CN115266714B - 暗态激子凝聚检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种暗态激子凝聚检测方法及装置，该方法包括：利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚。本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测方法及装置，通过利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚，突破了普通PL光谱技术对暗态激子凝聚物的直接光学非活动性测量的限制，实现了暗态激子凝聚检测。
Description
技术领域
本发明实施例涉及检测技术领域，具体涉及一种暗态激子凝聚检测方法及装置。
背景技术
激子作为玻色子可以在足够低的温度下坍缩成流动时没有能量耗散和摩擦的玻色-爱因斯坦凝聚态，为低耗散电子器件和实现量子计算机提供理想的平台。玻色-爱因斯坦凝聚体首次在约100nK的超冷碱原子中实现，而相应的想要在更高的温度下实现，则被激子的结合能(4-10meV)所限制，导致了激子密度的降低。然而过渡金属硫族化合物(TMDC)异质结构中的层间激子具有较大的激子结合能(约100meV)，其激子可在高温(>100K)下凝聚并形成超流体。但是层间激子带有永久的偶极矩，因为电子和空穴驻留在不同的过渡金属硫族化合物层中，这导致了强烈的排斥性偶极-偶极相互作用。强烈的偶极排斥总是导致激子的快速空间自由膨胀，迅速降低激子密度，使其低于激子量子简并的临界值。为了解决此问题，过渡金属硫族化合物异质结构固有的周期性莫尔超晶格已被证明能有效地捕获层间激子，防止激子膨胀并维持高激子密度。这种空间约束势为提高激子凝聚物临界温度提供了一种自然的可配置状态，类似于光学晶格中的超冷原子或人工晶格中的GaAs双层激子。因此，莫尔势有望用于精确操纵激子凝聚物和探索过渡金属硫族化合物异质结构中的量子态转换。然而，过渡金属硫族化合物异质结构中由于层间激子动量是有限的，激子凝聚在光学上通常是不活跃的。普通光致发光(Photoluminescence)光谱技术可以检测二维材料的晶体结构、电子结构和晶格振动等信息，但对于暗态激子凝聚物的直接光学非活动性测量仍存在限制。受限于普通光致发光光谱技术对暗态激子凝聚物的直接光学非活动性测量，使用传统光学技术观察莫尔势调制的暗态激子凝聚是极具挑战的。因此，针对二维材料异质结中暗态激子凝聚的成像监测，仍缺乏有效的检测手段。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明实施例提供一种暗态激子凝聚检测方法及装置。
本发明实施例提供一种暗态激子凝聚检测方法，包括：利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测方法，所述过渡金属硫族化合物异质结构包括二硫化钨/六方氮化硼/二硒化钨异质结构。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测方法，所述利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚，包括：利用飞秒瞬态吸收显微镜获取设定温度下所述过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测方法，所述利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚，包括：利用飞秒瞬态吸收显微镜获取不同温度下所述过渡金属硫族化合物异质结构在同一泵浦探针延迟时间下的二维及三维瞬态吸收显微图像。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测方法，所述利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚，包括：利用飞秒瞬态吸收显微镜获取不同温度下所述过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像；获取沿泵浦探针距离通过所述二维瞬态吸收显微图像的图像中心的不同泵浦探针延时时间的激子群体分布；根据所述激子群体分布获取不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线；根据所述不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测方法，所述根据所述不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数，包括：通过如下公式拟合所述不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线中的实验值，获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数：
其中，x表示所述泵浦探针距离；t表示所述泵浦探针延时时间；n(x,t)表示泵浦探针距离为x，泵浦探针延时时间为t时的激子浓度；D表示所述激子扩散系数；m*表示激子的有效质量；表示约化普兰克常数；Td表示所述临界激子变性温度；T表示温度；u0表示由库伦散射产生的激子间相互作用能；V表示莫尔电势；τ表示层间激子寿命。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测方法，所述利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚，还包括：根据所述不同温度下的激子扩散系数绘制所述激子扩散系数和温度之间的关系曲线；根据所述激子扩散系数和温度之间的关系曲线，获取在温度大于及小于临界激子变性温度时所述激子扩散系数随温度的变化规律。
