[发明专利]一种圆偏振光电流区分二维Bi2O2Se表面极性的方法

权利要求书

1.一种圆偏振光电流区分二维Bi₂O₂Se表面极性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：通过化学气相沉积法在管式炉中的衬底上生长Bi₂O₂Se纳米片；

步骤S2：通过紫外光刻和热蒸发技术在纳米片上制作接触电极，并在距离纳米片设定距离的位置制作栅电极；

步骤S3：在衬底上设置环形支架，从而在纳米片表面形成凹槽，凹槽覆盖整个纳米片和部分栅电极，在凹槽中加入离子液体并盖上盖玻片进行封装，形成测试结构；离子液体同时覆盖整个纳米片表面并与栅电极接触，栅电极通过离子液体对纳米片表面施加栅压；

步骤S4：搭建实验光路：激光光源发出激光，依次通过斩波器、光学衰减片、起偏器和四分之一波片；偏振光经过透镜聚焦，照射在测试结构的纳米片上，形成光斑；通过微距摄像头对准光斑位置，使其完全覆盖纳米片；

步骤S5：将接触电极收集的光电流输入前置放大器，再由前置放大器输入锁相放大器，锁相放大器信号进入数据采集卡并由计算机采集；通过静电计施加栅极电压，静电计与前置放大器共地；

步骤S6：在室温下测试Bi₂O₂Se纳米片中光电流随四分之一波片转角的变化曲线，并提取圆偏振光电流C值；

步骤S7：施加0～-2V的栅极电压，栅压每增加设定值重复一次步骤S6，并记录所提取的C值，观察C的大小随栅压的变化趋势；若C值随栅压增大而线性增大，说明Bi₂O₂Se的初始表面极性为Bi原子截止，其初始表面带正电；若C值随栅压先减小至0，反号后继续反向增大，则说明Bi₂O₂Se的初始表面极性为Se原子截止，其初始表面带负电。

2.根据权利要求1所述的一种圆偏振光电流区分二维Bi₂O₂Se表面极性的方法，其特征在于，所述步骤S1中，Bi₂O₂Se纳米片为单晶结构，且厚度在5～50纳米之间。

3.根据权利要求1所述的一种圆偏振光电流区分二维Bi₂O₂Se表面极性的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述环形支架为聚碳酸酯支架，所述聚碳酸酯支架与衬底之间通过环氧树脂进行密封，所述聚碳酸酯支架与盖玻片之间也通过环氧树脂进行封装，以实现整个测试结构的密封。

4.根据权利要求1所述的一种圆偏振光电流区分二维Bi₂O₂Se表面极性的方法，其特征在于，所述步骤S4中，激光光源采用二极管泵浦固体激光器，其波长为1064nm。

5.根据权利要求1所述的一种圆偏振光电流区分二维Bi₂O₂Se表面极性的方法，其特征在于，所述步骤S4中，激光功率为100mW，光斑的直径小于100μm，激光由x-z平面入射，入射角为30°，在x方向测量光电流；起偏器的偏振方向与水平面呈45°，斩波器的频率设置为229Hz。

6.根据权利要求1所述的一种圆偏振光电流区分二维Bi₂O₂Se表面极性的方法，其特征在于，所述步骤S5中，锁相放大器的参考频率为229Hz，与斩波器一致。

7.根据权利要求1所述的一种圆偏振光电流区分二维Bi₂O₂Se表面极性的方法，其特征在于，所述步骤S6中，在室温下测得Bi₂O₂Se纳米片中光电流随四分之一波片转角的变化曲线，通过以下唯象公式提取圆偏振光电流；

其中，表示圆偏振光电流HDPC诱导的分量；项和来源于线偏振光致电流效应和线偏振光子拖曳效应诱导的光电流分量；J₀表示与偏振无关的光电流分量，由线偏振光伏效应、光子拖曳效应、热电效应、光伏效应和丹倍效应诱导产生；通过拟合，得到圆偏振光电流C。

8.根据权利要求1所述的一种圆偏振光电流区分二维Bi₂O₂Se表面极性的方法，其特征在于，所述步骤S7中，用于施加栅压的为离子液体栅而非固体介电层。