[发明专利]一种指认二维各向异性晶体的晶轴和晶界的方法

说明书

本发明涉及一种指认二维各向异性晶体的晶轴和晶界的方法，采用单偏光系统与旋转样品相结合研究各向异性晶体的方法，即角分辨偏振光学显微镜(ARPOM)成像法，通过观察不同旋转角度的光学照片的明/暗变化指认晶界，通过绘制衬度值随旋转角度变化的极坐标图指认晶轴，该方法能够快速、准确的指认二维各向异性晶体的晶轴和晶界，且可以保证视野中的光亮度不受其他因素的干扰，同时也解决了光学系统中二向色镜等对不同偏振光响应差异的问题，且不会对样品造成损伤。

技术领域

本发明涉及电子及光电技术领域，尤其涉及一种指认二维各向异性晶体的晶轴和晶界的方法。

背景技术

自2004年石墨烯发现以来，二维材料逐渐进入人们的视野，其不同于块体材料的新颖特性引起了人们的广泛关注。二维层状各向异性材料是二维材料家族中一类较为特殊的材料，如黑磷(BP)、二硫化铼(ReS₂)以及半金属的二碲化钼(1T'MoTe₂)等，它们在力、热、光、电等性质方面都表现出明显的面内各向异性，因此其在各向异性光电器件及纳米光学元件方面都具有潜在的应用。

目前，用于指认二维各向异性材料的方法主要包括高分辨透射电子成像(HRTEM)和角分辨偏振拉曼(ARPRS)两种。高分辨透射电子成像法所需样品需要经过繁杂的制样过程，且成像过程较为复杂。角分辨偏振拉曼法耗时较长，对样品的稳定性要求较高，检测范围较小。总之，这两种方法都具有耗时长，会造成一定的样品损伤等缺点。

臧剑锋等人公开了使用拉曼光谱判断二位各向异性晶体的的层数、层间堆叠方式、晶界、缺陷以及应变效应等性质(参见文献“二维原子晶体材料中的各向异性研究概述”，臧剑锋，童磊，叶镭，喻研，材料导报A，2017年5月(A)第31卷第5期)，其测试结果准确，但是耗时较长，并且可能会对样品造成一定的损伤。

Nannan Mao等人公开了晶格取向的拉曼光谱法鉴定方法(参见文献“LatticeVibration and Raman Scattering in Anisotropic Black Phosphorus Crystals”，small methods，Nannan Mao et al.，DOI：10.1002/smtd.201700409)，该方法能够准确的确认晶格取向，但是操作复杂，耗时较长，且可能会对样品造成损伤。

CN108398386A公开了一种面内各向异性晶体材料晶轴定向方法及设备，包括：步骤A：在被测晶体的被测表面上设置基准方位线；步骤B：利用偏振光照射被测晶体的被测表面并接收反射光；步骤C：改变偏振光的偏振角度，利用不同偏振角度下的反射光强度计算不同偏振角度下的反射差分信号强度；步骤D：利用曲线对不同偏振角度下的反射差分信号强度进行拟合；以及步骤E：根据拟合曲线得出晶轴方向与基准方位线之间的夹角。该发明提供的面内各向异性晶体晶轴定向方法及设备将光学反射差分技术用于晶轴方向的确定，能够有效缓解现有技术中的晶轴定向方法测试流程复杂，精度低，使用条件严格的技术问题。但是其中包括繁琐的计算过程，流程仍较为复杂。

因此，本领域亟待研究一种指认二维各向异性晶体的晶界和晶轴的方法，操作简单且不损伤样品。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种指认二维各向异性晶体的晶轴的方法。所述方法测试结果准确、操作简单、耗时短，且不会对样品造成损伤。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种指认二维各向异性晶体的晶轴的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将生长在基底上的二维各向异性晶体样品以固定间隔角度旋转至少180°，同时使用偏振光学显微镜拍摄得到晶体在不同旋转角度下的光学照片；