本发明实施例还提供一种暗态激子凝聚检测装置，包括：检测模块，用于：利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述暗态激子凝聚检测方法的步骤。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述暗态激子凝聚检测方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述暗态激子凝聚检测方法的步骤。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测方法及装置，通过利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚，突破了普通PL光谱技术对暗态激子凝聚物的直接光学非活动性测量的限制，实现了暗态激子凝聚检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测方法的流程示意图；
图2是本发明实施例利用飞秒瞬态吸收显微镜进行样品检测的示意图；
图3是本发明实施例初始激励态下的激子密度分布示意图；
图4是本发明实施例气体状态下的激子密度分布示意图；
图5是本发明实施例激子凝聚状态下的激子密度分布示意图；
图6是本发明实施例CVD生长的WS2/h-BN/WSe2扭转异质结构在蓝宝石衬底上的光学图像示意图；
图7是本发明实施例扭转角和莫尔超晶格的示意图；
图8是本发明实施例莫尔势将层间激子捕获在局部最小值中的示意图；
图9是本发明实施例单层二硫化钨和二硒化钨的布里渊区的示意图；
图10是本发明实施例具有小扭转角和光子色散的层间激子的色散示意图；
图11是本发明实施例WS2/h-BN/WSe2异质结中的层间激子PL寿命成像示意图；
图12是本发明实施例在温度T＝43K时WS2/h-BN/WSe2异质结构中二维激子传输的代表性时间演化图像示意图；
图13是本发明实施例在温度T＝43K时沿泵浦探针距离通过二维瞬态吸收显微图像的图像中心的不同泵浦探针延时时间的激子群体分布示意图；
图14是本发明实施例在温度T＝43K时激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线示意图；
图15是本发明实施例不同温度下的二维和三维TAM成像示意图；
图16是本发明实施例不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线示意图；
图17是本发明实施例激子扩散系数和温度的关系曲线示意图；
图18是本发明实施例激子有效质量和激子质量之比与莫尔势的关系曲线示意图；
图19是本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测装置的结构示意图；
图20是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：
步骤S1、利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚。
本发明实施例利用飞秒瞬态吸收显微镜(TAM)技术直接观察TMDC异质结构中的暗激子凝聚，解决二维材料异质结区域激子凝聚过程的成像检测问题。形成莫尔晶格是实现暗态激子凝聚的前提。如果同种材料构成异质结，必须有旋转角度才能形成莫尔晶格。如果是不同材料构成的异质结，则没有旋转角度也可以形成莫尔晶格。
图2是本发明实施例利用飞秒瞬态吸收显微镜进行样品检测的示意图。如图2所示，飞秒瞬态吸收显微镜包括X电机1、X镜片2、Y镜片3、Y电机4、扫描镜头5、二色镜6、管状透镜7及物镜8。分别发射780nm的泵浦激光和625nm的探针激光至样本(二维异质结)进行检测。使用TAM技术可以直接对激子传输的超快动态进行成像，以揭示从经典激子气体到激子凝聚的相变。飞秒瞬态吸收显微镜基于泵浦探针光谱，通过成像温度相关的激子传输来检测激子冷凝。
图3是本发明实施例初始激励态下的激子密度分布示意图。其中，初始激励态为T＝Td时的状态，T表示温度，Td表示临界激子变性温度。
图4是本发明实施例气体状态下的激子密度分布示意图。如图4所示，在临界激子变性温度以上，激子处于经典的激子气体体系中，相比于初始激励态下表现出快速传输特征。
图5是本发明实施例激子凝聚状态下的激子密度分布示意图。如图5所示，在临界激子变性温度以下，当激子处于凝结状态时，激子的扩散由于莫尔势而受到限制，缓慢的传输可以维持高激子密度。
图3-图5反映出从经典气体到激子凝聚的激子量子相变过程。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测方法，通过利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚，突破了普通PL光谱技术对暗态激子凝聚物的直接光学非活动性测量的限制，实现了暗态激子凝聚检测。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测方法，所述过渡金属硫族化合物异质结构包括二硫化钨/六方氮化硼/二硒化钨异质结构。
本发明实施例中，过渡金属硫族化合物异质结构包括二硫化钨/六方氮化硼/二硒化钨异质结构(WS2/h-BN/WSe2)。利用TAM进行了观察扭转的WS2/h-BN/WSe2异质结构中的暗激子凝聚的实验，并用它监测非发光信号。
图6是本发明实施例CVD生长的WS2/h-BN/WSe2扭转异质结构在蓝宝石衬底上的光学图像示意图。首先通过在蓝宝石衬底上通过化学气相沉积法(CVD)生长和堆叠单层TMDC材料和单层h-BN薄膜，制造了WS2/h-BN/WSe2异质结构，如图6所示。
图7是本发明实施例扭转角和莫尔超晶格的示意图。通过拉曼光谱来检测验证异质结区域厚度，并且测量堆叠样品的三角形两边角度，测得样品的扭转角大约为1°。由于WSe2和WS2的II型带排列，异质结构中产生的电子和空穴将分别聚集在WS2和WSe2中，并形成玻色束态；插入的层间h-BN被用来抑制层间激子的复合，增加激子寿命，以允许在较高温度下发生激子凝聚。此外，层间扭转角和晶格常数的不匹配导致空间排列呈现莫尔晶格，其莫尔周期为aM＝7.22nm，相应的莫尔势可以引起激子能量的空间调制导致电势能垒和电势阱。图7中菱形部分为形成的莫尔晶格。
图8是本发明实施例莫尔势将层间激子捕获在局部最小值中的示意图。
