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基于椭偏仪测量的PtSe_2光学性质研究

谢俊芳  
【摘要】:Pt Se_2是一种新型的过渡金属硫化物,具有室温下超高的载流子迁移率,空气中较高的稳定性等优良的物理性质。此外,其能带结构、吸收光谱、拉曼光谱都表现出明显的厚度依赖特性,当其由块状逐渐减薄至单层时,Pt Se_2将由半金属逐步过渡为半导体。这些优良的性质使得Pt Se_2在光电器件领域具有广泛的应用前景。在对基于Pt Se_2的光电器件进行设计和性能分析时,我们需要对其线性光学性质和光学常数有深度的理解和掌握。光学常数谱能反映材料的线性光学性质。椭偏仪可以同时对薄膜的光学常数和厚度进行测量,并且具有精确度高、无破坏性等优点,被广泛应用于光学薄膜的测量。本文通过光谱椭偏对化学气相沉积制备的不同厚度的Pt Se_2薄膜的光学性质和光学常数进行了研究。具体内容如下:首先,我们通过光学显微镜和原子力显微镜表征了样品的平整度。接下来X射线光电子能谱确认了样品中的组分,测量结果表明我们的样品仅由Pt、Se两种元素组成,并且样品表现为P型掺杂。拉曼光谱表征了样品的晶格结构,结果表明所测样品是高质量的Pt Se_2薄膜。吸收谱、电输运以及傅里叶变换红外透射谱测量的结果表明样品中同时存在半金属相和半导体相。偏振光学显微测量以及偏振吸收测量结果显示样品在143×108μm~2平面范围内表现为各向同性的光学响应。接下来,我们用椭偏仪测量了样品的椭偏参数和Δ,并通过建立光学模型和数据拟合得到了样品的光学常数(9)和)、复介电函数(_1和_2)以及样品的厚度。最后,我们综合以上的实验结果进行了分析和讨论,结果表明化学气相沉积制备的10层以内的Pt Se_2的光学常数随厚度变化具有明显的依赖性。研究结果为后续进行精确的光学分析和数值模拟提供了重要的参数,并且有助于Pt Se_2的进一步研究和在光电子器件上的应用。


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