研究目的
研究利用数字全息术对二维材料（特别是二硫化钼（MoS2）和二硫化钨（WS2）等过渡金属硫族化合物（TMDs））进行无创定量成像，以测定其复折射率或层厚度。
研究成果
数字全息方法能够对二维材料进行定量成像，解析亚纳米厚度的单层样品，量化其复折射率，并在已知折射率的情况下预测厚片中的层数。该方法为二维材料研究提供了一种低成本且省时的原子力显微镜替代方案。
研究不足
该技术的精度与原子力显微镜（AFM）相差约10%，并且需要准确掌握复折射率才能测量二维材料薄片的厚度。
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用于二维材料无创定量成像的数字全息术
DOI：10.1063/1.5128135
期刊：Journal of Applied Physics
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要：
数字全息技术因其能够测量复杂场，在从医学到计量的众多领域得到应用。本文利用数字全息技术的强大功能，对放置在SiO?/Si衬底上的二维过渡金属硫化物（如MoS?和WS?）进行定量成像，并测定其复折射率或层厚度。通过考虑TMDs从块体减薄至单层时不同的折射率，并通过全息术捕获反射光的振幅和相位，可以分辨出约0.7纳米厚的单原子层TMDs。利用全息术，我们还预测了厚TMD薄片中所含层数，该结果与原子力显微镜（AFM）的测量结果一致。通过Bland-Altman分析将我们的实验结果与标准AFM测量值进行比较，对于厚度在15至60纳米范围内的样品，其一致性限值<5纳米。我们的技术具有非接触、无损伤、无需扫描的特点，单次捕获即可获得几百微米见方的视场。为深入研究，我们还通过模拟演示了SiO?层厚度和激光波长对优化二维材料振幅和相位响应的关键作用。这些模拟可作为确定理想波长和SiO?层厚度的路线图，从而准确测定任意给定样品的折射率或厚度。
作者：
Atriya Ghosh，Josh Noble，Amritanand Sebastian，Saptarshi Das，Zhiwen Liu
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