图9是本发明实施例单层二硫化钨和二硒化钨的布里渊区的示意图。莫尔晶格的另一个基本效果与层间激子的光学活动有关。层间扭转角在动量空间中的有限动量由每个单层相关的布里渊区的相对旋转产生，因此，层间激子的PL(Photoluminescence，普通光致发光)强度敏感地取决于层间的扭转角。当扭转角度接近0°或60°时，激子光锥的位置存在于小运动动量，其中层间激子可以直接与光子相互转换。本发明实施例中，使用小扭转角的样品以保持有效莫尔势，使激子在低温下不能辐射重组。Qm＝Kc–Kv中，Qm表示层间激子的色散曲线的最低点对应的运动动量。Kc表示层间激子电子的动量大小。Kv表示层间激子空穴的动量大小。动量不为0，表示不发光。e表示电子，h表示空穴。
图10是本发明实施例具有小扭转角和光子色散的层间激子的色散示意图。具有小扭转角的层间激子的色散曲线表示为开口向上的曲线。具有光子色散的层间激子的色散对应于阴影区域。它们的交集表示光学活性激子区域，其他曲线表示不同温度下激子的热分布。E(Q)表示能量。
图11是本发明实施例WS2/h-BN/WSe2异质结中的层间激子PL寿命成像示意图。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测方法，提出了利用二硫化钨/六方氮化硼/二硒化钨异质结构形成暗态激子凝聚并进行了可行性实验。
根据本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测方法，所述利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚，包括：利用飞秒瞬态吸收显微镜获取设定温度下所述过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像。
本发明实施例采用TAM技术来对激子传输进行成像，将暗态激子的空间和时间演变进行可视化。使用1.59eV的泵浦激光来激发WSe2中的电子，电子将在几百飞秒内转移到WS2的导带，随后形成层间激子。然后使用1.98eV的探针激光来追踪WS2的导带最小值中的电子动态，泵浦激光是固定的，探针激光在不同的延迟时间使用电流计扫描样品来获取层间激子动态。
图12是本发明实施例在温度T＝43K时WS2/h-BN/WSe2异质结构中二维激子传输的代表性时间演化图像示意图。图12中显示的时间为泵浦探针延迟时间。在零延迟时间，层间激子由约1μm的泵浦光束产生呈现的高斯分布。通过TAM技术，可以清楚观察到随着泵浦探针延迟时间的增加，激子从初始体积中扩展开来。此外，超过衍射极限的激子传输的分辨率可以通过TAM观察到约50纳米的空间分辨率，高的空间分辨率允许在短的时间范围内对激子传输进行可视化。图例[0,1]的区间表示归一化的信号强度。
图13是本发明实施例在温度T＝43K时沿泵浦探针距离通过二维瞬态吸收显微图像的图像中心的不同泵浦探针延时时间的激子群体分布示意图。曲线的最高点为泵浦探针距离为0时对应的点。图13显示了作为泵浦探针距离x的函数，随时间变化的激子数量曲线。可以用高斯分布拟合。
图14是本发明实施例在温度T＝43K时激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线示意图。其中，激子传输的均方位移表示为图14体现出由泵浦探针延迟依赖性/>表现出的亚线性激子传输行为。实线是亚线性引导线，误差线是激子总体分布拟合的标准误差。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测方法，通过利用飞秒瞬态吸收显微镜获取设定温度下过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像，实现了暗激子的空间和时间演变进程的可视化。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测方法，所述利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚，包括：利用飞秒瞬态吸收显微镜获取不同温度下所述过渡金属硫族化合物异质结构在同一泵浦探针延迟时间下的二维及三维瞬态吸收显微图像。
图15是本发明实施例不同温度下的二维和三维TAM成像示意图。本发明实施例进行了不同温度下的二维和相应的三维TAM成像，以从实验上证明激子的量子相变。对于在T＝43K时热运动不能被忽视的情况下，激子密度在空间上有一个很大的膨胀。随着温度的降低，热运动被抑制，莫尔势大大阻碍了激子的传输。根据同一延迟时间t＝24ps下随温度变化的激子密度轨迹，可以看到，激子密度在低温下受到限制，这意味着从激子气体到激子凝聚的量子转变。图例[0,1]的区间表示归一化的信号强度。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测方法，通过利用飞秒瞬态吸收显微镜获取不同温度下过渡金属硫族化合物异质结构在同一泵浦探针延迟时间下的二维及三维瞬态吸收显微图像，实现了温度和激子凝聚的量子相变关系的获取。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测方法，所述利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚，包括：利用飞秒瞬态吸收显微镜获取不同温度下所述过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像；获取沿泵浦探针距离通过所述二维瞬态吸收显微图像的图像中心的不同泵浦探针延时时间的激子群体分布；根据所述激子群体分布获取不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线；根据所述不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数。
利用飞秒瞬态吸收显微镜获取不同温度下过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像。如图12所示，为T＝43K时，过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像。类似地，获取到不同温度下的过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像。
