一种表征纳米级厚度的范德华晶体光学各向异性的方法技术

本发明专利技术提供了一种表征纳米级厚度的范德华晶体光学各向异性的方法，通过使用散射型扫描近场光学显微镜(s‑SNOM)在范德华晶体中激发寻常及非寻常波导模式，并对这些波导模式进行近场成像，进而通过对近场图像的分析求得所测范德华晶体的光学各向异性。这一方法克服了传统表征手段对样品大小的限制，能够对单轴及双轴范德华晶体材料的光学各向异性进行精准的表征。

A method to characterize the optical anisotropy of the Fan Dehua crystal with nanoscale thickness

The invention provides a method for characterization of nanoscale thickness Fan Dehua crystal optical anisotropy, by using the scattering type scanning near-field optical microscope (s SNOM) excited and unusual unusual waveguide modes in Fan Dehua crystal, and the waveguide mode for near-field imaging, which is based on optical anisotropic image analysis the near field obtained by measuring Fan Dehua crystal. This method overcomes the limitation of traditional characterization methods on sample size, and can accurately characterize the optical anisotropy of uniaxial and biaxial Fan Dehua crystal materials.

【技术实现步骤摘要】
一种表征纳米级厚度的范德华晶体光学各向异性的方法
本专利技术涉及范德华晶体材料性能的测量领域，特别涉及一种使用散射型扫描近场光学显微镜表征具有纳米级厚度的范德华晶体光学各向异性的方法。
技术介绍
石墨烯之后，新型二维材料(如六方氮化硼，二硫化钼等)不断涌现。这些新型二维材料(范德华晶体)可通过物理剥离或化学生长方法制备。其中，由物理机械剥离方法制备的二维材料能够保持较好的晶体结构，维持良好的电学及光学性质，易于制备成高质量的功能器件。近来，学术界又提出了范德华异质结这一新的概念，通过纵向堆叠具有不同性质的二维材料来调控所制备器件的功能及性能。无论是利用一种二维材料制备简单器件还是利用多种二维材料制备复杂异质结器件，要实现器件的优化设计都离不开对材料性能的准确把握。范德华晶体是层状结构，在层内由共价键结合，在层间由范德华力结合。由于共价键的作用远远强于范德华力的作用，范德华晶体表现出较强的各向异性(力学，电学及光学性质)。要设计制备基于范德华晶体的光电器件，材料的光学各向异性必须得到准确地表征。传统的材料光学各向异性表征方法主要有端面反射法及椭圆偏振光谱法，然而这两种方法都不适合范德华本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表征纳米级厚度的范德华晶体光学各向异性的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将被测样品置于SiO2/Si基底上，使被测样品的一条直边平行于散射型扫描近场光学显微镜针尖的悬臂梁；S2：使散射型扫描近场光学显微镜针尖沿垂直于针尖悬臂梁的方向扫描被测样品，依次扫描四个具有不同厚度的被测样品，得到近场图像；S3：对步骤二得到的近场图像分别进行傅里叶变换，求得对应于不同厚度样品的动量空间谱图，由图中读取寻常及非寻常波导模式的表观波矢值KTE及KTM；S4：根据公式(1)βo，e＝kTE，TM‑k0 cosαsinβ以及步骤三所得的表观波矢求得各个波导模式的真实波矢βo及βe，其中，βo为寻常波导模...

【技术特征摘要】
1.一种表征纳米级厚度的范德华晶体光学各向异性的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将被测样品置于SiO2/Si基底上，使被测样品的一条直边平行于散射型扫描近场光学显微镜针尖的悬臂梁；S2：使散射型扫描近场光学显微镜针尖沿垂直于针尖悬臂梁的方向扫描被测样品，依次扫描四个具有不同厚度的被测样品，得到近场图像；S3：对步骤二得到的近场图像分别进行傅里叶变换，求得对应于不同厚度样品的动量空间谱图，由图中读取寻常及非寻常波导模式的表观波矢值KTE及KTM；S4：根据公式(1)βo，e＝kTE，TM-k0cosαsinβ以及步骤三所得的表观波矢求得各个波导模式的真实波矢βo及βe，其中，βo为寻常波导模式的真实波矢，βe为非寻常波导模式的真实波矢，α为入射波矢K0与被测样品平面的夹角，β为K0在被测样品平面的投影Kxy与针尖悬臂梁之间的夹角；S5：将步骤四求得的对应各个厚度的被测样品的真实波矢βo及βe分别带入寻常波导模式的公式(2)和非寻常波导模式公式(3)，通过数值解出被测样品的面内介电常数ε⊥及面外介电常数ε∥，由此被测样品的光学各向异性由其介电张量表示，介电张量由公式(4)表示；其中，公式(2)、公式(3)、公式(4)如下所示：

【专利技术属性】
技术研发人员：戴庆，胡德波，杨晓霞，李驰，刘瑞娜，胡海，刘梦昆，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京,11