[发明专利]一种圆偏振光电流区分二维Bi2O2Se表面极性的方法

说明书

本发明涉及一种圆偏振光电流区分二维Bisubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;Se表面极性的方法，该方法通过测试Bisubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;Se纳米片的圆偏振光电流随离子液体栅压的变化趋势，可简单区分二维Bisubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;Se表面极性；若圆偏振光电流随栅压增大而线性增大，说明Bisubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;Se的初始表面极性为Bi原子截止，其初始表面带正电；若圆偏振光电流幅值随栅压先减小至0，反号后继续反向增大，则说明Bisubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;Se的初始表面极性为Se原子截止，其初始表面带负电。该方法测量准确，简单易行，对样品表面没有破坏，广泛适用于表面具有极性且存在自旋轨道耦合的材料。

技术领域

本发明涉及自旋电子学领域，尤其涉及一种圆偏振光电流区分二维Bi₂O₂Se表面极性的方法。

背景技术

Bi₂O₂Se作为一种高迁移率的层状二维材料，具有合适的带隙、特大的光响应率与超快的响应速度，在光电器件领域具有优异的发展潜力。并且，其表现出超高的水氧稳定性，在实际应用中具有很大优势。此外，通过低温磁输运测量，发现Bi₂O₂Se中存在强自旋轨道耦合效应，这一发现为Bi₂O₂Se在自旋电子学和自旋光电器件领域的研究打下基础。

Bi₂O₂Se是一种典型的层状氧化硫族化合物。其晶体结构由交替补偿的阳离子(Bi₂O₂)_n²ⁿ⁺和阴离子(Se)_n^2n-交替堆积组成，以弱静电相互作用保持层状结构。在二维Bi₂O₂Se的生长过程中，其发展模式为逐层生长，使得最外层表面或为带正电的Bi层截止，或为带负电的Se层截止，这为Bi₂O₂Se表面引入不同的表面极性。相反的表面极性引起不同方向的表面能带弯曲，并在带隙之间引入了不同形式的Rashba型表面态，并且其Rashba自旋轨道耦合系数相反，使得两种表面截止类型的Bi₂O₂Se具有不同的表面电子能带结构，并且其产生的圆偏振光电流方向相反。由于在Bi₂O₂Se的表面生长过程中，截止类型是随机的，判断其表面截止类型成为一个难点，并对Bi₂O₂Se在自旋电子学的研究中带来了挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆偏振光电流区分二维Bi₂O₂Se表面极性的方法，该方法测量准确，简单易行，适用范围广。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种圆偏振光电流区分二维Bi₂O₂Se表面极性的方法，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；