根据不同温度下过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像，获取沿泵浦探针距离通过二维瞬态吸收显微图像的图像中心的不同泵浦探针延时时间的激子群体分布。如图13所示，为T＝43K时，沿泵浦探针距离通过二维瞬态吸收显微图像的图像中心的不同泵浦探针延时时间的激子群体分布。类似地，获取到不同温度下的沿泵浦探针距离通过二维瞬态吸收显微图像的图像中心的不同泵浦探针延时时间的激子群体分布。
根据激子群体分布获取不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线。图14是T＝43K时激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线。类似地，获取到不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线。
图16是本发明实施例不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线示意图。根据不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数。通过拟合不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测方法，通过利用飞秒瞬态吸收显微镜获取不同温度下过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像，获取沿泵浦探针距离通过二维瞬态吸收显微图像的图像中心的不同泵浦探针延时时间的激子群体分布，根据激子群体分布获取不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线，根据不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数，实现了临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数的获取。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测方法，所述根据所述不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数，包括：
通过如下公式拟合所述不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线中的实验值，获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数：
其中，x表示所述泵浦探针距离；t表示所述泵浦探针延时时间；n(x,t)表示泵浦探针距离为x，泵浦探针延时时间为t时的激子浓度；D表示所述激子扩散系数；m*表示激子的有效质量；表示约化普兰克常数；Td表示所述临界激子变性温度；T表示温度；u0表示由库伦散射产生的激子间相互作用能；V表示莫尔电势；τ表示层间激子寿命。
激子传输的均方位移表示为：
其中，nt为拟合n(x,t)的高斯函数的最大值，n0为拟合n(x,0)的高斯函数的最大值。
通过采集在不同温度下作为泵浦探针延迟时间的函数的数据，以定量地确定从经典激子气体到激子凝聚的量子转变。如图16所示，示出了不同温度T下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线。可以通过公式(1)拟合不同温度T下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线的实验值，得到临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测方法，通过公式拟合不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线中的实验值，实现了临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数的获取。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测方法，所述利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚，还包括：根据所述不同温度下的激子扩散系数绘制所述激子扩散系数和温度之间的关系曲线；根据所述激子扩散系数和温度之间的关系曲线，获取在温度大于及小于临界激子变性温度时所述激子扩散系数随温度的变化规律。
根据不同温度下的激子扩散系数绘制激子扩散系数和温度之间的关系曲线；根据激子扩散系数和温度之间的关系曲线，获取在温度大于及小于临界激子变性温度时激子扩散系数随温度的变化规律。
图17是本发明实施例激子扩散系数和温度的关系曲线示意图。图17显示了激子扩散系数作为温度的函数，结果显示随着温度的降低，激子经历了两种状态：首先，激子扩散系数随着温度的降低呈现线性下降，对应于典型的激子气体状态。而当温度低于临界温度(大约30K)时，激子被困于莫尔势的最小值，导致激子扩散系数突然下降，进入激子凝聚状态。
可以通过激子扩散系数的理论表达式对上述结果进行验证。激子扩散系数表示为：
其中，k0表示为一个常数系数，d约为0.95nm表示为单层WS2和WSe2之间的距离，aB表示激子的玻尔半径。μx表示减少的激子质量。
从公式(2)可以看出，Td为激子扩散系数D表达式的转折点。
图18是本发明实施例激子有效质量和激子质量之比与莫尔势的关系曲线示意图。如图18所示，横坐标V表示莫尔势，纵坐标m*/m表示激子有效质量和激子质量之比。对于莫尔势对激子凝聚的影响。莫尔势可以抑制激子传输来维持高激子密度，以获得约为30K高的简并温度。但是，反过来，理论研究表明，大的莫尔势通过调制激子的有效质量使其以指数级增长，极大地降低了简并温度。因此在研究TMDC异质结构中的激子凝聚物及其相关的超流体时，需要权衡莫尔势对激子传输和有效质量的影响。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测方法，通过根据不同温度下的激子扩散系数绘制激子扩散系数和温度之间的关系曲线，根据激子扩散系数和温度之间的关系曲线，获取在温度大于及小于临界激子变性温度时激子扩散系数随温度的变化规律，实现了激子扩散系数随温度的变化规律的获取。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测方法，利用飞秒瞬态吸收显微镜(TAM)技术，对二维材料异质结构区域暗态激子凝聚物的空间和时间演变过程进行成像研究，并进行不同温度下的二维和相应的三维TAM成像，从实验上证明激子的量子相变，并使用莫尔势对激子凝聚进行调制。通过时间和空间演变方法判断激子状态并对激子凝聚进行调制(可以通过改变莫尔势调节临界激子变性温度)，其关键是将TAM用于层间激子凝聚的成像技术，其特点是同时具备飞秒量级时间分辨率和纳米空间分辨率，将超快时间参数引入层间激子凝聚过程是本发明的特色。
