脉冲激光照射单层二硫化钼实现光学改性的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及二维半导体材料和光学领域，具体为一种通过脉冲激光照射实现对单层二硫化钼光学改性的方法及其装置，包括实现了对单层二硫化钼荧光量子产率的提高和对单层二硫化钼荧光光谱的连续调节，解决了单层二硫化钼荧光量子产率低下，荧光光谱不可调节，不能直接制备二维半导体发光器件的问题。一种实现单层二硫化钼光学改性的方法是通过820nm飞秒脉冲激光照射单层二硫化钼晶体产生硫原子空位缺陷来提交单层二硫化钼的荧光量子产率。本发明专利技术是通过飞秒激光产生空位缺陷以束缚单层二硫化钼表面的电子，精确控制光致激子数目，从而实现了对单层二硫化钼荧光量子产率的提高和对荧光光谱的连续调节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于二维半导体材料和光学领域，涉及二维半导体材料光学改性的技术与装置，具体为一种通过飞秒脉冲激光照射实现单层二硫化钼的光学改性的方法及其装置，光学改性包括荧光量子产率的提高和荧光光谱的连续调节。
技术介绍
近年来，二维材料因其具有单原子厚度的独特结构及其优越的物理化学性质，成为半导体和光学领域研究的新方向。过渡金属二硫化物二维半导体纳米材料，尤其是二硫化钼，是继石墨烯后又一类重要的二维半导体纳米材料；特别是二硫化钼在太阳光波段具有很强的吸收且具有极好的荧光发射特性，使其在新型二维发光器件的开发方面具有独特的优势。单层二维二硫化钼可以通过机械剥离二硫化钼体材料或者化学气相沉积获得。二硫化钼从体材料向二维材料过渡的过程中伴随着间接带隙向直接带隙的转变，导致单层二硫化钼的荧光相比于体材料有1万倍的增强。尽管如此，单层二硫化钼的荧光量子产率也仅为0.01%-0.1%，远低于常规半导体的量子产率，如GaAs的荧光量子产率可达70%-90%。此外，单层二硫化钼所发荧光的光谱受半导体能级带隙的限制而不具有大范围调制效应。单层二硫化钼如此低的荧光量子产率以及其不可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲激光照射单层二硫化钼实现光学改性的装置，其特征在于：包括一台405nm近紫外连续激光器（1）和一台820nm飞秒脉冲激光器（2），405nm近紫外连续激光器（1）和820nm飞秒脉冲激光器（2）所分别发出的光束经过一个激光合束器（5）后完全重合；其中，通过使用第一快速光开关（3）和第二快速光开关（4）分别实现对405nm连续激光器（1）和820nm飞秒激光器（2）的选择和切换；激光合束器（5）出射的激光束经过一个二向色镜（6）到达一个反射扫描镜（7）；激光束经过反射扫描镜（7）进入一个显微镜物镜（8），显微镜物镜（8）将激光聚焦到单层二硫化钼表面，实现820nm飞秒激光对二硫化钼的照射...

【技术特征摘要】
1.一种脉冲激光照射单层二硫化钼实现光学改性的装置，其特征在于：包括一台405nm近紫外连续激光器（1）和一台820nm飞秒脉冲激光器（2），405nm近紫外连续激光器（1）和820nm飞秒脉冲激光器（2）所分别发出的光束经过一个激光合束器（5）后完全重合；其中，通过使用第一快速光开关（3）和第二快速光开关（4）分别实现对405nm连续激光器（1）和820nm飞秒激光器（2）的选择和切换；
激光合束器（5）出射的激光束经过一个二向色镜（6）到达一个反射扫描镜（7）；激光束经过反射扫描镜（7）进入一个显微镜物镜（8），显微镜物镜（8）将激光聚焦到单层二硫化钼表面，实现820nm飞秒激光对二硫化钼的照射和405nm连续激光对二硫化钼的激发；所述单层二硫化钼位于三维调节台（10）上，所述三维调节台（10）实现对单层二硫化钼的垂直面聚焦和水平面移动；
405nm连续激光激发单层二硫化钼后产生的荧光顺次经过显微镜物镜（8）、反射扫描镜（7）、二向色镜（6）后，再依次通过一个发射滤光片（11）和一个针孔（12）后被一...

【专利技术属性】
技术研发人员：成兵，高岩，乔志星，肖连团，贾锁堂，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14