一种基于光谱法判断二维铁弹材料的畴取向以及局域光学各向异性的调控方法

本发明涉及二维纳米材料表征与畴结构调控。

背景技术：

1、二维材料由于独特的结构特性表现出新颖的物理化学性质，被广泛应用于电子和光电子领域。此外，由于二维材料表面无悬键，可将不同的二维材料堆垛构成范德华异质结构，利用界面处的电荷转移和能带排列进一步扩宽二维材料的功能性。

2、铁弹材料是一类重要的功能材料，在外加应变下存在着畴结构的变化以及应变消失后畴结构的自发回复。铁弹材料在微纳器件、力学传感器和光电探测器等方面具有广泛的应用前景。同时，畴与畴之间存在着自发应变以及孪晶的取向关系也能够作为研究平台来研究载流子的生成、迁移以及扩散动力学。基于这一材料的优异性质，科研工作者发展出了多种表征方法和调控手段对铁弹材料中的畴结构进行表征与调控。然而，二维铁弹材料难以通过透射电子显微镜等微观的表征方法表征畴取向，传统的铁弹畴调制方法由于过于不均匀的应变也难以在机械剥离的二维材料中得到控制。

技术实现思路

1、本发明是要解决目前二维铁弹材料难以通过透射电子显微镜等微观的表征方法表征畴取向，传统的铁弹畴调制方法由于过于不均匀的应变也难以在机械剥离的二维材料中得到控制的技术问题，而提供一种基于光谱法判断二维铁弹材料的畴取向以及局域光学各向异性的调控方法。

2、本发明的基于光谱法判断二维铁弹材料的畴取向以及局域光学各向异性的调控方法是按以下步骤进行的：

3、将二维铁弹材料置于通过偏振光显微镜引入的激光下，在收集拉曼信号端的前面增加一个偏振方向可调的偏振片，旋转二维铁弹材料进行自转收集不同旋转角度的拉曼信号，通过拉曼信号的强度变化规律判断二维铁弹材料中畴的取向，并通过外加应变调控二维铁弹材料中的畴结构。

4、本发明中基于光谱法判断二维铁弹材料中铁弹畴取向和调控的方法原理为：铁弹材料中不同区域的晶格取向不同，因此不同区域的拉曼光谱的变化规律存在差别，固定入射光与偏振片角度后，通过旋转二维铁弹材料的角度，二维铁弹材料的每一部分畴区域发生周期性取向变化，通过比较不同畴区域的变化规律的相位差别就可以得到二维铁弹材料中不同畴区域的取向；同时，铁弹材料中的畴结构存在内部应变，通过外加应变改变其内部应变场的分布就可以改变铁弹材料中畴的分布。

5、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

6、本发明采用偏振拉曼光谱技术，通过二维铁弹材料不同畴区域的拉曼峰的强度与二维铁弹材料旋转角度的关系，可以有效判断出二维铁弹材料中的铁弹畴的取向，并通过外加应变的方式改变二维铁弹材料中的畴结构。本发明的方法对设备条件的要求较低，操作流程简单，调控效果显著，是一种无损判断二维铁弹材料中畴的取向并实现有效调控的方法。

技术特征：

1.一种基于光谱法判断二维铁弹材料的畴取向以及局域光学各向异性的调控方法，其特征在于基于光谱法判断二维铁弹材料的畴取向以及局域光学各向异性的调控方法是按以下步骤进行的：

2.根据权利要求1所述的一种基于光谱法判断二维铁弹材料的畴取向以及局域光学各向异性的调控方法，其特征在于二维铁弹材料每次旋转角度为10°～40°，偏振片的起偏方向与激光的偏振方向相同。

3.根据权利要求1所述的一种基于光谱法判断二维铁弹材料的畴取向以及局域光学各向异性的调控方法，其特征在于外加应变通过弯曲柔性基底施加到二维铁弹材料上。

4.根据权利要求1所述的一种基于光谱法判断二维铁弹材料的畴取向以及局域光学各向异性的调控方法，其特征在于所述的二维铁弹材料为wo2i2。

5.根据权利要求3所述的一种基于光谱法判断二维铁弹材料的畴取向以及局域光学各向异性的调控方法，其特征在于所述的柔性基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)，聚对苯二甲酸乙二醇酯的厚度200μm。

6.根据权利要求1所述的一种基于光谱法判断二维铁弹材料的畴取向以及局域光学各向异性的调控方法，其特征在于拉曼光谱检测中所用的光源为半导体激光器，激光功率为50mw，波长为532nm。

7.根据权利要求1所述的一种基于光谱法判断二维铁弹材料的畴取向以及局域光学各向异性的调控方法，其特征在于通过偏振光显微镜判断外加应变后二维铁弹材料中畴结构。

8.根据权利要求1所述的一种基于光谱法判断二维铁弹材料的畴取向以及局域光学各向异性的调控方法，其特征在于所述的二维铁弹材料是通过机械剥离制备得到的。

9.根据权利要求1所述的一种基于光谱法判断二维铁弹材料的畴取向以及局域光学各向异性的调控方法，其特征在于拉曼光谱强度的变化规律根据公式i＝|eires|2计算，其中ei与es分别为入射光与出射光的琼斯矢量，r为拉曼光谱中对应峰的拉曼张量。

10.根据权利要求1所述的一种基于光谱法判断二维铁弹材料的畴取向以及局域光学各向异性的调控方法，其特征在于二维铁弹材料放在样品旋转台上。

技术总结
一种基于光谱法判断二维铁弹材料的畴取向以及局域光学各向异性的调控方法，涉及二维纳米材料表征与畴结构调控技术领域。本发明是要解决目前二维铁弹材料难以通过透射电子显微镜等微观的表征方法表征畴取向，传统的铁弹畴调制方法由于过于不均匀的应变也难以在机械剥离的二维材料中得到控制的技术问题。本发明将二维铁弹材料置于通过偏振光显微镜引入的激光下，在收集拉曼信号端增加一个偏振方向可调的偏振片，旋转样品收集不同旋转角度的拉曼信号，通过拉曼信号的强度变化规律判断二维铁弹材料的畴取向，并通过外加应变调控二维铁弹材料中畴的分布。本发明是一种无损判断二维铁弹材料中畴的取向并实现有效调控的方法。

技术研发人员：李洋,伏捷瑞,赵守鑫,徐成彦,甄良
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12