扫描介电显微镜探测半导体到金属相变

Ruben Millan-Solsona; José A. Ruiz-Torres; Carlos Moya; Arantxa Fraile Rodríguez; Adriana I. Figueroa; Gabriel Gomila; Amílcar Labarta; Xavier Batlle

扫描介电显微镜探测半导体到金属相变

化学物理 2025-11-05 v1

作者: Ruben Millan-Solsona , José A. Ruiz-Torres , Carlos Moya , Arantxa Fraile Rodríguez , Adriana I. Figueroa , Gabriel Gomila , Amílcar Labarta , Xavier Batlle

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摘要

将半导体和金属成分组合的混合纳米结构具有巨大的光热疗法、光子电子学和感测应用潜力，通过集成可调光学特性与增强光吸收和电荷传输。提高混合系统的集成性能需求能够探测不可及宏观分析的局部物理属性变化。本文报告了利用扫描介电显微镜对装饰有金属 Au 纳米粒子 (NP) 的半导体双硫化铋 (Bi $_2$ S $_3$ ) 纳米棒 (NR) 的单粒子介电表征；该技术结合了静电力显微镜和有限元数值模拟。我们发现，Bi $_2$ S $_3$ 在装饰 Au 后呈现显著的介电响应增强，归因于界面极化和电子从 Au 传输至 Bi $_2$ S $_3$ 基质，表明其在单粒子水平上发生了半导体到金属类似相变。数值模拟显示，该响应由介电常数的垂直分量主导，装饰金属 Au 纳米粒子仅对 Bi $_2$ S $_3$ 纳米棒核心产生适度屏蔽，表明介电响应的显著增大主要源于纳米棒内部的固有修饰。总体而言，这些发现为单粒子水平上的结构-性质关系提供了直接见解，支持针对具有可调电子功能的高级混合纳米结构的合理设计。

关键词

扫描介电显微镜半导体到金属相变硫化铋金纳米粒子界面极化

引用

@article{arxiv.2511.02545,
  title  = {Single-particle detection of a semiconductor-to-metal transition by scanning dielectric microscopy},
  author = {Ruben Millan-Solsona and José A. Ruiz-Torres and Carlos Moya and Arantxa Fraile Rodríguez and Adriana I. Figueroa and Gabriel Gomila and Amílcar Labarta and Xavier Batlle},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2511.02545},
  year   = {2025}
}

备注

Letter containing 19 pages, 4 figures, and Supporting Information with 20 pages and 8 figures

扫描介电显微镜探测半导体到金属相变

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