共聚焦顯微鏡在過渡金屬二硫族化合物（TMDs）研究中的應(yīng)用

TMDs 展現(xiàn)出奇特的光物理特性，包括強烈的激子效應(yīng)、與層數(shù)相關(guān)的能帶結(jié)構(gòu)以及自旋 - 谷耦合，這些特性使其在光電子、谷電子學和量子光子學研究領(lǐng)域具有高度相關(guān)性。

為了充分理解這些原子級薄材料中激子、三離子和缺陷的行為，精確的時間分辨光譜表征至關(guān)重要。

用于 TMD 研究的工具和系統(tǒng)

以下是我們的系統(tǒng)在典型 TMD 研究應(yīng)用中的不同配置情況：
-MicroTime 100(BXFM機身) > 用于空間分辨的 TRPL 和 FLIM（時間分辨光致發(fā)光和熒光壽命成像）
- MicroTime 100 (BXFM 機身) > 用于單點壽命測量
- MicroTime 100 (BXFM 機身) > 用于薄膜表征
- MicroTime 100 (BXFM 機身) + FluoTime 300 > 用于對局部特征或薄片進行微區(qū)光致發(fā)光（Micro-PL）分析

使用共聚焦 TRPL 和激子擴散評估 TMDs 的化學處理

Zhaojun Li 及其同事致力于基于半導體過渡金屬二硫化物（TMDs）的二維材料，以制造高性能光電子器件。某些化學處理方法比其他方法更能提高這些材料的光致發(fā)光（PL）產(chǎn)率，但至今原因不明。

為揭示經(jīng) H-TFSI 處理過的單層 MoS2樣品和 Li-TFSI 處理過的單層 MoS2樣品的光致發(fā)光增強機制，研究小組使用配備 405 nm 脈沖激光器的時間分辨共聚焦顯微鏡等技術(shù)進行了共聚焦 TRPL 實驗。

他們觀察到，隨著 PL 強度增加，壽命縮短，表明化學處理后輻射復合速率提高。經(jīng) Li-TFSI 和 H-TFSI 處理后，衰減動力學差異顯著。

此外，通過激發(fā)中心點然后對周圍區(qū)域成像，利用共聚焦 TRPL 可觀察到激子傳輸情況。從歸一化 PL 強度空間 profile 在數(shù)納秒內(nèi)的展寬，可得到激子擴散系數(shù)。結(jié)果表明，激子在經(jīng) Li-TFSI 處理的樣品中傳輸效率更高。

如需進一步了解，請參閱《Nature Communications 》（2021 年）論文：《Mechanistic insight into the chemical treatments of monolayer transition metal disulfides for photoluminescence enhancement》。

對 TMD 單層進行 SHG、TRPL 和 TPE-TRPL 成像

過渡金屬二硫族化合物（TMDs）的二維單層具有有趣的電光特性，適用于各種應(yīng)用，例如用于可穿戴電子設(shè)備的柔性電極。

在此，通過單一顯微鏡——MicroTime 100 時間分辨共聚焦顯微鏡，采用幾種互補技術(shù)，即反射成像、二次諧波（SHG）成像、時間分辨光致發(fā)光（TRPL）成像以及雙光子激發(fā)（TPE）成像，對位于聚二甲基硅氧烷（PDMS）上的二維單層二硫化鉬（MoS₂）和二硒化鎢（WSe₂）進行了成像。借助這些技術(shù)，能夠?qū)Σ牧系墓鈱W特性進行局部表征，從而獲得全面的理解。

MicroTime 100 配備了 640 nm 脈沖激光器（LDH-P-C-640B）用于 TRPL 成像，配備 1064 nm 脈沖激光器（VisIR 1064）用于 SHG 成像以及雙光子激發(fā) TRPL 成像，此外還配有用于反射成像的相機。

感謝加州大學歐文分校的 Jin Myung Kim 提供樣品。

如果您在顯微鏡實驗室工作，緊湊型正置熒光顯微鏡 MicroTime 100 通常是用于對單層、薄片或異質(zhì)結(jié)構(gòu)進行空間和時間分辨研究的最全面工具。更多有關(guān)緊湊型正置熒光顯微鏡 MicroTime 100 的信息，請咨詢我們銷售團隊。