利用金刚石量子传感器对单层半导体中的光电流进行时空成像
材料科学
2020-01-15 v1 介观与纳米尺度物理
量子物理
摘要
光电流探测对于理解和利用光与物质的相互作用至关重要。尽管被广泛使用,基于输运的探测会对空间分布取平均且可能受低光生载流子收集效率影响。在此,我们引入一种无接触方法,利用邻近的量子磁力计空间分辨局域光电流密度。我们将单层 MoS2 与金刚石中近表面的氮-空位中心系综接口,并通过其磁场分布图对产生的光热电流分布成像。通过将光激发与传感器自旋的动力学解耦同步,我们延长了传感器的量子相干性,并实现对小至每微米 20 nA 的交流电流密度的灵敏探测。我们的时空测量揭示光电流以涡旋形式环流,表现为能斯特效应,并以指示系统热性质的时标上升。我们的方法确立了针对光电子现象的空前探针,非常适合于新兴的二维材料类,并推动面向大面积光电探测器及用于量子控制的贴附式磁场源的应用。
引用
@article{arxiv.1903.09287,
title = {Spatiotemporal Mapping of Photocurrent in a Monolayer Semiconductor Using a Diamond Quantum Sensor},
author = {Brian B. Zhou and Paul C. Jerger and Kan-Heng Lee and Masaya Fukami and Fauzia Mujid and Jiwoong Park and David D. Awschalom},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.09287},
year = {2020}
}
备注
19 pages, 4 figures