Name: Espectroscopia de Piezorreflectância de Transições Ópticas em Cristais em Camadas de van der Waals (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-05-22T12:50:00.000+00:00
Duration: 9 min 6 s
Description: Aprenda a usar espectroscopia de piezorreflectância para identificar transições ópticas diretas em semicondutores de van der Waals em camadas. Este método oferece alta sensibilidade para caracterização de materiais em escala micrométrica.

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<ol><li>Gavini, A., Cardona, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulated+piezoreflectance+in+semiconductors%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+B%22%5BJournal%5D)">Modulated piezoreflectance in semiconductors.</a> Phys Rev B. 1, 672(1970).</li>
<li>Dumcenco, D. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezoreflectance+and+Raman+Characterization+of+Mo1%E2%88%92xWxS2+Layered+Mixed+Crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Solid+State+Phenomena%22%5BJournal%5D)">Piezoreflectance and Raman Characterization of Mo1−xWxS2 Layered Mixed Crystals.</a> Solid State Phenomena. 170, 55-59 (2011).</li>
<li>Zheng, J. Y., Lin, D. Y., Huang, Y. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezoreflectance+study+of+band-edge+excitons+of+res2%3Aau%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn+J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Piezoreflectance study of band-edge excitons of res2:au.</a> Jpn J Appl Phys. 48, 0523021-0523025 (2009).</li>
<li>Wu, Y. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezoreflectance+study+of+near+band+edge+excitonic-transitions+of+mixed-layered+crystal+Mo%28SxSe1-x%292+solid+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Piezoreflectance study of near band edge excitonic-transitions of mixed-layered crystal Mo(SxSe1-x)2 solid solutions.</a> J Appl Phys. 115, 223508(2014).</li>
<li>Sigiro, M., Huang, Y. S., Ho, C. H., Lin, Y. C., Suenaga, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+rhenium+on+the+structural+and+optical+properties+of+molybdenum+disulfide%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn+J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Influence of rhenium on the structural and optical properties of molybdenum disulfide.</a> Jpn J Appl Phys. 54, 04DH05(2015).</li>
<li>Kopaczek, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+optical+transitions+at+K-+and+H-point+of+Brillouin+zone+in+bulk+MoS2%2C+MoSe2%2C+WS2%2C+and+WSe2%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Direct optical transitions at K- and H-point of Brillouin zone in bulk MoS2, MoSe2, WS2, and WSe2.</a> J Appl Phys. 119, 235705(2016).</li>
<li>Kopaczek, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strain+Modulation+in+van+der+Waals+Crystals+Directly+Exfoliated+onto+Piezoceramics%E2%94%80Application+in+Micropiezoreflectance+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Electron+Mater%22%5BJournal%5D)">Strain Modulation in van der Waals Crystals Directly Exfoliated onto Piezoceramics─Application in Micropiezoreflectance Spectroscopy.</a> ACS Appl Electron Mater. 6, 7857-7864 (2024).</li>
<li>Ruppert, C., Aslan, O. B., Heinz, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Properties+and+Band+Gap+of+Single-and+Few-Layer+MoTe2+Crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical Properties and Band Gap of Single-and Few-Layer MoTe2 Crystals.</a> Nano Lett. 14, 6231-6236 (2014).</li>
<li>Niu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thickness-Dependent+Differential+Reflectance+Spectra+of+Monolayer+and+Few-Layer+MoS2%2C+MoSe2%2C+WS2+and+WSe2%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomaterials%22%5BJournal%5D)">Thickness-Dependent Differential Reflectance Spectra of Monolayer and Few-Layer MoS2, MoSe2, WS2 and WSe2.</a> Nanomaterials. 8, 725(2018).</li>
<li>CARDONA, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Properties+and+Electronic+Density+of+States%5BTitle%5D)+AND+%22J+Res+Natl+Bur+Stand+A+Phys+Chem%22%5BJournal%5D)">Optical Properties and Electronic Density of States.</a> J Res Natl Bur Stand A Phys Chem. 74A, 253(1970).</li>
<li>Misiewicz, J., Sitarek, P., Sęk, G., Kudrawiec, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semiconductor+heterostructures+and+device+structures+investigated+by+photoreflectance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Sci%22%5BJournal%5D)">Semiconductor heterostructures and device structures investigated by photoreflectance spectroscopy.</a> Mater Sci. 21 (3), 263-318 (2003).</li>
<li>Aspnes, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Third-derivative+modulation+spectroscopy+with+low-field+electroreflectance%5BTitle%5D)+AND+%22Surf+Sci%22%5BJournal%5D)">Third-derivative modulation spectroscopy with low-field electroreflectance.</a> Surf Sci. 37, 418-442 (1973).</li>
