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石墨烯等二维原子晶体薄片样品的光学衬度计算及其层数表征

韩文鹏 史衍猛 李晓莉 罗师强 鲁妍 谭平恒

石墨烯等二维原子晶体薄片样品的光学衬度计算及其层数表征

韩文鹏, 史衍猛, 李晓莉, 罗师强, 鲁妍, 谭平恒
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  • 本文以鉴别机械剥离法制备的高质量石墨烯样品的层数为例, 阐明了如何利用传输矩阵来计算二维原子晶体薄片样品的光学衬度, 并进一步精确地鉴别其层数. 计算结果表明测试时所选用的显微物镜数值孔径对精确确定薄片样品的层数非常重要, 并为实验所证实. 同时提出了使用两个激光波长可以快速地表征样品尺寸接近物镜衍射极限的薄片样品层数的方法. 本文所采用的传输矩阵形式非常适合于计算二维原子晶体薄片样品的光学衬度, 并可以方便地推广到更复杂的多层衬底结构, 以便快速和准确地鉴别各种衬底上二维原子晶体薄片样品的厚度.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2009CB929301) 和国家自然科学基金(批准号: 11225421, 10934007)资助的课题.
    [1]

    Novoselov K S, Jiang D, Schedin F, Booth T J, Khotkevich V V, Morozov S V, Geim A K 2005 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102 10451

    [2]

    Mak K F Lee C, Hone J Shan J, Heinz T F 2010 Phys. Rev. Lett. 105 136805

    [3]

    Splendiani A, Sun L, Zhang Y, Li T, Kim J, Chim C Y, Galli G, Wang F 2010 Nano Lett. 10 1271

    [4]

    Cao T, Wang G, Han W P, Ye H Q, Zhu C R, Shi J R, Niu Q, Tan P H, Wang E G, Liu B L, Feng J 2012 Nature Communications 3 887

    [5]

    Zhang Y, He K, Chang C Z, Song C L, Wang L L, Chen X, Jia J F, Fang Z, Dai X, Shan W Y, Shen S Q, Niu Q, Qi X L, Zhang S C, Ma X C, Xue Q K 2010 Nat. Phys. 6 584

    [6]

    Tan P H, Han W P, Zhao W J, Wu Z H, Chang K, Wang H, Wang Y F, Bonini N, Marzari N, Savini G, Lombardo A, Ferrari A C 2012 Nature Materials 11 294

    [7]

    Ferrari A C, Meyer J C, Scardaci V, Casiraghi C Lazzeri M, Mauri F, Piscanec S, Jiang D, Novoselov K S, Roth S, Geim A K 2006 Phys. Rev. Lett. 97 187401

    [8]

    Zhao W J, Tan P H, Zhang J, Liu J 2010 Phys. Rev. B 82 245423

    [9]

    Zhao W J, Tan P H, Liu J, Ferrari A C 2011 J. Am. Chem. Soc. 113 5941

    [10]

    Kang C Y, Tang J, Li L M, Yan W S, Xu P S, Wei S Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 037302 (in Chinese) [康朝阳, 唐军, 李利民, 闫文盛, 徐彭寿, 韦世强 2012 物理学报 61 037302]

    [11]

    Blake P, Hill E W, Castro Neto A H, Novoselov K S, Jiang D, Yang R, Booth T J, Geim A K 2007 Appl. Phys. Lett. 91 063124

    [12]

    Ni Z H, Wang H M, Kasim J, Fan H M Yu T Wu Y H, Feng Y P, Shen Z X 2007 Nano Lett. 7 2758

    [13]

    Wang Y Y, Ni Z H, Shen Z X, Wang H M, Wu Y H 2008 Appl. Phys. Lett. 92 043121

    [14]

    Yoon D, Moon H, Son Y W, Choi J S, Park B H, Cha Y H, Kim Y D, Cheong H 2009 Phys. Rev. B 80 125422

    [15]

    Born M, Wolf E 1999 Principles of Optics (7th Edn) (London: Cambridge University Press) p58

    [16]

