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用户速递第三辑
光电流成像技术成为揭示WTe2自限氧化层(SLO)光电调控机制的核心手段
2025-08-04

各位惟光探真的朋友们好,在用户速递的第一辑与第二辑,我们分别分享了我司的SR900共聚焦Raman光谱系统在AlN薄膜应力测试上的应用,以及SF900稳态与瞬态荧光系统在MicroLED像素上的FLIM数据。

如大家所知道的,我司的插槽式并联光路,以自动对焦显微镜为核心模组,可以在一套系统中实现Raman/PL/FLIM/LBIC以及Mapping功能,欢迎您的垂询。



图1. 插槽式并联光路:从左到右依次是自动对焦显微镜/Raman/PL



因此在本期,我们会和您分享我们的LBICMapping技术如何助力二维材料,成为揭示WTe2自限氧化层(SLO)光电调控机制的核心手段。


复旦大学唐红雨教授团队最新发表于《Applied Surface Science》的研究(https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.161913),系统揭示了二碲化钨(WTe₂)表面自限氧化层(SLO)对其光电性质的调控机制。在这一系列突破中,苏州惟光探真的高分辨光电流成像系统扮演了“眼睛”与“标尺”的双重角色,为论文提供了最关键、最具说服力的实验证据。


一、研究背景:空气稳定性与逻辑运算的双重挑战

WTe₂作为II型Weyl半金属,具备无带隙线性色散及Berry曲率增强的非线性光学效应,是下一代宽谱、自驱动光电探测器的理想候选。然而,材料在空气中极易氧化,形成约10 nm厚的SLO(WOₓ+TeO₂),其究竟是“性能杀手”还是“功能化层”,此前并无定论。


二、光电流成像:原位、无偏压、微米级可视化

为解决上述难题,研究团队构建了SLO/WTe₂异质结器件,并借助惟光探真光电流成像平台,在环境大气、零偏压(Vds = 0.1 mV)条件下完成扫描。关键实验参数如下:

• 激光波长:532 nm

• 聚焦光斑:3 μm(100×物镜)

• 扫描区域:完整沟道及电极界面


图2. 光电流Mapping图



如图1所示的成像结果分析:

1. 55.6 nA峰值光电流出现在SLO/WTe₂与Au电极的肖特基界面,验证载流子在内建电场下的高效分离与收集;

2. 正/负光电流共存区域显著拓宽,远超未被氧化的对照器件,直观证明SLO诱导的能带弯曲为逻辑运算提供了双向电流通道;

3. 空间分辨率达亚微米级,精细描绘氧化边界对局域电场的调制作用,为后续器件版图设计提供直接依据。


三、多维验证:从成像到理论闭环

• 光谱椭偏+拉曼:原位追踪氧化厚度与光学常数变化;

• KPFM:测得氧化后费米能级上移144 meV,与光电流极性反转完美对应;

• DFT计算:复现WTe₂→WTeOx→TeO₂的能带演变,吸收边由宽谱收缩至紫外区,与光电流成像观察到的响应波段蓝移一致。


光电流成像结果成为连接材料计算与器件性能的关键桥梁。


四、宣传价值:用数据说话,用图像证明

苏州惟光探真系统以“真实空间、真实环境、真实器件”的三真标准,帮助作者首次在空气中实现WTe₂逻辑型光电响应的可视化。论文中所有光电流图均直接来源于本平台,无需额外修饰,充分展示其:

• 高灵敏度——nA级弱信号稳定捕获;

• 高稳定性——长时间大气暴露下无漂移;

• 高兼容性——与AFM、拉曼、椭偏等多平台无缝耦合。


五、结语

可以这么说:The photocurrent mapping provides compelling evidence for ambient-air logic operations.

惟光探真不仅提供了工具,更提供了让科研故事“一目了然”的语言。选择惟光探真,让您的二维材料研究从“看不见”到“看得清”,从“测得到”到“算得准”,助力高水平成果快速落地。

最后,我们恭喜唐红雨教授发表了如此高水平的文章,也感谢对于我们仪器的宣传和使用,希望后续我们的设备可以有更多的机会助力于像唐教授这样的高水平的科学家!


复旦大学光电流Mapping设备安装图


复旦大学光电流Mapping设备安装图



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