激光驱动光源（LDLS）在材料科学领域的应用
激光驱动光源（LDLS）在材料科学领域的应用
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Energetiq Technology是一家超亮宽带光源的开发商和制造商，用于生命和材料科学，半导体制造和研发领域的各种先进应用。Energetiq的激光驱动光源（LDLS）基于革命性的技术，可在整个光谱中产生高亮度，具有高可靠性和长寿命。
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● 超宽光谱范围（170 nm-2500 nm）
● 小等离子体光点（~100 μm）
● 超高亮度
● 出色的空间稳定性和强度稳定性
● 长使用寿命超过10000小时
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高性能分析光谱学在材料科学中广泛应用于分析复杂材料的分子组成或表征基于新材料和新工艺的光学性能。为了实现最精确的分析，需要覆盖从最深的紫外线到可见光和近红外的波长范围。传统上，使用了氘灯和卤钨灯的组合。这些灯的工作寿命短，亮度低，光谱范围有限。Energetiq的EQ-99X和EQ-77激光驱动光源在整个光谱范围内提供更高的亮度，从170 nm到2500 nm （UV-Vis-NIR）和更长的寿命数量级，使新型仪器能够以高精度和高效率分析尺寸更小，密度更高的样品。
法国马赛菲涅耳研究所的研究人员使用EQ-99X来表征用于将发射的卫星仪器的复杂光学干涉滤光片的性能，他们设计和制造这些滤光片，以满足在选定光谱带内的高传输要求，对所有剩余部分的极佳抑制，以及滤光片区域内传输特性的空间均匀性。LDLS的宽带输出，结合其独特的高亮度，空间和时间通量稳定性，可以有效的对滤光片进行表征以及在整个滤光片孔径的光谱传输的空间分辨均匀性测量。
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图1
左：滤波器的理论传输与实验传输的对比（绿色实线为实验数据）理论数据用红色虚线表示）；
右：光谱透过滤光片孔径区域的空间均匀性。
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纳米材料正在几乎所有可以想象到的领域产生新颖而深远的影响。由于其卓越的亮度和稳定性，Energetiq的LDLS已被证明是表征各种纳米材料类型的有价值和灵活的工具，包括但不限于单层，纳米线和纳米颗粒。LDLS支持并增强了表征新型光电探测器、太阳能电池、等离子体器件、光催化材料等的物理和光电子特性的各种技术。
例如，华中科技大学的研究人员使用EQ-77 LDLS来照亮他们用二维SnSe2/MoS2层状异质结构制造的光电探测器。即使其宽带输出经过滤波以提供所需的窄带500 nm照明，EQ-77也能提供卓越的功率密度、均匀性和稳定性，用于表征这些光电探测器所需的精确测量。如下图所示，他们能够在4.51 mW/cm2的500nm照明下展示出令人印象深刻的9.1 x 103 A/W的光响应性，比仅基于MoS2的光电探测器高出2个数量级。
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图2
（a）光照射下SnSe2 /MoS2异质结构光电探测器界面电荷转移示意图；
（b）暗光和500 nm光照下SnSe2 /MoS2异质结构的I-V曲线。插图:设备光学图像，比例尺 = 5 µm；
（c） 500 nm光照下光电探测器随时间的光响应；
（d） 500 nm偏置1 v光照射下光电探测器的光响应随光照强度的变化。
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材料科学中的表面科学技术，如光发射电子显微镜（PEEM），可以利用像EQ-77这样的LDLS光源的高亮度和深紫外输出。在PEEM应用中要求具有高光子能量以及短波长，光必须聚焦到样品上的一个小点，直径可能为100 μm。通常这要求光源必须通过PEEM仪器中的真空窗，同时可以实现显著的工作距离。传统的氙气（Xe）和汞（Hg）电弧源在200 nm波长范围内的输出很低，而且它们的大等离子体尺寸使得在样品上对光源成像的效率很低。相比之下，EQ-77中~150 μm直径的高亮度等离子体即使在较长的工作距离下也可以直接有效地对样品上的区域进行照射。短波长的高输出，通常选择从宽带LDLS频谱窄带通滤波器，已被证明可以产生具有显著的强度和对比度的PEEM图像。
例如，华中科技大学的研究人员使用EQ-77 LDLS来照亮他们用二维SnSe2/MoS2层状异质结构制造的光电探测器。即使其宽带输出经过滤波以提供所需的窄带500 nm照明，EQ-77也能提供卓越的功率密度、均匀性和稳定性，用于表征这些光电探测器所需的精确测量。如下图所示，他们能够在4.51 mW/cm2的500nm照明下展示出令人印象深刻的9.1 x 103 A/W的光响应性，比仅基于MoS2的光电探测器高出2个数量级。
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图3
图3显示的前两幅图像分别是hg弧灯和EQ-77在254 nm下的结果。在这两张图片之间，很明显EQ-77提供了更大的对比度相比传统的氢弧灯；第二组图片是EQ-77在214 nm和193 nm的图片，而在这些波长下使用传统hg弧灯的PEEM产生的图像对比度为零，难以区分。
EQ-77是一种卓越的PEEM光源，与传统光源相比，由于其极高的亮度输出和非常小的等离子体尺寸，当聚焦到一个小点上时，用户可以获得更高质量的结果。
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 Begou, T., Krol, H., Stojcevski, D. et al. Complex optical interference filters with stress compensation for space applications. CEAS Space J （2017）.
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Xing & Zhou, Nan & Li, Chao & Song, Hongyue & Zhang, Qi & Hu, Xiaozong & Gan, Lin & Li, Huiqiao & Lü, Jing-Tao & Luo, Jun & Xiong, Jie & Zhai, Tianyou. （2017）. Vertical heterostructures based on SnSe2 /MoS2 for high performance photodetectors. 2D Materials. 4. 025048. 10.1088/2053-1583/aa6422
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Thank Gary Hembree and Robert Nemanich of Arizona State University Department of physics for their collaboration on this project and for providing the images.
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