<li>Misiewicz, J., Sęk, G., Sitarek, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoreflectance+spectroscopy+applied+to+semiconductors+and+semiconductor+heterostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Optica+Appl%22%5BJournal%5D)">Photoreflectance spectroscopy applied to semiconductors and semiconductor heterostructures.</a> Optica Appl. 29, 327-363 (1999).</li>
<li>Aspnes, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+modulation+spectra+of+stratified+media%5BTitle%5D)+AND+%22JOSA%22%5BJournal%5D)">Analysis of modulation spectra of stratified media.</a> JOSA. 63 (11), 1380-1390 (1973).</li>
<li>Philipp, H. R., Dash, W. C., Ehrenreich, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezoreflectance+in+Ge%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev%22%5BJournal%5D)">Piezoreflectance in Ge.</a> Phys Rev. 127, 762-765 (1962).</li>
<li>Pollak, F. H., Cardona, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezo-Electroreflectance+in+Ge%2C+GaAs%2C+and+Si%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev%22%5BJournal%5D)">Piezo-Electroreflectance in Ge, GaAs, and Si.</a> Phys Rev. 172, 816(1968).</li>
<li>Merski, J., Eckhardt, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezomodulation+spectroscopy+of+molecular+crystals.+I.+Methods+and+principles%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chem+Phys%22%5BJournal%5D)">Piezomodulation spectroscopy of molecular crystals. I. Methods and principles.</a> J Chem Phys. 75, 3691-3704 (1981).</li>
<li>Mathieu, H., Allègre, J., Gil, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezomodulation+spectroscopy%3A+A+powerful+investigation+tool+of+heterostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+B%22%5BJournal%5D)">Piezomodulation spectroscopy: A powerful investigation tool of heterostructures.</a> Phys Rev B. 43, 2218(1991).</li>
<li>Yu, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple+confined-state+transitions+within+surface+quantum+dots+by+a+piezomodulation+reflectance+study%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Status+Solidi+%28A%29+Appl+Mater+Sci%22%5BJournal%5D)">Multiple confined-state transitions within surface quantum dots by a piezomodulation reflectance study.</a> Phys Status Solidi (A) Appl Mater Sci. 204, 1171-1177 (2007).</li>
<li>Engeler, W. E., Fritzsche, H., Garfinkel, M., Tiemann, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Sensitivity+Piezoreflectivity%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+Lett%22%5BJournal%5D)">High-Sensitivity Piezoreflectivity.</a> Phys Rev Lett. 14, 1069(1965).</li>
<li>Garfinkel, M., Tiemann, J. J., Engeler, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezoreflectivity+of+the+Noble+Metals%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev%22%5BJournal%5D)">Piezoreflectivity of the Noble Metals.</a> Phys Rev. 148, 695(1966).</li>
<li>Sell, D. D., Kane, E. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezoreflectance+of+Germanium+from+1.9+to+2.8+eV%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev%22%5BJournal%5D)">Piezoreflectance of Germanium from 1.9 to 2.8 eV.</a> Phys Rev. 185, 1103(1969).</li>
<li>Gerhardt, U., Beaglehole, D., Sandrock, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezo-Optical+Constants%2C+Deformation+Potentials%2C+and+the+Electronic+Structure+of+Copper%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+Lett%22%5BJournal%5D)">Piezo-Optical Constants, Deformation Potentials, and the Electronic Structure of Copper.</a> Phys Rev Lett. 19, 309(1967).</li>
<li>Balslev, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Apparatus+for+Combined+Static+and+Dynamic+Uniaxial+Stress%5BTitle%5D)+AND+%22Rev+Sci+Inst%22%5BJournal%5D)">Apparatus for Combined Static and Dynamic Uniaxial Stress.</a> Rev Sci Inst. 38, 1528-1529 (1967).</li>
<li>Sell, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+of+piezomodulation+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Surf+Sci%22%5BJournal%5D)">Review of piezomodulation spectroscopy.</a> Surf Sci. 37, 896-913 (1973).</li>
<li>Sebayang, K., Sigiro, M. Piezoreflectance study of Nb-doped MoS2 single crystals. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSebayang%2C+K+%22IOP+Conf+Seri+Mater+Sci+Eng%22">IOP Conf Seri Mater Sci Eng</a>. , Institute of Physics Publishing. (2017).</li>
<li>Kopaczek, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+and+Theoretical+Studies+of+the+Electronic+Band+Structure+of+Bulk+and+Atomically+Thin+Mo1-+xW+xSe2Alloys%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Omega%22%5BJournal%5D)">Experimental and Theoretical Studies of the Electronic Band Structure of Bulk and Atomically Thin Mo1- xW xSe2Alloys.</a> ACS Omega. 6, 19893-19900 (2021).</li>
