< Terug naar vorige pagina

Project

Optische karakterisering van 2D-metaaldichalcogeniden

Er zijn verschillende innovaties gedaan om de atomaire structuur of de mesogestructureerde van de materialen te verbeteren, d.w.z. scanning elektronenmicroscopie (SEM), atomic force microscopy (AFM), near-field scanning microscopie, röntgenmicroscopie, fluorescentiemicroscopie. Deze innovatieve methoden zijn geoptimaliseerd voor een duidelijk omschreven doel, maar deze methoden zijn niet zonder nadelen. Tweedimensionale (2D) overgangsmetaal dichalcogeniden (TMD's) hebben een groot potentieel voor toepassing op verschillende gebieden, met name nano-elektronica en fotonica. In nano-elektronica is grote energiedissipatie als gevolg van verhitting in chips onhoudbaar in termen van zowel kosten als prestatievermindering, en 2D TMD's hebben een groot potentieel om deze problemen te verlichten. In fotonica wordt voorspeld dat de integratie van 2D TMD's de energieterugwinning zal verbeteren. Voor dergelijke toepassingen is het cruciaal om de elektronische/optische/thermische dynamiek van deze atoomdikke films te onderzoeken om fabricageprocessen te optimaliseren. Om de elektronische en thermische vrijheidsgraden van dergelijke films te karakteriseren op de tijdschaal waarop ze zich ontwikkelen, is ultrasnelle tijdopgeloste optische spectroscopie nodig. Bij dergelijke technieken wordt de reactie geïnitieerd door een femtoseconde laserpomp. Door de aankomsttijd van een sondepuls te verschuiven ten opzichte van de pomppuls, is het mogelijk om de veranderingen in monstereigenschappen (bijv. absorptie, reflectie, fluorescentie, enz.) die door de pomp worden gestimuleerd, te volgen met een tijdresolutie in de orde van de duur van de laserpulsen. Door dit te combineren met een microscoop, zullen we een uniek schema construeren, met behulp van ultrasnelle fiberlasers, om de tijdsopgeloste experimenten uit te voeren met een ruimtelijke resolutie van enkele honderden nanometers, nuttig om de homogeniteit van de films te onderzoeken. Om de gevoeligheid van de optische sonde voor de paar-atoom-dikke films buiten de mogelijkheden van standaard microscoopobjectieven te vergroten, zullen we ook proberen microsfeer-geassisteerde microscopie te gebruiken, recentelijk ontdekt en gebruikt om optische microscopen met superresolutie te ontwikkelen. In ons geval is het doel van microsfeer-geassisteerde microscopie om de interactie tussen licht en materie te vergroten door de zogenaamde fotonische nanojets, die zich ontwikkelen nabij de schaduwzijde van een transparante glazen microbol met een diameter van 10-100 m wanneer deze wordt verlicht door een laserstraal . De microsferen zullen het licht opvangen dat door het monster wordt gereflecteerd met een resolutie in de orde van 100 nanometer, waardoor de respons wordt versterkt van de enkele atomaire lagen die de oppervlakteafsluiting vormen, waar de dunne films zijn gehecht. Een scantechniek met microbolletjes is nodig om een groot deel van het monster te verkennen. Concluderend, onze belangrijkste doelen zijn het ontwikkelen van in de tijd opgeloste optische microscopiemethoden om de elektronische en thermomechanische aspecten van 2D TMD's die op een bulksubstraat zijn afgezet, te onderzoeken. We streven ernaar om een door microbolletjes ondersteunde optische microscopie te ontwikkelen om snelle optische oppervlaktekartering te maken in verschillende omgevingen (d.w.z. lucht en vloeistoffen) om de optische respons van de film en de uniformiteit ervan te beoordelen met een echt contactloze techniek.

Datum:3 aug 2021 →  9 feb 2022
Trefwoorden:2D materials, dichalcogenides, microsphere, ultrafast spectroscopy, time-resolved optical microscopy, optical characterization
Disciplines:Lasers en kwantumelektronica, Nonlineaire optica en spectroscopie, Optische eigenschappen van materialen
Project type:PhD project