具体测试对象:
二维半导体材料(TMDs、黑磷、InSe等)
范德华异质结、石墨烯及类石墨烯材料
二维钙钛矿薄膜、拓扑绝缘体、二维材料/衬底异质界面等
原理:以单色激光照射二维材料样品,光子与晶格振动发生非弹性散射,散射光子频率相对于入射光发生位移,位移量对应声子模式能量。收集散射光强随拉曼位移的分布,获得反映晶格振动特征的拉曼光谱。峰位与声子色散相关,峰形与线宽反映晶体质量。
作用:表征二维材料的层数、堆垛方式、应变分布及掺杂水平。可鉴别二维材料晶相与多型体;通过特征峰位移定量分析层间耦合强度与单轴/双轴应变;评估缺陷密度与辐照损伤程度;为二维材料制备工艺优化与均匀性评价提供无损光学判据。
二维材料样品可位于衬底上或为悬浮薄膜,衬底在激发波长处应无拉曼信号或荧光干扰。样品表面须洁净,无转移聚合物残留。激发波长选择须避开样品荧光背底,激光功率须严格控制在材料损伤阈值以下以避免热致降解或氧化。若需面扫描成像,样品表面起伏须在拉曼系统共聚焦景深范围内。
3.1衬底信号叠加与干涉效应。
SiO₂/Si等衬底本身存在拉曼峰,且薄膜干涉增强效应使二维材料拉曼强度随SiO₂厚度周期性变化,不同衬底位置的峰强不一致导致定量比较失准。须预先采集裸衬底光谱予以扣除,或选用无拉曼干扰的衬底如hBN或蓝宝石。
3.2表面氧化与激光诱导降解。
黑磷等空气敏感材料在激光照射下加速氧化,拉曼峰在测量过程中持续衰减并出现氧化产物峰,光谱随时间演变。须在惰性气氛手套箱或真空冷台中进行测量,并监测特征峰强度的时间依赖性以评估测量稳定性。

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