CN110070954A - 一种基于古斯汉欣位移的电子分束方法及电子分束器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于古斯汉欣位移的电子分束方法及电子分束器，包括二维导电层，所述二维导电层形成有第一势垒，所述二维导电层边缘设有与其连通的电子输入端和第一电子输出端；通过所述电子输入端输入的入射电子束发射至所述第一势垒的反射边界，部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生古斯汉欣位移并从所述第一电子输出端输出。本发明利用电子在二维导电层产生古斯汉欣位移，实现对不同能量的电子束的分离和调控。

Description

一种基于古斯汉欣位移的电子分束方法及电子分束器

技术领域

本发明涉及电子分束器，尤其是涉及一种基于古斯汉欣位移的电子分束方法及电子分束器。

背景技术

电子分束器是一种能将电子束分离的电子器件，同时也是电子光学的重要组成部分。现有技术中，常使用静电双棱镜作为电子分束器，静电双棱镜包括两块接地的棱镜以及设于两棱镜中央的导线，电子束在带电的双棱镜上衍射，并利用带电导线的静电力将入射电子束分裂成两束电子束输出，并引起电子束发生偏移，从而达到电子分束的效果。但是，静电双棱镜的可控性差，无法精准地调控电子束的偏移，也难以实现多电子束的分离，分束效果不好。

古斯汉欣位移是一种特殊的光学现象，它是指光束在两种界面上发生全反射时，反射点相对于入射点在相位上有一个突变，反射光相对于入射光在空间上有一段距离，这段距离被称为古斯汉欣位移。古斯汉欣位移的机理可以解释为：入射光的实际光束不是理想的平面波，而是有限束宽的光束，它可看作是一系列具有不同波矢方向的单色平面波的叠加；当入射光入射到界面分解为一系列沿不同方向的平面波，这些平面波在反射时具有不同的相变，反射平面波的叠加就得到反射光束的古斯汉欣位移结果。古斯汉欣位移作为一种基本的光学现象，其物理原理在于光的波动本质，它不仅在光学中发生，也可以存在于其他具有“波动”特性的领域，如电子、冷原子、中子、声波等。

目前，尚未报道有将古斯汉欣位移现象实际应用于电子分束器的设计。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，将古斯汉欣位移现象实际应用于设计电子分束器，提供一种基于古斯汉欣位移的电子分束方法及电子分束器。

本发明是基于以下发明构思实现的：本发明提供了一种基于古斯汉欣位移的电子分束器，包括二维导电层，所述二维导电层形成有第一势垒，所述二维导电层边缘设有与其连通的电子输入端和第一电子输出端；通过所述电子输入端输入的入射电子束发射至所述第一势垒的反射边界，部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生古斯汉欣位移并从所述第一电子输出端输出。

相对于现有技术，本发明通过在所述二维导电层形成第一势垒，且二维导电层边缘设有电子输入端和第一电子输出端。包含周期性变化能量的入射电子束通过电子输入端输入至第一势垒的反射边界，由于在不同时段的电子能量不同，不同能量的电子在第一势垒的反射边界产生的古斯汉欣位移不同，由此产生不同的电子束。因此，可以在第一势垒上实现对电子束的分离和调控。

进一步地，所述二维导电层形成有相互间隔第一势垒和第二势垒，通过所述电子输入端输入的入射电子束发射至所述第一势垒的反射边界，部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射至第二势垒的反射边界一，在所述第二势垒的反射边界一发生或不发生古斯汉欣位移并反射，最后从所述第一电子输出端输出。

进一步地，所述二维导电层边缘还设有与其连通的第二电子输出端；部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射，直接从第二电子输出端输出；或部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射至第二势垒的反射边界二，在所述第二势垒的反射边界二发生或不发生古斯汉欣位移并反射，最后从所述第二电子输出端输出；或所述二维导电层形成有与第一势垒和第二势垒相互间隔的第三势垒，部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射至第三势垒的反射边界，在所述第三势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射，最后从所述第二电子输出端输出。

进一步地，还包括设置在所述二维导电层平面任意一侧的第一金属栅和第二金属栅，在所述第一金属栅上施加偏压以在所述二维导电层形成第一势垒；在所述第二金属栅上施加偏压以在所述二维导电层形成第二势垒。

