Spectroscopische micro-ellipsometer onthult diktemetingen op atomair niveau van 2D-materialen

Tweedimensionale (2D) materiaalvlokken bestaan ​​uit enkele tot enkele atomaire lagen, waardoor ze buitengewone kwantumeigenschappen krijgen die niet worden waargenomen in alledaagse materialen. Als gevolg hiervan hebben deze materialen een enorm potentieel voor zowel industriële toepassingen als geavanceerd onderzoek.

Van oudsher is ellipsometrie een algemeen toegepaste optische techniek voor niet-invasieve meting van dunne filmdiktes. Commerciële ellipsometers hebben echter te maken met beperkingen als het gaat om het meten van gebieden kleiner dan 50-60 micron, terwijl 2D-schilfers vaak laterale afmetingen hebben van slechts enkele micron.

Om deze belangrijke uitdaging aan te gaan, hebben prof. Ronen Rapaport en Ralfy Kenaz van de Hebreeuwse Universiteit een systeem en methode ontwikkeld en gepatenteerd voor een microscoop-geïntegreerde ellipsometer, namelijk de spectroscopische micro-ellipsometer (SME).

Dit geavanceerde instrument maakt snelle en nauwkeurige metingen op atomair niveau mogelijk van dunne filmdiktes in extreem kleine gebieden, tot slechts 2 micron breed binnen enkele seconden. De uitzonderlijke prestaties van het instrument zijn al gevalideerd in een aparte publicatie, wat de geloofwaardigheid en betrouwbaarheid bevestigt.

In een recente publicatie in het tijdschrift ACS Nano, De onderzoekers van de Hebreeuwse Universiteit gebruikten deze innovatieve micro-ellipsometer om het moderne wetenschappelijke raadsel van het meten en in kaart brengen van de dikte van atomair dunne 2D-materiaalvlokken aan te pakken. De bevindingen tonen ondubbelzinnig het vermogen van de micro-ellipsometer aan om met succes de diktes van verschillende 2D-materiaalvlokken te meten en in kaart te brengen, waardoor het aantal atomaire lagen kan worden bepaald.

De implicaties van dit onderzoek strekken zich uit tot een groot aantal industrieën en onderzoeksgebieden die zich bezighouden met microstructuren en maken de weg vrij voor zeer nauwkeurig optisch onderzoek van microstructuren, waardoor deuren worden geopend voor technologische vooruitgang en wetenschappelijke verkenning. Door de toepassing van de gevestigde en zeer gevoelige ellipsometrietechniek op microstructuren te introduceren, presenteert dit onderzoek een nieuw en onschatbaar systeem voor zowel onderzoekers als industrieën.

De spectroscopische micro-ellipsometer kan in de dunne-filmindustrie worden gebruikt voor kwaliteitscontrole van wafers, voor het karakteriseren van 2D-apparaten en metamaterialen op nanoschaal en voor het onderzoeken van de kristalstructuur van nanodeeltjes naast vele andere mogelijke toepassingen.