<li>Gerhardt, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezoreflectance+in+Si%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Lett%22%5BJournal%5D)">Piezoreflectance in Si.</a> Phys Lett. 9, 117-118 (1964).</li>
<li>Kopaczek, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperature+Dependence+of+the+Indirect+Gap+and+the+Direct+Optical+Transitions+at+the+High-Symmetry+Point+of+the+Brillouin+Zone+and+Band+Nesting+in+MoS2%2C+MoSe2%2C+MoTe2%2C+WS2%2C+and+WSe2Crystals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Chem+C%22%5BJournal%5D)">Temperature Dependence of the Indirect Gap and the Direct Optical Transitions at the High-Symmetry Point of the Brillouin Zone and Band Nesting in MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, and WSe2Crystals.</a> J Phys Chem C. 126, 5665-5674 (2022).</li>
<li>Kudrawiec, R., Misiewicz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoreflectance+and+contactless+electroreflectance+measurements+of+semiconductor+structures+by+using+bright+and+dark+configurations%5BTitle%5D)+AND+%22Rev+Sci+Instrum%22%5BJournal%5D)">Photoreflectance and contactless electroreflectance measurements of semiconductor structures by using bright and dark configurations.</a> Rev Sci Instrum. 80, 096103(2009).</li>
<li>Piezoceramic Materials. , PI Ceramic GmbH. 
 <a target="_blank" href="https://www.piceramic.com/en/expertise/piezo-technology/piezoelectric-materials">https://www.piceramic.com/en/expertise/piezo-technology/piezoelectric-materials</a> (2026).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Acetone (analytical grade)</td><td>Sigma-Aldrich / Merck</td><td>650501</td><td></td></tr><tr><td>CCD Camera</td><td>e.g. Hamamatsu Photonics / Princeton Instruments / Thorlabs</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Computer with control and data acquisition software (e.g., LabVIEW)</td><td>National Instruments / Custom setup</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>DSP Lock-In Amplifier</td><td>Stanford Research Systems (SRS)</td><td>SR810</td><td></td></tr><tr><td>EKE Halogen Lamp, 150 W 21 V (GX5.3 base)</td><td>OSRAM</td><td>93638</td><td>Usado como lâmpada de substituição para o Iluminador de Fibra Thorlabs OSL1-EC.</td></tr><tr><td>Gel-Film PDMS-based viscoelastic film, 4.0&Prime;&times;4.0&Prime; sheet</td><td>Gel-Pak</td><td>WF-40&times;40-0060-X4</td><td></td></tr><tr><td>High Intensity Fiber Light Source (halogen lamp) - 150 W</td><td>Thorlabs</td><td>OSL1-EC&nbsp;</td><td>O modelo está listado como descontinuado (substituído pelo OSL2) a partir de 07 de janeiro de 2014.</td></tr><tr><td>High Voltage Rectangular Signal Generator</td><td>Custom-made em nosso laboratório</td><td>HVG-3</td><td></td></tr><tr><td>Low-Noise Current Preamplifier</td><td>Stanford Research Systems (SRS)</td><td>SR570</td><td></td></tr><tr><td>M Plan APO NIR 50&times; Objective Lens</td><td>Mitutoyo Corporation</td><td>378-825-17</td><td>Outros objetivos com ampliação e transmissão espectral adequadas também podem ser usados, dependendo do setup óptico.</td></tr><tr><td>Monochromator / Imaging Spectrograph, focal length 320 mm - Zolix Omni-&lambda;300i</td><td>Zolix Instruments Co., Ltd.</td><td>Omni-&lambda;300i</td><td></td></tr><tr><td>Optical Chopper Controller</td><td>Stanford Research Systems (SRS)</td><td>SR540</td><td></td></tr><tr><td>Optomechanical and optical components (lenses, mirrors, irises, optical chopper, beam splitters, optical fibers, and mounts)</td><td>Thorlabs / custom-made</td><td>Various</td><td></td></tr><tr><td>Piezoelectric Ceramic Disk (&Oslash;30 &times; 1 mm, PZT-5O, silver electrodes)</td><td>He-Shuai Ltd.</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>PVC Surface Protection Low-Adhesion Cleanroom Tape (blue)</td><td>Cleanroom Supply</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Silicon PIN Photodiode</td><td>e.g. Hamamatsu Photonics / Thorlabs&nbsp;</td><td>N/A</td><td>Outros tipos de fotodetectores podem ser empregados, dependendo do intervalo espectral de interesse.</td></tr><tr><td>Silver conductive varnish (&ldquo;Leitlack&rdquo;)</td><td>Busch GmbH &amp; Co. KG</td><td>5900</td><td></td></tr><tr><td>Transparent nail polish</td><td>Revlon, Inc.</td><td>N/A</td><td>Usado como uma camada adesiva para fixação de vdW flakes. Qualquer verniz de unha transparente de composição semelhante pode ser usado como alternativa.</td></tr><tr><td>Tungsten Disulfide (WS2), CAS 12138-09-9</td><td>HQ Graphene</td><td>N/A</td><td>material da amostra</td></tr></tbody></table>

