拉曼光譜一直是表征石墨烯、六方氮化硼或過渡金屬二硫?qū)倩?(TMD) 等二維材料的最重要的測量技術之一。分析其拉曼光譜可以揭示有關層數(shù)、電荷摻雜或應力和應變狀態(tài)的信息。二維材料還可以輕松堆疊成更復雜的結構。這些所謂的范德華異質(zhì)結構具有新的物理特性，是利用二維材料構建新型光電器件的基礎。事實證明，不僅異質(zhì)結構中材料的順序很重要。

英國南安普頓大學的利亞姆·麥克唐納和大衛(wèi)·史密斯及其同事對扭曲范德華異質(zhì)結構的物理學感興趣。他們利用共振拉曼散射來揭示 MoSe2 和 WSe2 TMD 層中有趣的物理現(xiàn)象，并表征層之間的相互作用。在共振拉曼光譜中，激光的激發(fā)能量與電子能級之間的躍遷能量產(chǎn)生或接近共振。共振效應通常會導致拉曼散射信號大幅增加，而拉曼散射信號通常是選擇性的，因此只有一些拉曼線得到增強。在 TMD 共振中，拉曼已被證明是暗激子態(tài)的探針，暗激子態(tài)在 PL 光譜中不可見，但與振動聲子模式耦合。

研究人員在最近的文章中表明，共振拉曼是測量 TMD 層之間相互作用的良好工具。為了激發(fā)拉曼光譜，他們使用可調(diào)諧 Ti:Sapph (1.24eV -1.77eV) 和染料激光器 (1.74eV – 2.27eV)，同時控制光偏振，這有助于消除樣品中不需要的發(fā)光信號。在TriVista 三級光譜儀中分析拉曼信號。多級系統(tǒng)特別適合共振拉曼實驗，因為它們可以調(diào)整以改變激發(fā)激光波長，而無需使用設計用于單個激光激發(fā)波長的外部濾波器。它們還允許觀察能量 <100cm-1 的信號，這對于研究 TMD 的層間相互作用非常重要，但無法使用標準拉曼濾波器進行觀察。

當掃描層內(nèi)激子共振的激發(fā)能時，研究人員觀察到只能通過層內(nèi)和層間激子態(tài)的雜化來解釋的譜線。他們可以證明共振拉曼是表征相互作用和量化雜交特性的良好工具。此外，相互作用取決于層之間的扭轉(zhuǎn)角度。因此，研究人員希望他們的研究結果能夠帶來設計二維材料光電器件的新方法。他們還看到了量子技術和量子信息處理中的潛在應用，其中混合激子可以成為 q 位態(tài)的基礎。

審核編輯 黃宇