需要说明的是，本实施例所给出的多个优选实施方式，在逻辑或结构相互不冲突的前提下，可以自由组合，本发明对此不做限定。
下面对本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测装置进行描述，下文描述的暗态激子凝聚检测装置与上文描述的暗态激子凝聚检测方法可相互对应参照。
图19是本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测装置的结构示意图。如图19所示，该装置包括：检测模块10用于：利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测装置，通过利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚，突破了普通PL光谱技术对暗态激子凝聚物的直接光学非活动性测量的限制，实现了暗态激子凝聚检测。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测装置，所述过渡金属硫族化合物异质结构包括二硫化钨/六方氮化硼/二硒化钨异质结构。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测装置，提出了利用二硫化钨/六方氮化硼/二硒化钨异质结构形成暗态激子凝聚并进行了可行性实验。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测装置，检测模块10在用于利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚时，具体用于：利用飞秒瞬态吸收显微镜获取设定温度下所述过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测装置，通过利用飞秒瞬态吸收显微镜获取设定温度下过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像，实现了暗激子的空间和时间演变进程的可视化。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测装置，检测模块10在用于利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚时，具体用于：利用飞秒瞬态吸收显微镜获取不同温度下所述过渡金属硫族化合物异质结构在同一泵浦探针延迟时间下的二维及三维瞬态吸收显微图像。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测装置，通过利用飞秒瞬态吸收显微镜获取不同温度下过渡金属硫族化合物异质结构在同一泵浦探针延迟时间下的二维及三维瞬态吸收显微图像，实现了温度和激子凝聚的量子相变关系的获取。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测装置，检测模块10在用于利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚时，具体用于：利用飞秒瞬态吸收显微镜获取不同温度下所述过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像；获取沿泵浦探针距离通过所述二维瞬态吸收显微图像的图像中心的不同泵浦探针延时时间的激子群体分布；根据所述激子群体分布获取不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线；根据所述不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测装置，通过利用飞秒瞬态吸收显微镜获取不同温度下过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像，获取沿泵浦探针距离通过二维瞬态吸收显微图像的图像中心的不同泵浦探针延时时间的激子群体分布，根据激子群体分布获取不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线，根据不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数，实现了临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数的获取。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测装置，检测模块10在用于根据所述不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数时，具体用于：通过如下公式拟合所述不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线中的实验值，获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数：
其中，x表示所述泵浦探针距离；t表示所述泵浦探针延时时间；n(x,t)表示泵浦探针距离为x，泵浦探针延时时间为t时的激子浓度；D表示所述激子扩散系数；m*表示激子的有效质量；表示约化普兰克常数；Td表示所述临界激子变性温度；T表示温度；u0表示由库伦散射产生的激子间相互作用能；V表示莫尔电势；τ表示层间激子寿命。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测装置，通过公式拟合不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线中的实验值，实现了临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数的获取。