进一步地，所述二维导电层为石墨烯、氮化硼、二硫化钼、黑磷等任意一种物质形成的二维电子材料层，或者所述二维导电层为半导体异质结界面的二维电子气层。

进一步地，还包括第一绝缘层和第二绝缘层；所述第一绝缘层覆盖在所述二维导电层一侧表面，所述第二绝缘层覆盖在所述二维导电层另一侧表面；所述第一金属栅和第二金属栅分别设置在所述第一绝缘层或第二绝缘层的表面。

基于本发明构思，本发明还提供了一种基于古斯汉欣位移的电子分束方法，在二维导电层上形成第一势垒，将一入射电子束发射至所述第一势垒的反射边界，使部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生古斯汉欣位移，输出第一电子分束。

相对于现有技术，本发明通过在所述二维导电层形成第一势垒，包含周期性变化能量的入射电子束通过电子输入端输入至第一势垒的反射边界，由于在不同时段不同能量的电子在第一势垒的反射边界产生的古斯汉欣位移不同，由此产生不同的电子束。因此，可以在第一势垒上实现对电子束的分离和调控。

基于本发明构思，本发明还提供了一种检测古斯汉欣位移现象的方法，在二维导电层上形成至少一势垒，将一入射电子束发射至所述势垒的反射边界；在所述二维导电层边缘检测输出电子束，若在至少2个位置检测到输出电子束，则判断为发生古斯汉欣位移现象。

相对于现有技术，本发明利用基于古斯汉欣位移的电子分束器来检测电子在势垒边界是否发生古斯汉欣位移，为古斯汉欣位移现象的研究和验证提供了一种新的研究思路，结构简单，并且本发明易于判断在电子分束器内是否发生古斯汉欣位移。

附图说明

图1为本发明基于古斯汉欣位移的电子分束器剖面结构示意图。

图2为实施例1的基于古斯汉欣位移的电子分束器俯视图。

图3为实施例1的二维导电层平面结构示意图。

图4为实施例1的另一种二维导电层平面结构示意图。

图5为实施例1不同入射动能的波包运动特性图。

图6为实施例1不同入射动能的波包运动概率分布图。

图7为实施例2的二维导电层平面结构示意图。

图8为实施例2不同入射动能的波包运动特性图。

图9为实施例2不同入射动能的波包运动概率分布图。

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的描述。

具体实施方式

申请人在研究电子束在二维导电层的运动轨迹时发现，若在二维导电层上形成势垒使电子束在势垒的边界上进行反射，则可产生古斯汉欣位移现象，即电子束在势垒边界上的反射电子束发生了位移。由于入射电子束能量可周期性变化，而不同能量的电子发生古斯汉欣位移的距离不同，进而开始出现分束的现象。

申请人进一步对二维导电层上势垒进行研究设计，通过形成至少两个势垒，并将至少两势垒的反射边界进行位置配合，使电子束在势垒的反射边界间产生一次或多次的古斯汉欣位移及反射来增大电子束分束的效果。

基于上述研究的基于古斯汉欣位移的电子分束方法成果，进一步研究获得基于古斯汉欣位移的电子分束器的结构。以下，通过实施例进行进一步的详细说明。

实施例1

请参阅图1和图2，其是本发明基于古斯汉欣位移的电子分束器(以下简称电子分束器)的剖面结构示意图，以及电子分束器的俯视图。本发明的电子分束器包括层叠设置的第一绝缘层10、二维导电层20和第二绝缘层30，以及设置在二维导电层20边缘的电子输入端40、第一电子输出端50和第二电子输出端60。

第一绝缘层10和第二绝缘层30分别由绝缘陶瓷或半绝缘碳化硅等材料制成。

所述二维导电层20为石墨烯、氮化硼、二硫化钼、黑磷等形成的二维电子材料层，或者由半导体异质结界面形成的二维电子气层。

在本实施例中，所述二维导电层20为由半导体异质结界面形成的二维电子气层。能形成二维电子气层的半导体异质结界面有很多种，其由至少两种相异物质的半导体薄膜层叠设置，相异物质的半导体薄膜的层叠界面形成所述二维电子气层，例如AlGaAs/InGaAs结构等。作为优选地，本实施例的二维导电层20为由层叠设置的GaAs层20a和AlGaAs层20b的异质结界面所形成二维电子气层。所述电子输入端40、第一电子输出端50和第二电子输出端60分别与所述二维导电层20边缘连接。作为进一步优选地，所述GaAs层20a的厚度为100nm，所述AlGaAs层20b的厚度为30nm。