    Liu X J, Zhang B J, Wang J, Zhang S Q, Ba N, Li H, Wu X Y, Guo Y Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 237801 (in Chinese) [刘晓静, 张伯军, 王婧, 张斯淇, 巴诺, 李宏, 吴向尧, 郭义庆 2012 物理学报 61 237801]

    [17]

    Tan P H, Deng Y M, Zhao Q, Cheng W C 1999 Appl. Phys. Lett. 74 1818

    [18]

    Tan P H, An L, Liu L Q, Guo Z X, Czerw R, Carroll D L, Ajayan P M, Zhang N, Guo H L 2002 Phys. Rev. B 66 245410

    [19]

    Nair R R, Blake P, Grigorenko A N, Novoselov K S, Booth T J, Stauber T, Peres N M R, Geim A K 2008 Science 320 1308

    [20]

    Kravets V G, Grigorenko A N, Nair R R, Blake P, Anissimova S, Novoselov K S Geim A K 2010 Phys. Rev. B 81 155413

    [21]

    Palik E D Ed. 1985 Handbook of Optical Constants of Solids (New York: Academic Press)

    [22]

    Zhang X, Han W P, Wu J B, Milana S, Lu Y, Li Q Q, Ferrari A C, Tan P H arXiv 1212 6796

    [23]

    Zhao W, Ghorannevis Z, Chu L, Toh M, Kloc C, Tan PH, Eda G 2012 ACS Nano, DOI: 10.1021/nn305275h, accepted for publication.

    [24]

    Hu P A, Wen Z Z, Wang L F, Tan P H, Xiao K 2012 ACS Nano 6 5988

  • [1]

    Novoselov K S, Jiang D, Schedin F, Booth T J, Khotkevich V V, Morozov S V, Geim A K 2005 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102 10451

    [2]

    Mak K F Lee C, Hone J Shan J, Heinz T F 2010 Phys. Rev. Lett. 105 136805

    [3]

    Splendiani A, Sun L, Zhang Y, Li T, Kim J, Chim C Y, Galli G, Wang F 2010 Nano Lett. 10 1271

    [4]

    Cao T, Wang G, Han W P, Ye H Q, Zhu C R, Shi J R, Niu Q, Tan P H, Wang E G, Liu B L, Feng J 2012 Nature Communications 3 887

    [5]

    Zhang Y, He K, Chang C Z, Song C L, Wang L L, Chen X, Jia J F, Fang Z, Dai X, Shan W Y, Shen S Q, Niu Q, Qi X L, Zhang S C, Ma X C, Xue Q K 2010 Nat. Phys. 6 584

    [6]

    Tan P H, Han W P, Zhao W J, Wu Z H, Chang K, Wang H, Wang Y F, Bonini N, Marzari N, Savini G, Lombardo A, Ferrari A C 2012 Nature Materials 11 294

    [7]

    Ferrari A C, Meyer J C, Scardaci V, Casiraghi C Lazzeri M, Mauri F, Piscanec S, Jiang D, Novoselov K S, Roth S, Geim A K 2006 Phys. Rev. Lett. 97 187401

    [8]

    Zhao W J, Tan P H, Zhang J, Liu J 2010 Phys. Rev. B 82 245423

    [9]

    Zhao W J, Tan P H, Liu J, Ferrari A C 2011 J. Am. Chem. Soc. 113 5941

    [10]

    Kang C Y, Tang J, Li L M, Yan W S, Xu P S, Wei S Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 037302 (in Chinese) [康朝阳, 唐军, 李利民, 闫文盛, 徐彭寿, 韦世强 2012 物理学报 61 037302]

    [11]

    Blake P, Hill E W, Castro Neto A H, Novoselov K S, Jiang D, Yang R, Booth T J, Geim A K 2007 Appl. Phys. Lett. 91 063124

    [12]

    Ni Z H, Wang H M, Kasim J, Fan H M Yu T Wu Y H, Feng Y P, Shen Z X 2007 Nano Lett. 7 2758

    [13]

    Wang Y Y, Ni Z H, Shen Z X, Wang H M, Wu Y H 2008 Appl. Phys. Lett. 92 043121

    [14]

