基于声子增强的六方形硼氮单层晶体成像
材料科学
2025-04-24 v2 介观与纳米尺度物理
光学
摘要
六方形硼氮 (hBN) 是构成范德华异构结构、单光子发射器和红外纳米光子学的重要二维材料。然而，由于该材料几乎在光学上不可见，单层和少层样品的光学表征仍然具有挑战性。本文引入相位分辨求和频率显微术，用于成像通过化学气相沉积 (CVD) 生长的 hBN 单层并可视化其晶体取向。通过联合亚毫秒 mid-红外 (IR) 和可见激光脉冲实现求和频率生成 (SFG)，其成像于宽场光学显微镜中完成。IR 激光共振激发 hBN 的声子，从而实现 SFG 强度约 800 倍的增强，使可在小于 1 秒内成像大面积 100x100 {\mu}m^2样品区域。通过实现异相检测并结合样品的方位旋转，进一步提供完整的晶体信息。通过结合轮廓和晶体取向，我们发现 CVD 生长的 hBN 单层具有氮端取向的锯齿形边缘。总体而言，SFG 显微术可作为一种极其灵敏的工具，用于成像晶体结构、应变、堆叠序列和扭转角度，适用于广泛的范德华结构，其中位置和识别单层区域及具有破坏反演对称性的界面至关重要。
引用
@article{arxiv.2504.15939,
title = {Full Crystallographic Imaging of Hexagonal Boron Nitride Monolayers with Phonon-Enhanced Sum-Frequency Microscopy},
author = {Niclas S. Mueller and Alexander P. Fellows and Ben John and Andrew E. Naclerio and Christian Carbogno and Katayoun Gharagozloo-Hubmann and Damián Baláž and Ryan A. Kowalski and Hendrik H. Heenen and Christoph Scheurer and Karsten Reuter and Joshua D. Caldwell and Martin Wolf and Piran R. Kidambi and Martin Thämer and Alexander Paarmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.15939},
year = {2025}
}