原子级薄半导体的高通量识别与统计分析
介观与纳米尺度物理
2024-07-15 v1 材料科学
摘要
过渡金属硫族化物是层状二维半导体，已被探索用于各种光电子应用，涵盖从发光二极管到单光子发射器。为了与光发生强相互作用，此类器件需要表现出直接带隙的单层 TMD。这些原子级薄的薄片通常通过机械剥离获得，随后使用明场光学显微镜进行人工识别。尽管这种传统方法能提供高质量的晶体，但识别步骤耗时、通量低且易受人为错误影响，构成了 TMD 研究的重大瓶颈。在此，我们报告了一种使用光致发光显微镜对 TMD 单层进行高通量识别的简单且全自动化的方法。与人工搜索和验证相比，我们的方法使研究人员在每个已识别单层上所需投入的时间减少了四个数量级。这一能力使我们能够测量 WSe、MoSe 和 MoS 的超过 2,400 个单层和双层的几何与光致发光强度特征。得益于如此庞大的数量，我们能够研究并量化此前无法获取的材料特性。例如，我们表明单层的平均光致发光强度与其尺寸相关，这归因于其边缘发射的减少。此外，我们观察到同一供应商生产的不同批次 WSe 单层在亮度上存在巨大差异（高达 10 倍）。因此，我们的自动化方法不仅提高了制造效率，还提升了原子级薄半导体光电子器件的样品质量。
引用
@article{arxiv.2407.09228,
title = {High-Throughput Identification and Statistical Analysis of Atomically Thin Semiconductors},
author = {Juri G. Crimmann and Moritz N. Junker and Yannik M. Glauser and Nolan Lassaline and Gabriel Nagamine and David J. Norris},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.09228},
year = {2024}
}