共聚焦顯微鏡在過渡金屬二硫族化合物（TMDs）研究中的應用
TMDs 展現出奇特的光物理特性，包括強烈的激子效應、與層數相關的能帶結構以及自旋 - 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域具有高度相關性。
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重要。
用于 TMD 研究的工具和系統
以下是我們的系統在典型 TMD 研究應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光致發光（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光（PL）產率，但至今原因不明。
為揭示經 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 Li-TFSI 和 H-TFSI 處理后，衰減動力學差異顯著。
此外，通過激發中心點然后對周圍區域成像，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 在數納秒內的展寬，可得到激子擴散系數。結果表明，激子在經 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，適用于各種應用，例如用于可穿戴電子設備的柔性電極。
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，即反射成像、二次諧波（SHG）成像、時間分辨光致發光（TRPL）成像以及雙光子激發（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，能夠對材料的光學特性進行局部表征，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 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。
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