低温纳米成像法观测单层半导体的兰子
介观与纳米尺度物理
2026-01-07 v2 应用物理
摘要
兰子是库仑作用束缚的电子-空穴对，对二维半导体在近红外至可见频段的光学响应具有主导作用, 由于其较大的结合能和显著的振荡强度。目前观测二维半导体兰子的测量主要依赖于远场光谱技术, 其分辨率受衍射极限限制在几个百纳米范围。要精确成像纳米尺度的空间无序, 需提升分辨率能力约一个数量级。本文采用低温散射型扫描近场光学显微镜 (s-SNOM) 在 11 K 下对单层 MoSe2 的兰子谱进行研究。通过对封装于 hBN 单层 MoSe2 上兰子共振的空间分布进行映射, 实现亚 50 nm 的空间分辨率和低于 1 meV 的能量分辨率。我们进一步研究了材料的近场光谱和介电函数, 表明低温可见 s-SNOM 能够揭示纳米尺度无序。与室温测量结果的比较显示, 低温 s-SNOM 在揭示细尺度材料异质性方面的能力得到显著提升。
引用
@article{arxiv.2503.12690,
title = {Cryogenic Nano-Imaging of Excitons in a Monolayer Semiconductor},
author = {Anna Roche and Michael R. Koehler and David G. Mandrus and Takashi Taniguchi and Kenji Watanabe and John R. Schaibley and Brian J. LeRoy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.12690},
year = {2026}
}