基于离轴抛物面镜的扫描隧道显微镜发光实验装置设计与实现
仪器与探测器
2022-10-11 v1 材料科学
摘要
我们提出了一种基于离轴抛物面镜收集器的低温扫描隧道显微镜（STM）光收集/注入策略的设计、实现及示例结果。该装置使我们能够进行 STM 诱导光发射（STM-LE）和阴极发光（STM-CL）实验，以及作为补充技术的原位光致发光（PL）和拉曼光谱。考虑到 étendue 守恒并使用离轴抛物面镜，可以设计出一种光收集与注入系统，在保持高光谱分辨率并最小化信号损失的同时，实现 72% 的收集效率（考虑样品表面上方的半球）。STM 的性能通过标准样品表面的原子级分辨图像和扫描隧道谱结果进行了测试。我们的系统能力通过在金属表面和二维半导体样品上进行 STM-LE 得到展示，观察到等离激元与激子发射。此外，我们在半导体单层和量子点上进行了原位 PL 测量，并在石墨和六方氮化硼（h-BN）样品上进行了原位拉曼光谱。另外，在单层 h-BN 上获得了 STM-CL 和 PL，收集到的发光光谱通常与碳缺陷相关的带隙内态有关。结果表明，基于离轴抛物面镜的灵活高效光注入与收集装置是一种强大的工具，可在原子尺度形貌和电子结构相关联的情况下，利用多种光谱技术研究各类纳米结构。
引用
@article{arxiv.2210.04833,
title = {Design and implementation of a device based on an off-axis parabolic mirror to perform luminescence experiments in a scanning tunneling microscope},
author = {Ricardo Javier Peña Román and Yves Auad and Lucas Grasso and Lazaro A Padilha and Fernando Alvarez and Ingrid David Barcelos and Mathieu Kociak and Luiz Fernando Zagonel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.04833},
year = {2022}
}
备注
19 pages, 14 Figures