研究目的
理解MoS2中完整低损耗电子能量损失谱（LL EEL）峰值的起源及其在纳米尺度上的区域变化。
研究成果
该研究利用单色化低损耗电子能量损失谱（LL EELS）成功识别并绘制了二硫化钼（MoS2）薄片中的带隙中激子信号及多个等离子体峰，并通过背散射电子（BSE）计算验证了其来源。研究还观测到LL EELS信号的空间变化，将其归因于束流几何效应。
研究不足
该研究承认在理解LL EEL光谱中的信号及其来源方面存在显著差距。实验设置对低损耗EELS信号的影响也是一个需要进一步讨论的局限性。
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2016年欧洲显微镜学大会论文集 || 纳米尺度激子与等离子体映射
DOI：10.1002/9783527808465.EMC2016.6418
出版年份：2016
更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要：
激子与等离激元相互作用理论（它们是太阳能电池、LED和半导体电路等器件中能量传递的主要机制）已被认知数十年。然而材料内部的光物理行为始终难以理解且无法直接观测。表面结构、局部厚度变化及边缘存在必然影响材料的宏观特性。要实现这些材料在实际应用中的全部潜力，关键在于纳米尺度上理解其局部表面结构与化学性质。因此需要从底层（即单个原子层面）全面表征物理化学性质，并在光电效应发生位置进行绘图。得益于近期技术进步，我们现在能够获取此前不可探测的低损耗电子能量损失谱（LL EEL）部分区域。正如Zhou和Dellby[1]所述，这为研究纳米材料开辟了新可能——不仅能以空前能量分辨率，还能突破体相光学技术的限制实现纳米级空间分辨率。尽管Tizei和Lin[2]近期在解析LL EEL特征物理起源方面取得显著进展，但我们对信号及其起源的理解仍存在重大空白。本研究首次结合实验性单色化LL STEM EEL光谱与含时密度泛函理论（TDDFT）及Bethe-Salpeter方程（BSE）的理论计算，在纳米尺度研究MoS2光学性质，旨在阐明完整LL EEL谱峰位及区域变化的起源。我们报道：通过单色化LL EELS（图1）在MoS2薄片上识别并解析出~1.88eV和~2.08eV的中带隙激子信号并进行绘图，其起源经BSE计算证实；同时结合LL EELS与TD DFT识别并绘制多个等离激元峰（图1）。此外，比较薄片边缘与内部区域（即层数增加时）发现LL EELS信号存在显著空间差异，这些差异主要可归因于束流几何效应。文中将讨论实验装置对低损耗EELS信号的影响。
作者：
Hannah Nerl，Kirsten Winther，Fredrik Hage，Kristian Thygesen，Lothar Houben，Quentin Ramasse，Valeria Nicolosi
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