根据本发明实施例提供的一种暗态激子凝聚检测装置，检测模块10在用于利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚时，还用于：根据所述不同温度下的激子扩散系数绘制所述激子扩散系数和温度之间的关系曲线；根据所述激子扩散系数和温度之间的关系曲线，获取在温度大于及小于临界激子变性温度时所述激子扩散系数随温度的变化规律。
本发明实施例提供的暗态激子凝聚检测装置，通过根据不同温度下的激子扩散系数绘制激子扩散系数和温度之间的关系曲线，根据激子扩散系数和温度之间的关系曲线，获取在温度大于及小于临界激子变性温度时激子扩散系数随温度的变化规律，实现了激子扩散系数随温度的变化规律的获取。
图20是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图20所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)2010、通信接口(Communications Interface)2020、存储器(memory)2030和通信总线2040，其中，处理器2010，通信接口2020，存储器2030通过通信总线2040完成相互间的通信。处理器2010可以调用存储器2030中的逻辑指令，以执行暗态激子凝聚检测方法，该方法包括：利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚。
此外，上述的存储器2030中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的暗态激子凝聚检测方法，该方法包括：利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚。
又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的暗态激子凝聚检测方法，该方法包括：利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的暗态激子凝聚。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种暗态激子凝聚检测方法，其特征在于，包括：
利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的激子凝聚；
所述过渡金属硫族化合物异质结构包括二硫化钨/六方氮化硼/二硒化钨异质结构；
其中，使用1.59eV的泵浦激光来激发二硒化钨中的电子，以使所述电子转移到二硫化钨的导带，形成层间激子；在不同的泵浦探针延迟时间，利用1.98eV的探针激光来追踪导带最小值中的层间激子动态。
2.根据权利要求1所述的暗态激子凝聚检测方法，其特征在于，所述利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的激子凝聚，包括：
利用飞秒瞬态吸收显微镜获取设定温度下所述过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像。
3.根据权利要求1所述的暗态激子凝聚检测方法，其特征在于，所述利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的激子凝聚，包括：
利用飞秒瞬态吸收显微镜获取不同温度下所述过渡金属硫族化合物异质结构在同一泵浦探针延迟时间下的二维及三维瞬态吸收显微图像。
4.根据权利要求1所述的暗态激子凝聚检测方法，其特征在于，所述利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的激子凝聚，包括：
利用飞秒瞬态吸收显微镜获取不同温度下所述过渡金属硫族化合物异质结构在不同泵浦探针延迟时间下的二维瞬态吸收显微图像；
获取通过所述二维瞬态吸收显微图像的图像中心的不同泵浦探针延时时间下关于泵浦探针距离的激子群体分布；
根据所述激子群体分布获取不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线；
根据所述不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数。
5.根据权利要求4所述的暗态激子凝聚检测方法，其特征在于，所述根据所述不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数，包括：
通过如下公式拟合所述不同温度下激子传输的均方位移和泵浦探针延时时间的关系曲线中的实验值，获取临界激子变性温度和不同温度下的激子扩散系数：
其中，x表示所述泵浦探针距离；t表示所述泵浦探针延时时间；n(x,t)表示泵浦探针距离为x，泵浦探针延时时间为t时的激子浓度；D表示所述激子扩散系数；m*表示激子的有效质量；表示约化普兰克常数；Td表示所述临界激子变性温度；T表示温度；u0表示由库伦散射产生的激子间相互作用能；V表示莫尔电势；τ表示层间激子寿命，/>表示激子传输的均方位移，nt为拟合n(x,t)的高斯函数的最大值，n0为拟合n(x,0)的高斯函数的最大值，k0表示为一个常数系数，d表示为单层二硫化坞和二硒化钨之间的距离，aB表示激子的玻尔半径，μx表示减少的激子质量。
6.根据权利要求4所述的暗态激子凝聚检测方法，其特征在于，所述利用飞秒瞬态吸收显微镜检测过渡金属硫族化合物异质结构中的激子凝聚，还包括：
根据所述不同温度下的激子扩散系数绘制所述激子扩散系数和温度之间的关系曲线；
根据所述激子扩散系数和温度之间的关系曲线，获取在温度大于及小于所述临界激子变性温度时所述激子扩散系数随温度的变化规律。
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| 二维过渡金属硫族化合物材料中激子的基本性质研究;李润泽;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础学科辑》(2021年第06期);全文 * |
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