单层 MoS2 中的联合电子激发与击出损伤

电子辐照诱导损伤通常是材料成像的限制因素，这类材料易于因非弹性电子散射而发生电离或电子激发。在原子尺度上量化相关过程，直到像差校正（扫描）透射电子显微镜以及可对每个晶格原子成像的二维材料的出现才成为可能。虽然已针对石墨烯表明，由弹性散射引起的纯击出损伤足以描述所观测到的损伤，但情况在如 MoS2 这样的二维半导体材料中更为复杂。在此，我们测量了 MoS2 中硫原子在 55 至 90 keV 初级束能量下的位移截面，并将结果与已有测量和理论模型相关联。我们的实验数据表明，位移过程可发生于基态，或伴随单次及多次激发，且均由同一入射电子引起。该结果阐明了近期文献中的报道，并为二维半导体材料中电子辐照损伤的综合性描述补充了必要的实验数据。具体而言，除在 80 keV 以上占主导的纯弹性机制外，结果与中等能量下非弹性-弹性联合损伤机制相符。当假定非弹性贡献通过碰撞电离产生时，相关激发寿命在皮秒量级，与 MoS2 中预期的激发寿命相当；而若考虑直接价带激发，则该寿命降至数十飞秒。