבש בטמפרטורת החדר למשך כ-10 שעות לפני שממשיכים.

לאחר מכן מכניסים את הדגימה המותקנת למערכת האופטית. חבר את האלקטרודות לזרם חילופין או לגנרטור מתח ה-AC ולאדמה באמצעות חוטים מבודדים. שמור על כל המוליכים החשופים מבודדים וממוקמים הרחק מהנתיב האופטי.

הדליק את מקור האור של הלוגן והגדר אותו למקסימום. ודא שהמסוכן האופטי אינו חוסם את חריץ הכניסה של המונוכרומטר. נתב את הקרן למצלמת המכשיר המחובר למטען ויישר את הנקודה באזור הנבחר בדגימה באמצעות מיקרו-בקרי XYZ.

לאחר מכן כוונן את פתח הדיאפרגמה של הקשתית כדי לקבוע את קוטר הנקודה על הדגימה. החלף את מסלול האות מהצגת מכשיר זוג הטעינה לגלאי דיודה פוטו-פין סיליקון על ידי הסרת מפצל הקרן מהמסלול האופטי. לאחר מכן, הגדר את קדם-המגבר על ידי הגדרת מתח ההטיה, סוג המסנן והחיתוך.

הזזת קלט, מצב הגבר ורגישות להשגת אות יציב ללא רוויה. תעד את הערכים שנבחרו. הגדר את מגבר הנעילה כך שיציג את רכיב X בפאזה.

הגדר את תדר ההתייחסות לגנרטור מתח ה-AC ובחר את מקור ההתייחסות הפנימי. לאחר מכן בחר קבוע זמן ורגישות מתאימים. הפעל את גנרטור מתח ה-AC וקבע את המשרעת הרצויה.

בדוק שהאות מגיע לפיזואקרמיקה מבלי להעלות על המכשיר. הפעל את אפליקציית הרכישה ובחר את מצב המדידה המתאים ליציאת הנעילה X. הזן פרמטרים עקביים בחומרה, כולל קבוע זמן המייצג את קצב הדגימה, והגדר את הנתיב לקובץ הטקסט הפלט לשמירת הנתונים.

הגדר את טווח הספקטרום באורך גל או באנרגיית פוטון וקבע את גודל הצעד של המונוכרומטור בהתאם לגבולות המכשיר. מאתחל את המכשירים, התחל את הסריקה, ואפשר לה להמשיך ללא הפרעה עד סוף הטווח המתוכנת. הערך את משך התקופה הכוללת על ידי הכפלת מספר הצעדים בקבוע הזמן, ותכנן בהתאם.

לאחר סיום העבודה, כבה את גנרטור המתח הזרמי מבלי להפריע למיקום הדגימה. וודא שגנרטור מתח ה-AC נשאר כבוי. שמור על מיקום הקרן על הדגימה ללא שינוי.

כדי להבטיח שמיקוד נשמר, נתב את הקרן לתצוגה מקדימה של התקן המקושר במטען. מיקוד מחדש ומרכז מחדש את המקום. ואז תחזיר את מסלול האות לדיודת הצילומים.

הפעל את הצ'ופר האופטי באמצעות הבקר שלו והגדר את התדר שווה לתדר המודולציה ששימש בעבר. ודאו שפלט הייחוס של הצ'ופר מחובר לקלט הייחוס הנעילה. הגדר את מגבר הנעילה כך שיציג את ההחזרה R המוזכרת, ובחר את בקר הצ'ופר כמקור חיצוני.

כוון את קבוע הזמן והרגישות כדי לשמור על אות יציב תוך שמירה על הגדרות הקדם-מגבר ללא שינוי. ביישום הרכישה, בחר את מצב המדידה המייצג את ערוץ R שננעל. התאם את קבוע הזמן להגדרת הנעילה והגדר נתיב קובץ טקסט חדש ביציאה.

תן שמות לקבצים כדי לקודד את פרמטרי הדגימה, המיקום והרכישה לזוגות מערכי נתונים. קבע את אותו טווח ספקטרום וגודל שלב מונוכרומטור ששימשו במהלך מדידת רכיב הדלתא R עבור אותו נקודה בדגימה. התחל את הסריקה ותן לו להסתיים לגמרי.

לאחר סיום הטיפול, כבה את המסוכן האופטי. אם לא מתוכננים מדידות נוספות, כבה את מקור האור, המונוכרומטור ומכשירים נוספים. לאחר תיוג מערכי הנתונים, מחשבים ומציירים את הדלתא המנורמלת R חלקי ספקטרום R מול אנרגיית פוטון כדי לזהות מעברים אופטיים.

לבסוף, להתאים את הספקטרום באמצעות מודל צורת הקו של אספנס על ידי בחירת טווח אנרגיה הכולל את התהודה, שיפור איטרטיבי של פרמטרים, ואימות ההתאמה בהתבסס על שאריות ויציבות. רכיב AC מודולציה על ידי עיוות דלתא R ורכיב ה-DC פרופורציונלי להחזרה R נמדדו עבור נקודה אחת בדיסולפיד טונגסטן. ה-Delta R שתוקן קו הבסיס מחולק לספקטרום R הראה תהודה אקזוטונית ברורה.

התאמת הנגזרת השלישית של אספנס שיחזרה את דלתא R מחולקת לספקטרום R. המודל פורק לארבעה רכיבים וסכולם הוצג בקו מקוויק. צורת קו ה-Delta R נשמרה בעוד שהמשרעת עלתה באופן מונוטוני כאשר מתח הזרם החילופין עלה מ-100 ל-1,200 וולט.

הגדלים השיא באנרגיות נבחרות הוגדלו באופן ליניארי עם אמפליטודת המתח שהוחלה. הגדלת קבוע זמן הנעילה משלוש שניות ל-10 שניות ו-30 שניות הפחיתה רעש בתדר גבוה וחשפה תכונות חלשות יותר בדיסולפיד מוליבדנום. הוא מאפשר לחוקרים לזהות מעברים אופטיים ישירים ותגובתיים לעיוותים בחומרים אלו עם רגישות מוגברת.

האתגר המרכזי הוא מקסום יחס אות לרעש תוך הבטחת העברת מאמץ יעילה והתקנת דגימות יציבה למדידות אופטיות אמינות. מחקרים עתידיים יוכלו להרחיב שיטה זו למונוליירים והטרוסטרקטורקטורים כדי לחקור השפעות עיוות ומעברים אופטיים במערכות מורכבות יותר.