请同时参阅图2和图3，其中，图2是本发明实施例1的电子分束器的俯视图，图3是本发明实施例1的二维导电层平面结构图。在所述第一绝缘层10的表面还设有第一金属栅71a和第二金属栅71b。所述第一金属栅71a和第二金属栅71b为Ti、Au等金属，可以通过刻蚀技术图形化，并刻蚀在所述第一绝缘层10表面。在所述第一金属栅71a和第二金属栅71b的顶部触点施加负偏压，则第一金属栅71a和第二金属栅71b下方的二维电子气被耗尽，并可在二维导电层20形成与所述第一金属栅71a和第二金属栅71b形状和相对位置相同的第一势垒711和第二势垒712。在本实施例中，所述第一势垒711为分束势垒，所述第二势垒712为偏转势垒。另外，所述第一金属栅71a和第二金属栅71b还可以设置在第二绝缘层30的表面，或者是分别设置在第一绝缘层10和第二绝缘层30表面。

在本实施例中，所述第一金属栅71a和第二金属栅71b的形状均为三角形，其中，将第一金属栅71a形成的三角形第一势垒711的一边界作为一反射边界711a，将第二金属栅71b形成的三角形第二势垒712的两个边界分别作为反射边界一712a和反射边界二712b，使其反射边界一712a和反射边界二712b的交点与第一势垒711的反射边界711a相对，并进一步使所述第一势垒711的反射边界711a和第二势垒712的反射边界一712a平行，并且两边界之间的最小距离不小于20nm。所述第一势垒711和第二势垒712相当于高电阻区。进一步地，所述第一势垒711小于或等于第二势垒712的峰值势能；作为优选地，所述第一势垒711与第二势垒712的峰值势能均大于或等于0.05eV。

在本实施例中，所述电子输入端40与所述第一势垒711的反射边界711a相对设置，使从所述电子输入端40输入的入射电子束A直接到达所述第一势垒711的反射边界711a。所述第一电子输出端50与所述第二势垒712的反射边界一712a相对设置，所述第二电子输出端60与所述第二势垒721的反射边界二712b相对设置。

本申请方案可以通过类比于光学古斯汉欣位移来研究电子动力学。由于电子具有波动性，当入射电子束发射到势能或有效质量不同的界面时，发生全反射，不同平面波的相移不同，会沿界面产生位移，这个位移产生的原理类似于光学古斯汉欣位移，即入射电子束在势垒的界面发生古斯汉欣位移，并且古斯汉欣位移的大小由入射能量和入射角度决定。包含能量周期性变化的入射电子束A从电子输入端40进入二维导电层20，发射至第一势垒711反射边界711a，并与反射边界711a始终呈一定角度。入射电子束A在第一势垒711的反射边界711a发生古斯汉欣位移，当部分入射电子束的能量较大时，其在第一势垒711的反射边界711a发生的古斯汉欣位移较大，该部分入射电子束被反射至第二势垒712的反射边界一712a发生古斯汉欣位移并反射，输出第一电子分束a1，最终运动至第一电子输出端50输出。当部分入射电子束能量较小时，其在第一势垒711的反射边界711a发生的古斯汉欣位移较小，该部分入射电子束反射至所述第二势垒712的反射边界二712b并发生古斯汉欣位移，输出一第二电子分束a2，最终运动至第二电子输出端60输出。从而，通过二维导电层20的势垒设计，将一束入射电子束分成至少两束电子束并进行输出。

需要说明的是，本实施例还可以增加一与所述第一势垒711和第二势垒712相互间隔的第三势垒715，如图4所示，部分入射电子束在所述第一势垒711的反射边界发生古斯汉欣位移并反射至第三势垒715的反射边界715a，在所述第三势垒715的反射边界715a发生或不发生古斯汉欣位移并反射，最后从所述第二电子输60出端输出。

申请人通过实验进一步说明本发明实施例1的基于古斯汉欣位移的电子分束器的分束效果以及判断电子是否发生古斯汉欣位移的方法。本实施例1的电子分束器是利用维格纳蒙特卡罗方法设计的，电子分束器的长度为100-200nm，宽度为90-200nm。本实施例1在实验过程中采用的特征参数如下：电子分束器的宽度为150nm，长度为150nm，GaAs基底层的厚度为100nm，AlGaAs覆盖层的厚度为30nm；第一势垒和第二势垒的峰值势能相同，且峰值势能为0.05eV；第一势垒的反射边界与第二势垒的反射边界一平行，且宽度为20nm；第一势垒的三角形为等腰直角三角形，即入射电子束从电子输入端水平入射，与第一势垒的反射边界夹角为45°；第一势垒垂直于入射电子束方向的最大有效宽度为40nm，第二势垒垂直于入射电子束方向的最大有效宽度为25nm。