espectroscopia de piezorreflectância de transições Ópticas em cristais em camadas de van der waals

Piezoreflectance Spectroscopy of Optical Transitions in van der Waals Layered Crystals

Espectroscopia de Piezorreflectância de Transições Ópticas em Cristais em Camadas de van der Waals

The goal of this protocol is to enable precise identification of direct optical transitions in van der Waals semiconductors by piezoreflectance ...

piezoreflectance-spectroscopy-optical-transitions-van-der-waals

Research

JoVE Journal

Engineering

Engenharia

O uso de guias de onda de luz de cristal fotônico lentos e cavidades tem sido amplamente adotado pela comunidade fotônica em muitas aplicações diferentes. Portanto fabricação e caracterização destes dispositivos são de grande interesse. Este artigo descreve a nossa técnica de fabricação e dois métodos de caracterização óptica, a saber: a dispersão interferométrica (guias de onda) e ressonância (cavidades).

Fabricação e caracterização de guias de onda de luz de cristal fotônico lentas e cavidades

Estruturas desordenadas oferecer novos mecanismos para a formação de bandgaps fotônicos e liberdade sem precedentes em projetos funcionais de defeitos. Para driblar os desafios computacionais de sistemas desordenados, construímos amostras macroscópicas modulares da nova classe de materiais PBG e utilizar microondas para caracterizar suas propriedades fotônicas escala invariante, de uma forma fácil e barata.

