[发明专利]二维异质结材料界面缺陷检测方法及装置

说明书

本发明提供一种二维异质结材料界面缺陷检测方法及装置，该方法包括：利用飞秒瞬态吸收成像系统对石墨烯和TMDC材料构成的二维异质结进行探测，获取探测光衰减曲线；根据探测光衰减曲线获取电声耦合寿命；根据电声耦合寿命与等离子攻击时间关系曲线获取等离子攻击时间；根据等离子攻击时间获取缺陷浓度。本发明提供的二维异质结材料界面缺陷检测方法，通过利用飞秒瞬态吸收成像系统获取异质结探测光衰减曲线，根据探测光衰减曲线获取电声耦合寿命，根据电声耦合寿命与等离子攻击时间关系曲线获取等离子攻击时间，根据等离子攻击时间获取缺陷浓度，实现利用飞秒瞬态吸收成像技术，基于“缺陷‑电声耦合”作用机理，检测二维材料异质结界面缺陷。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种二维异质结材料界面缺陷检测方法及装置。

背景技术

基于二维半导体材料制备的光电器件，比表面积大，材料制备和器件加工过程中，往往伴随着各种缺陷的产生，缺陷的出现决定了器件的性能。但针对二维材料界面缺陷的检测，还缺少有力检测手段。目前检测二维材料表面缺陷的主要方法包括光谱法和显微成像法。成像手段包括透射电子显微(TEM)和扫描隧道显微(STM)，通过对原子尺度的缺陷进行结构成像来观测缺陷，但此方法存在一些问题，如样品制备过程复杂和表征区域小等；光谱法主要包括拉曼(Raman)、光致发光(Photoluminescence，PL)光谱和X射线光电子能谱(XPS)，拉曼和光致发光光谱可以检测二维材料的晶体结构、电子结构和晶格振动等信息，材料界面缺陷的产生可以对上述信息进行影响，从而实现对缺陷的检测。对于可以光致发光的二维材料，如层状TMD材料，拉曼光谱和光致发光光谱对缺陷的敏感度不是很高，尤其对于PL光谱，常常需要在低温条件下测量。而XPS存在空间分辨率较差的问题。因此，针对二维材料界面缺陷的检测，仍缺乏有效的检测手段。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种二维异质结材料界面缺陷检测方法及装置。

本发明提供一种二维异质结材料界面缺陷检测方法，包括：利用飞秒瞬态吸收成像系统对石墨烯和TMDC材料构成的二维异质结进行探测，获取探测光衰减曲线；根据所述探测光衰减曲线获取电声耦合寿命；根据所述电声耦合寿命和所述电声耦合寿命与等离子攻击时间的关系曲线获取所述电声耦合寿命对应的所述等离子攻击时间；根据所述等离子攻击时间获取缺陷浓度。

根据本发明提供的一种二维异质结材料界面缺陷检测方法，在所述利用飞秒瞬态吸收成像系统对石墨烯和TMDC材料构成的二维异质结进行探测，获取探测光衰减曲线之前，所述方法还包括：利用飞秒瞬态吸收成像系统对石墨烯和TMDC材料构成的二维异质结进行探测，获取在预设不同等离子攻击时间下的所述探测光衰减曲线；分别根据所述在预设不同等离子攻击时间下的所述探测光衰减曲线获取所述预设不同等离子攻击时间对应的所述电声耦合寿命；根据所述预设不同等离子攻击时间及对应的所述电声耦合寿命获取所述电声耦合寿命与等离子攻击时间的关系曲线。

根据本发明提供的一种二维异质结材料界面缺陷检测方法，所述电声耦合寿命的计算公式为：

其中，τ表示电声耦合寿命；t表示时间变量；ΔT表示有无泵浦光两种条件下，探测光通过所述二维异质结的透射光的强度的差值；T₀表示没有泵浦光条件下，探测光通过所述二维异质结的透射光的强度；Δn表示有无泵浦光两种条件下，所述二维异质结中激子浓度的差值，表示被激发的激子浓度；n_s表示激子饱和浓度；N_C表示电子有效态密度；E_C表示TMDC材料的导带底；E_F表示石墨烯的费米能级；k_B表示玻尔兹曼常数；T_am表示室温；T_e(t)表示TMDC材料中电子在t时刻时的温度；T_e，0表示TMDC材料中电子被激发时的初始温度。