在本实施例1中，请参阅图5，本实验利用高斯波包表示单电子，通过改变单电子的入射动能，探究不同能量的电子在势垒作用下的运动轨迹。请参阅图5(a)，其为t＝0时初始时刻高斯波包的概率密度分布。请参阅图5(b)，其为波包初始动能为0.01eV，t＝270fs时高斯波包的概率密度分布图，其中图中的三角形为模拟的第一势垒。由图5(b)可知，经过一定的运动时间，波包有沿着第一势垒的反射边界运动的趋势，说明波包在第一势垒的反射边界上发生古斯汉欣位移，随后反射至第二势垒的反射边界二，再由第二势垒的反射边界二反射，呈现向X轴负方向运动的趋势。请参阅图5(c)，其为波包初始动能为0.07eV，t＝140fs时的高斯波概率密度分布图，波包形状呈狭长形，说明波包在第一势垒的反射边界与第二势垒的反射边界一之间运动，说明波包有往X轴正方向运动的趋势。因此，本实施例1实现了不同入射动能波包的分离。

为了进一步探究本发明的分束效果，通过往电子输入端注入初始动能不同的高斯波包，探究电子到达第一电子输出端和第二电子输出端的比率。请参阅图6，曲线A表示不同能量的电子运动至第二电子输出端的比率，曲线B表示不同能量的电子运动至第一输出端的比率。由图可知，随着电子能量的增加，运动至第一输出端的电子百分比增加，当电子能量高于0.07eV时，约85％的电子运动至第一输出端；当电子能量低于0.01eV时，约85％的电子运动至第二输出端。说明本发明可以通过调控入射电子的动能达到电子分束的效果。

另外，该实验在第一输出端和第二输出端检测到输出电子，即在至少两个位置检测到输出电子束，说明入射电子束在二维导电层发生了古斯汉欣位移。由此，本发明实际上还提供了一种利用该电子分束器来检测古斯汉欣位移现象的方法，在二维导电层上形成势垒，将一入射电子束发射至势垒的反射边界；在所述二维导电层边缘检测输出电子束，若在至少2个位置检测到输出电子束，则判断为

发生古斯汉欣位移现象。另外，势垒的数量和形状可以参照古斯汉欣位移现象的经验进行设计。

实施例2

本发明实施例2与实施例1基本相同，区别仅在于对势垒的设计不同，具体表现在，本实施例2的第二金属栅形状为长条形。请参阅图7，所述第一金属栅为三角形，所述第二金属栅为长条形；在所述第一金属栅和第二金属栅施加偏压，从而在所述二维导电层20形成三角形的第一势垒713和长条形的第二势垒714。同样，将第一金属栅形成的三角形第一势垒713的一边界作为一反射边界713a，将第二金属栅形成的长条形第二势垒714的一个边界作为反射边界一714a，使其反射边界一714a与第一势垒713的反射边界713a平行相对。

相应地，在本实施例中，电子输入端40与所述第一势垒713的反射边界713a相对设置，使所述电子输入端40输入的入射电子束B能直接到达所述第一势垒713的反射边界713a。第一电子输出端50与所述第二势垒714的反射边界一714a相对设置，部分入射电子束在所述第一势垒713的反射边界713a发生古斯汉欣位移并反射至所述第二势垒714的反射边界一714a，在所述第二势垒714的反射边界一714a再发生古斯汉欣位移并反射，最终形成第一电子分束b1，并从所述第一电子输出端50输出。所述第二势垒714的反射边界一714a部分区域与所述第一势垒713的反射边界713a相对，所述电子输入端40相对一侧的第一势垒713的反射边界713a部分外露，所述第二电子输出端60与所述第一势垒的反射边界713a的外露部分相对，部分能量较低的入射电子束在第一势垒713的反射边界713a发生古斯汉欣位移较小而未进入第二势垒714的反射边界二714b，而是直接在第一势垒713的反射边界713a反射后形成第二电子分束b2，直接从第二电子输出端60输出。

