宾夕法尼亚州立大学沃尔特·米尔斯 激光束(黄色)反射2D材料(橙色)，突出原子晶格中的晶界缺陷
学分:磁共振成像/宾夕法尼亚州立大学 为了进一步缩小电子器件并降低能耗，半导体行业对使用二维材料很感兴趣，但制造商需要一种快速准确的方法来检测这些材料中的缺陷，以确定该材料是否适合器件制造
现在，一组研究人员开发了一种技术，可以快速、灵敏地表征二维材料中的缺陷
二维材料是原子级薄的，最著名的是石墨烯，一层单原子厚的碳原子
“人们一直在努力使这些二维材料没有缺陷，”莫里西奥·特罗内斯说
宾夕法尼亚州立大学威拉曼物理学教授
“这是最终目标
我们希望在一个四英寸的晶片上有一个二维材料，至少有可接受数量的缺陷，但你想快速评估它
" 代表宾夕法尼亚州立大学、东北大学、莱斯大学和巴西联邦米纳斯吉拉斯大学的研究人员的解决方案是使用激光结合二次谐波产生，这种现象是照射在材料上的光的频率是原始频率的两倍
他们增加了暗场成像，这是一种滤除外来光线的技术，这样缺陷就能穿透
据研究人员称，这是首次使用暗场成像，它提供的亮度是标准明场成像方法的三倍，使人们有可能看到以前看不见的缺陷类型
莱安德罗·马拉德是《纳米快报》最近一篇论文的资深作者，也是米纳斯吉拉斯联邦大学的教授，他说:“由于二维材料不同颗粒之间的干涉效应，通常使用的亮场二次谐波产生法的缺陷定位和识别是有限的。”
“在这项工作中，我们已经表明，通过使用暗场SHG，我们消除了干扰效应，揭示了二维半导体材料的晶界和边缘
这种新技术具有良好的空间分辨率，可以对大面积样品成像，用于监测工业规模生产的材料质量
" 文森特·H
宾夕法尼亚州立大学物理学、材料科学与工程和化学杰出教授克雷斯皮补充道:“晶体是由原子组成的，所以晶体中的缺陷——原子错放的地方——也是原子大小
克雷斯皮说:“通常，使用电子束进行显微镜检查的强大、昂贵和缓慢的实验探针需要辨别材料中如此细微的细节。”
“在这里，我们使用了一种快速、便捷的光学方法，它只提取出源自缺陷本身的信号，从而快速、可靠地发现二维材料是如何由不同方向的晶粒缝合在一起的
" 另一位合著者将这项技术比作在满是零的页面上找到一个特定的零
宾夕法尼亚州立大学材料研究所的助理研究教授王远希说:“在黑暗中，所有的零都是不可见的，因此只有有缺陷的零才显得突出。”
Terrones表示，半导体行业希望有能力检查生产线上的缺陷，但二维材料可能会在用于电子产品之前用于传感器
由于二维材料具有灵活性，可以整合到非常小的空间中，因此它们非常适合智能手表或智能手机中的多个传感器，以及无数其他需要小型灵活传感器的地方
“下一步将是改进实验设置，以绘制零维缺陷(例如原子空位)，并将其扩展到其他具有不同电子和结构特性的二维材料，”第一作者布鲁诺·卡瓦略(Bruno Carvalho)说，他曾是Terrones团队的访问学者。
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