    Yoon D, Moon H, Son Y W, Choi J S, Park B H, Cha Y H, Kim Y D, Cheong H 2009 Phys. Rev. B 80 125422

    [15]

    Born M, Wolf E 1999 Principles of Optics (7th Edn) (London: Cambridge University Press) p58

    [16]

    Liu X J, Zhang B J, Wang J, Zhang S Q, Ba N, Li H, Wu X Y, Guo Y Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 237801 (in Chinese) [刘晓静, 张伯军, 王婧, 张斯淇, 巴诺, 李宏, 吴向尧, 郭义庆 2012 物理学报 61 237801]

    [17]

    Tan P H, Deng Y M, Zhao Q, Cheng W C 1999 Appl. Phys. Lett. 74 1818

    [18]

    Tan P H, An L, Liu L Q, Guo Z X, Czerw R, Carroll D L, Ajayan P M, Zhang N, Guo H L 2002 Phys. Rev. B 66 245410

    [19]

    Nair R R, Blake P, Grigorenko A N, Novoselov K S, Booth T J, Stauber T, Peres N M R, Geim A K 2008 Science 320 1308

    [20]

    Kravets V G, Grigorenko A N, Nair R R, Blake P, Anissimova S, Novoselov K S Geim A K 2010 Phys. Rev. B 81 155413

    [21]

    Palik E D Ed. 1985 Handbook of Optical Constants of Solids (New York: Academic Press)

    [22]

    Zhang X, Han W P, Wu J B, Milana S, Lu Y, Li Q Q, Ferrari A C, Tan P H arXiv 1212 6796

    [23]

    Zhao W, Ghorannevis Z, Chu L, Toh M, Kloc C, Tan PH, Eda G 2012 ACS Nano, DOI: 10.1021/nn305275h, accepted for publication.

    [24]