Usando microondas e amostras macroscópicas de dielétricos sólidos para estudar as propriedades fotônicas de desordenados fotônicos Bandgap Materiais

O artigo descreve um método para produzir nanofios extremos por infiltração de fusão em nanotubos de carbono e como os sistemas 1D podem ser caracterizados e investigados usando espectroscopia Raman de ressonância para determinar energias de excitação vibracional e óptica.

Espectroscopia Raman de nanofios extremos e Outros Sistemas 1D

Este protocolo descreve o procedimento de medição da dependência da temperatura das constantes de material de material de material piezoelétrico usando espectroscopia de ultrassom ressonante (RUS).

Caracterização do conjunto completo de constantes do material e sua dependência de temperatura para materiais piezoelétricos Usando Resonant Ultrasound Spectroscopy

O manuscrito descreve um método de espectroscopia de fluorescência quase-ressonante assistida por fônons que incorpora espectroscopia de resolução limitada a laser e espectroscopia de fotoluminescência (PL). Este método utiliza fônons ópticos para fornecer espectros de resolução limitada por largura de linha de estruturas semicondutoras semelhantes a átomos no domínio da energia. O método também é facilmente realizado com uma configuração de espectroscopia óptica de espectrômetro único.

-Ressonância Quasi alta resolução Phonon assistida espectroscopia de fluorescência

Aqui apresentamos um protocolo para estimar materiais e superfície propriedades ópticas que utilizam o efeito fotoacústico combinado com reflexão interna total. Esta técnica evanescentes photoacoustics baseados em campo pode ser usado para criar um sistema de metrologia fotoacústica para estimar índices de espessuras, a granel e de refração película fina 'materiais, e explorar suas propriedades ópticas.

Evanescente Campo photoacoustics Baseado: Avaliação da Propriedade óptica a Surfaces

Filmes finos (100-1000 Å) de dióxido de vanádio (VO2) foram criados pela deposição de camada atômica (ALD) em substratos de safira. A seguir, as propriedades ópticas foram caracterizadas através da transição metal-isolante de VO2. Propriedades ópticas da medido, um modelo foi criado para descrever o índice de refração sintonizável de VO2.

Deposição de camada atômica de dióxido de vanádio e um modelo ótico de temperatura-dependente

Aqui, apresentamos os protocolos de análises de diferencial-deteção de tempo-resolvido infravermelho vibracional espectroscopia e elétron difração que permitem observações das deformações de estruturas locais ao redor de moléculas de photoexcited em um colunar cristal líquido, dando uma perspectiva atômica, sobre a relação entre a estrutura e a dinâmica deste material fotoativa.

Novas técnicas para observar a dinâmica estrutural de cristais líquidos de Photoresponsive

Neste trabalho nós descrevemos uma técnica que seja usada para criar cristais novos (heterostructures de Van der Waals) empilhando materiais 2D mergulhados ultrafinos com controle preciso sobre a posição e a orientação relativa.

Fabricando Van der Waals Heterostructures com alinhamento rotativo preciso

A estrutura da banda fotônica permite entender como os modos eletromagnéticos confinados se propagam dentro de um cristal fotônico. Em cristais fotônicos que incorporam elementos magnéticos, tais modos ópticos confinados e ressonantes são acompanhados por atividade magneto-óptica aprimorada e modificada. Descrevemos um procedimento de medição para extrair a estrutura da banda magneto-óptica pela microscopia espacial Fourier.

Caracterização magneto-óptica espectral e de ângulo-resolvido de nanoestruturas fotônicas

Aqui, apresentamos um protocolo para obter dados de imagem hiperespectrais luminescentes e analisar características de anisotropia óptica de cristais únicos baseados em lantanoide usando um Sistema de Imagem Hiperespectral.

Imagem hiperespectral como ferramenta para estudar anisotropia óptica em cristais únicos moleculares baseados em lantthanidas

Aprenda a usar espectroscopia de piezorreflectância para identificar transições ópticas diretas em semicondutores de van der Waals em camadas. Este método oferece alta sensibilidade para caracterização de materiais em escala micrométrica.

Espectroscopia de Piezorreflectância de Transições Ópticas em Cristais em Camadas de van der Waals

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