近期，喬治亞大學(xué)研究人員成功使用種新型組合顯微鏡對(duì)二維材料進(jìn)行了深入分析，該顯微鏡能夠用納米的發(fā)光，彈性和非彈性光散射測(cè)試二維材料，即實(shí)現(xiàn)nano-PL、nano-Raman、s-SNOM的同步測(cè)量，并將觀測(cè)的尺度提升到納米量。

喬治亞大學(xué)Yohannes Abate教授與研究生討論neaspec設(shè)備^[1]

單層異質(zhì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用潛力直接受到材料內(nèi)在和外在的缺陷影響。喬治亞大學(xué)的研究人員在Abate教授的帶下，用neaSNOM散射式近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡，研究了二維（2D）單層合金光致氧化過(guò)程中納米尺度下的奇異界面現(xiàn)象。他們發(fā)現(xiàn)界面張力可以通過(guò)建立穩(wěn)定的局部勢(shì)阱來(lái)集中本征激子，從而實(shí)現(xiàn)*的熱穩(wěn)定性和光降解穩(wěn)定性。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果由neaspec公司*的nano-PL / Raman和s-SNOM同步測(cè)量技術(shù)所采集，并已發(fā)表在ACS NANO中^[2]。

在實(shí)驗(yàn)中，作者合成了由單層面內(nèi)MoS₂-WS₂異質(zhì)結(jié)構(gòu)制成的2D納米晶體，這些晶體在富Mo的內(nèi)部區(qū)域和富W的外部區(qū)域間，顯示出了較強(qiáng)的納米合金界面。在針尖增強(qiáng)照明刺激下（> 100天），他們進(jìn)步觀察到，光降解過(guò)程中界面的激子穩(wěn)定性、局域性和不均勻性。得益于高度敏感的s-SNOM成像技術(shù)，作者探測(cè)到富W的外部區(qū)域的反射率出現(xiàn)急劇下降。該反射率始于晶體邊緣，并隨時(shí)間向內(nèi)傳播。

在同樣品區(qū)域獲得的高光譜納米光致發(fā)光（nano-PL）圖像顯示，W氧化相關(guān)的激子的猝滅會(huì)遵循與s-SNOM相同的模式（在邊緣開始并向內(nèi)傳播）。令人驚嘆的是，合金界面的內(nèi)部區(qū)域表現(xiàn)出了強(qiáng)大的抗氧化能力。即使在光降解100天后，它仍具有很強(qiáng)的s-SNOM信噪比和未淬滅的nano-PL信號(hào)。

為了進(jìn)步研究結(jié)構(gòu)變化，作者使用nano-PL進(jìn)行了增強(qiáng)拉曼高光譜納米成像測(cè)量，并在同掃描區(qū)域的每個(gè)像素處獲取了空間和光譜信息。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在整個(gè)晶體的光降解過(guò)程中，WS₂拉曼峰逐漸消失，而在內(nèi)部區(qū)域中的MoS₂仍然存在。該結(jié)果表明在相同的環(huán)境條件、同顯微鏡下測(cè)量相同的晶體，由于熱誘導(dǎo)的合金和基底晶格常數(shù)的不匹配，導(dǎo)致光氧化與局部應(yīng)變存在定的關(guān)聯(lián)。而合金界面可防止該應(yīng)變傳播到內(nèi)部區(qū)域，從而防止其降解。

neaSNOM顯微鏡*的雙光束設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了3種不同測(cè)量技術(shù)在同樣品點(diǎn)的同步測(cè)量。該設(shè)計(jì)允許在單個(gè)顯微鏡中集成nano-PL / Raman和s-SNOM技術(shù)，并保持測(cè)量的靈敏度。通過(guò)至大程度化s-SNOM信號(hào)，這種組合還可以實(shí)現(xiàn)非?？焖俚墓馐鴮?duì)準(zhǔn)，從而獲得佳的PL和Raman信號(hào)。

在neaSNOM設(shè)備上，集成不同的納米光學(xué)技術(shù)進(jìn)行的相關(guān)分析，為深入探索2D合金奠定了基礎(chǔ)，也使得neaSNOM成為了個(gè)電子和發(fā)光性質(zhì)測(cè)量的秀平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

[1]. Imaging technique provides link to innovative products, Science & Technology, February 4, 2021by Alan Flurry

[2]. Photodegradation Protection in 2D In-Plane Heterostructures Revealed by Hyperspectral Nanoimaging: The Role of Nanointerface 2D Alloys. ACS Nano 2021, 15, 2, 2447–2457

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1、超高分辨散射式近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡-neaSNOM