下面通过实验数据进一步说明本发明实施例2的基于古斯汉欣位移的电子分束器的分束效果。本实施例2的电子分束器是利用维格纳蒙特卡罗方法设计的，本实施例2在实验过程中采用的特征参数如下：电子分束器的宽度为150nm，长度为150nm，GaAs基底层的厚度为100nm，AlGaAs覆盖层的厚度为30nm；第一势垒和第二势垒的峰值势能相同，且峰值势能为0.08eV；第一势垒的反射边界与第二势垒的反射边界一平行，且宽度为20nm；第一势垒的三角形为等腰直角三角形，即入射电子束从电子输入端水平入射，与第一势垒的反射边界夹角为45°；第一势垒垂直于入射电子束方向的最大有效宽度为40nm，第二势垒垂直于入射电子束方向的最大有效宽度为10nm。

在本实施例2中，请参阅图8，本实验用高斯波包表示单电子，通过改变单电子的入射动能，探究不同能量的电子在势垒作用下的运动轨迹。请参阅图8(a)，其为波包初始动能为0.009eV，t＝100fs时高斯波包的概率密度分布图，其中图中的三角形为模拟的第一势垒。由图8(a)可知，当波包初始动能为0.009eV时，波包发射到第一势垒并与其发生作用，并且有往第二输出端运动的趋势，说明波包在第一势垒的反射边界上发生极小的古斯汉欣位移。请参阅图8(b)，其为波包初始动能为0.018eV，t＝210fs时的高斯波概率密度分布图，由图8(b)可知，波包形状呈“勾”形，说明波包被第一势垒的反射边界反射后碰到第二势垒的反射边界一被分束。请参阅图8(c)，其为波包初始动能为0.096eV，t＝120fs时的高斯波概率密度分布图，由图8(b)可知，波包呈狭长形，说明波包在第一势垒的反射边界和第二势垒的反射边界一之间运动，并有向第一电子输出端运动的趋势。因此，本实施例2实现了不同入射动能的单电子的分离。

为了进一步探究本发明的分束效果，通过往电子输入端注入初始动能不同的高斯波包，探究电子到达第一电子输出端和第二电子输出端的比率。请参阅图9，曲线A表示不同能量的电子运动至第二电子输出端的比率，曲线B表示不同能量的电子运动至第一电子输出端的比率，由图可知，随着电子能量的增加，运动至第一电子输出端的电子百分比增加，并且当电子能量高于0.09eV时，几乎所有的电子运动至第一电子输出端；而当电子能量低于0.01eV时，所有的电子运动至第二电子输出端，说明本发明可以通过调控入射电子的动能达到电子分束的目的。

需要说明的是，由于第一金属栅和第二金属栅形成的第一势垒和第二势垒的反射边界的位置配合不同，会得到不同的电子分束结果，因此可以根据对电子分束的要求，将第一金属栅和第二金属栅刻蚀成特定的尺寸和形状。例如，在实施例2中，当第二金属栅的尺寸较小时，即条形金属栅更短时，在二维导电层形成的第一势垒的反射边界长于第二势垒的反射边界一，则有较宽能量范围的电子可以进入第二电子输出端。事实上，势垒对电子分束的效果并不取决于势垒的形状，而是取决于入射电子束与势垒形成的反射边界之间的位置和角度关系。另外，电子束在二维导电层的分束效果还取决于电子束与势垒之间的相对能量差等。如：电子束入射至第一势垒并与第一势垒的反射边界呈一定角度，当入射角越大时，产生的古斯汉欣位移也相应变大，可以通过设置两个或多个势垒的反射边界的相对位置将电子引流至合适的电子输出位点，或通过调节施加在金属栅的偏压值或电子束入射时的能量来调节电子分束，电子输出位点的位置和数量也可以根据电子的运动轨迹设置。因此，本发明可控性强，可以通过改变形成势垒的金属栅的形状、尺寸和数量、电子的入射角度、电子束与势垒的能量以及电子输出位点的位置和数量等，实现不同入射动能的电子分离。

相对于现有技术，本发明通过将古斯汉欣位移现象与电子分束领域进行关联研究，在二维导电层上形成势垒使电子束在势垒的边界上产生古斯汉欣位移现象，开创了一种新的电子分束方法和可以在常温下正常工作的电子分束器结构。进一步，通过设置金属栅在二维导电层形成势垒的方式，可灵活的通过金属栅来控制势垒的形状、数量等，从而控制电子束在势垒产生分束的效果。本发明器件可控性强，可以根据实际需要通过改变金属栅的形状尺寸甚至数量、电子的入射角度等，实现不同入射动能的电子分离。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (12)

