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原文传递表征二维材料缺陷的方法及其应用

专利名称：	表征二维材料缺陷的方法及其应用
摘要：	本发明公开了一种表征二维材料缺陷的方法及其应用，涉及纳米材料缺陷表征技术领域。表征缺陷的方法包括：分别独立地对无缺陷的二维材料衬底样品和待测二维材料衬底样品进行荧光寿命成像，根据荧光寿命的变化判断有无缺陷：如果待测二维材料衬底样品的荧光寿命高于无缺陷的二维材料衬底样品的荧光寿命，则待测二维材料衬底样品为有缺陷样品；如果待测二维材料衬底样品的荧光寿命与无缺陷的二维材料衬底样品的荧光寿命相比无明显变化，则待测二维材料衬底样品为无缺陷样品。本发明采用荧光寿命成像方法表征二维材料缺陷，该方法能够快速、直观地观察荧光寿命变化，从而判断材料有无缺陷，在室温下即可表征，不会引入新的缺陷，是一种无损检测方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	清华大学
发明人：	刘大猛;刘欢;王婷;雒建斌
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910101478.6
公开号：	CN109765206A
代理机构：	北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	侯潇潇
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100000 北京市海淀区清华园
主权项：	1.一种表征二维材料缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤： (a)提供无缺陷的二维材料衬底样品和待测二维材料衬底样品； (b)在同一激发波长下分别独立地对无缺陷的二维材料衬底样品和待测二维材料衬底样品进行荧光寿命成像，根据荧光寿命的变化判断有无缺陷：如果待测二维材料衬底样品的荧光寿命高于无缺陷的二维材料衬底样品的荧光寿命，则待测二维材料衬底样品为有缺陷样品；如果待测二维材料衬底样品的荧光寿命与无缺陷的二维材料衬底样品的荧光寿命相比无明显变化，则待测二维材料衬底样品为无缺陷样品。 2.按照权利要求1所述的表征二维材料缺陷的方法，其特征在于，步骤(b)的荧光寿命通过荧光寿命图像或荧光寿命衰减曲线获得。 3.按照权利要求1所述的表征二维材料缺陷的方法，其特征在于，步骤(b)还包括根据荧光寿命的变化程度判断缺陷数量：待测二维材料衬底样品的荧光寿命与无缺陷的二维材料衬底样品的荧光寿命之间的差值越大，样品的缺陷数量越多。 4.按照权利要求1-3任一项所述的表征二维材料缺陷的方法，其特征在于，步骤(b)中，通过荧光寿命成像系统对样品进行荧光寿命成像，包括以下步骤：激光器发射激光，激光通过振镜，再由分束镜反射至物镜聚焦至样品，样品产生的光信号由物镜采集后透过分束镜，再用滤波片对样品的荧光寿命进行检测；然后用光电探测器检测光信号，再利用时间相关单光子计数系统对光电探测器和激光器进行同步，通过振镜扫描得到荧光寿命图像。 5.按照权利要求4所述的表征二维材料缺陷的方法，其特征在于，激光器的激发波长为450-500nm，激发频率为35-45MHz；优选地，滤波片的波长为500-700nm；优选地，时间相关单光子计数系统的分辨率为6-10ps。 6.按照权利要求1-3任一项所述的表征二维材料缺陷的方法，其特征在于，所述二维材料包括经化学气相沉积直接生长在衬底上的二维材料，或，经机械剥离或光刻胶转移方法转移到衬底上的二维材料；优选地，所述二维材料包括过渡金属硫化物、过渡金属硒化物或过渡金属碲化物，优选包括WS2、MoS2、ReS2、WSe2、MoSe2、Bi2Se3、MoTe2、WTe2或Bi2Te3中的一种。 7.按照权利要求1-3任一项所述的表征二维材料缺陷的方法，其特征在于，所述衬底包括金属铜、镍、铂、铁或合金衬底。 8.按照权利要求1-3任一项所述的表征二维材料缺陷的方法，其特征在于，所述缺陷包括点缺陷、晶界线缺陷、褶皱或破损边缘中的一种或几种。 9.一种权利要求1-8任一项所述的表征二维材料缺陷的方法在检测基于二维材料的元件中的应用。 10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述基于二维材料的元件包括二极体、自旋元件、场效电晶体或穿隧电晶体。
所属类别：	发明专利