    Hu P A, Wen Z Z, Wang L F, Tan P H, Xiao K 2012 ACS Nano 6 5988

  • [1] 张熙程, 方龙杰, 庞霖. 强散射过程中基于奇异值分解的光学传输矩阵优化方法. 物理学报, 2018, 67(10): 104202. doi: 10.7498/aps.67.20172688
    [2] 赫 丽, 童元伟, 张冶文, 李宏强, 陈 鸿. 用传输矩阵法研究微波波段准一维同轴光子晶体能隙结构. 物理学报, 2006, 55(2): 935-940. doi: 10.7498/aps.55.935
    [3] 周鹏, 游海洋, 王松有, 李合印, 杨月梅, 陈良尧. 金属插层对一维光子晶体中光传输特性的影响. 物理学报, 2002, 51(10): 2276-2280. doi: 10.7498/aps.51.2276
    [4] 王兴悦, 张辉, 阮子林, 郝振亮, 杨孝天, 蔡金明, 卢建臣. 超高真空条件下分子束外延生长的单层二维原子晶体材料的研究进展. 物理学报, 2020, 69(11): 118101. doi: 10.7498/aps.69.20200174
    [5] 黄立, 李更, 张余洋, 鲍丽宏, 郇庆, 林晓, 王业亮, 郭海明, 申承民, 杜世萱, 高鸿钧. 低维原子/分子晶体材料的可控生长、物性调控和原理性应用. 物理学报, 2018, 67(12): 126801. doi: 10.7498/aps.67.20180846
    [6] 李乾利, 温廷敦, 许丽萍, 王志斌. 单轴应力对一维镜像光子晶体光子局域态透射峰的影响. 物理学报, 2013, 62(18): 184212. doi: 10.7498/aps.62.184212
    [7] 徐慧, 崔麦玲, 马松山. 含有格点势的一维Fibonacci链热传导性质的研究. 物理学报, 2010, 59(10): 7266-7270. doi: 10.7498/aps.59.7266
    [8] 黄建亮, 卫炀, 马文全, 杨涛, 陈良惠. InAs/InxGa1-xSb二类超晶格红外探测器的吸收波长与电子-空穴波函数交叠的研究. 物理学报, 2010, 59(5): 3099-3106. doi: 10.7498/aps.59.3099
    [9] 王光怀, 王清才, 吴向尧, 张斯淇, 王婧, 刘晓静, 巴诺, 高海欣, 郭义庆. 一维函数光子晶体的研究. 物理学报, 2012, 61(13): 134208. doi: 10.7498/aps.61.134208
    [10] 邓新华, 刘念华, 刘根泉. 单负材料光子晶体异质结构的频率响应. 物理学报, 2007, 56(12): 7280-7285. doi: 10.7498/aps.56.7280
    [11] 杨志春, 吴锋, 郭方中, 张春萍. 热声网络的辛对称特征. 物理学报, 2011, 60(8): 084303. doi: 10.7498/aps.60.084303
    [12] 吴逢铁, 马亮, 张前安, 郑维涛, 蒲继雄. 聚焦高阶Bessel-Gauss光束重建的理论和实验研究. 物理学报, 2012, 61(1): 014202. doi: 10.7498/aps.61.014202
    [13] 资 剑, 袁先漳, 李 宁, 陈效双, 沈学础, 陆 卫. 超长波GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器光电流谱特性研究. 物理学报, 2003, 52(2): 503-507. doi: 10.7498/aps.52.503
    [14] 解东, 林多梁, 周云松, 陈金昌. 磁性薄膜原子层数对极化方向的影响. 物理学报, 2001, 50(1): 153-158. doi: 10.7498/aps.50.153
    [15] 刘磊, 胡海龙, 张琨, 王晓平. 原子力显微术轻敲模式中探针样品接触过程及相位衬度研究. 物理学报, 2004, 53(4): 1008-1014. doi: 10.7498/aps.53.1008
    [16] 关铁堂, 赵庆兰. 邻苯二甲酸氢铊单晶位错的Borrmann象衬度. 物理学报, 1993, 42(4): 626-630. doi: 10.7498/aps.42.626
    [17] 赵庆兰, 黄依森. 邻苯二甲酸氢钾(KAP)单晶中包裹物的X射线衍射形貌衬度. 物理学报, 1989, 38(7): 1134-1139. doi: 10.7498/aps.38.1134
    [18] 韩守振, 田 洁, 冯 帅, 任 承, 李志远, 程丙英, 张道中. 二维平板光子晶体直波导的制备和光传输特性的测量. 物理学报, 2005, 54(12): 5659-5662. doi: 10.7498/aps.54.5659
    [19] 刘丹, 胡森. 可实现偏振无关单向传输的二维硅基环形孔光子晶体. 物理学报, 2019, 68(2): 024206. doi: 10.7498/aps.68.20181397
    [20] 刘慧强, 任玉琦, 周光照, 和友, 薛艳玲, 肖体乔. 相移吸收二元性算法用于X射线混合衬度定量显微CT的可行性研究. 物理学报, 2012, 61(7): 078701. doi: 10.7498/aps.61.078701
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-12-14
  • 修回日期:  2013-01-08
  • 刊出日期:  2013-06-05

石墨烯等二维原子晶体薄片样品的光学衬度计算及其层数表征

  • 1. 中国科学院半导体研究所, 半导体超晶格国家重点实验室, 北京 100083
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2009CB929301) 和国家自然科学基金(批准号: 11225421, 10934007)资助的课题.

摘要: 本文以鉴别机械剥离法制备的高质量石墨烯样品的层数为例, 阐明了如何利用传输矩阵来计算二维原子晶体薄片样品的光学衬度, 并进一步精确地鉴别其层数. 计算结果表明测试时所选用的显微物镜数值孔径对精确确定薄片样品的层数非常重要, 并为实验所证实. 同时提出了使用两个激光波长可以快速地表征样品尺寸接近物镜衍射极限的薄片样品层数的方法. 本文所采用的传输矩阵形式非常适合于计算二维原子晶体薄片样品的光学衬度, 并可以方便地推广到更复杂的多层衬底结构, 以便快速和准确地鉴别各种衬底上二维原子晶体薄片样品的厚度.

English Abstract

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