1.一种基于古斯汉欣位移的电子分束器，其特征在于：包括二维导电层，所述二维导电层形成有第一势垒，所述二维导电层边缘设有与其连通的电子输入端和第一电子输出端；通过所述电子输入端输入的入射电子束发射至所述第一势垒的反射边界，部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生古斯汉欣位移并从所述第一电子输出端输出。

2.根据权利要求1所述的基于古斯汉欣位移的电子分束器：其特征在于：所述二维导电层形成有相互间隔第一势垒和第二势垒，通过所述电子输入端输入的入射电子束发射至所述第一势垒的反射边界，部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射至第二势垒的反射边界一，在所述第二势垒的反射边界一发生或不发生古斯汉欣位移并反射，最后从所述第一电子输出端输出。

3.根据权利要求2所述的基于古斯汉欣位移的电子分束器，其特征在于：所述二维导电层边缘还设有与其连通的第二电子输出端；部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射，直接从第二电子输出端输出；或部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射至第二势垒的反射边界二，在所述第二势垒的反射边界二发生或不发生古斯汉欣位移并反射，最后从所述第二电子输出端输出；或所述二维导电层形成有与第一势垒和第二势垒相互间隔的第三势垒，部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射至第三势垒的反射边界，在所述第三势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射，最后从所述第二电子输出端输出。

4.根据权利要求1-3任一所述的基于古斯汉欣位移的电子分束器，其特征在于：还包括设置在所述二维导电层平面任意一侧的第一金属栅和第二金属栅，在所述第一金属栅上施加偏压以在所述二维导电层形成第一势垒；在所述第二金属栅上施加偏压以在所述二维导电层形成第二势垒。

5.根据权利要求4所述的基于古斯汉欣位移的电子分束器，其特征在于：所述二维导电层为石墨烯、氮化硼、二硫化钼、黑磷等任意一种物质形成的二维电子材料层，或者所述二维导电层为半导体异质结界面的二维电子气层。

6.根据权利要求5所述的基于古斯汉欣位移的电子分束器，其特征在于：还包括第一绝缘层和第二绝缘层；所述第一绝缘层覆盖在所述二维导电层一侧表面，所述第二绝缘层覆盖在所述二维导电层另一侧表面；所述第一金属栅和第二金属栅分别设置在所述第一绝缘层或第二绝缘层的表面。

7.一种基于古斯汉欣位移的电子分束方法，其特征在于：在二维导电层上形成第一势垒，将一入射电子束发射至所述第一势垒的反射边界，使部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生古斯汉欣位移，输出第一电子分束。

8.根据权利要求7所述的基于古斯汉欣位移的电子分束方法，其特征在于：在二维导电层上形成有相互间隔第一势垒和第二势垒，将一入射电子束发射至所述第一势垒的反射边界，使部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射至第二势垒的反射边界一，在所述第二势垒的反射边界一发生或不发生古斯汉欣位移并反射，最后输出第一电子分束。

9.根据权利要求8所述的基于古斯汉欣位移的电子分束方法，其特征在于：使部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射，直接输出第二电子分束；或使部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射至第二势垒的反射边界二，在所述第二势垒的反射边界二发生或不发生古斯汉欣位移，最后输出第二电子分束；或在二维导电层上形成与第一势垒和第二势垒有相互间隔的第三势垒，使部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射至第三势垒的反射边界，在所述第三势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移，最后输出第二电子分束。

10.根据权利要求9所述的基于古斯汉欣位移的电子分束方法，其特征在于：在所述二维导电层平面任意一侧形成第一金属栅和第二金属栅，在所述第一金属栅上施加偏压以在所述二维导电层形成第一势垒；在所述第二金属栅上施加偏压以在所述二维导电层形成第二势垒。

11.一种检测古斯汉欣位移现象的方法：其特征在于：在二维导电层上形成至少一势垒，将一入射电子束发射至所述势垒的反射边界；在所述二维导电层边缘检测输出电子束，若在至少2个位置检测到输出电子束，则判断为发生古斯汉欣位移现象。

12.根据权利要求11所述的检测古斯汉欣位移现象的方法，其特征在于：在所述二维导电层平面任意一侧形成至少一金属栅，在所述金属栅上施加偏压以在所述二维导电层形成至少一势垒。