▲Alexander Holleitner教授、Christoph Kastl博士和Elmar Mitterreiter在原子极限下举行HIM光刻。。。。。。

Alexander Holleitner教授及其团队来自德国慕尼黑工业大学Walter Schottky研究所（WSI）下属的纳米手艺和纳米质料研究中心。。。。。。正如该所名称所示，，，，，，，，其研究偏向是纳米质料领域的二维半导体和拓扑量子质料。。。。。。该团队主要关注纳米级电路在光电和光伏特征以及通讯和信息手艺领域的应用。。。。。。为此，，，，，，，，他们主要研究纳米级结构以及质料的原子级使用和视察。。。。。。

据Nature Communications和Nano Letters上最新揭晓的文章报道，，，，，，，，Holleitner教授和Finley教授率领的WSI团队使用蔡司氦离子显微镜，，，，，，，，蔡司显微镜在二维半导体质料二硫化钼（MoS2）中全心设计了原子缺陷。。。。。。关于他们的研究，，，，，，，，我们采访了Holleitner教授和Elmar Mitterreiter——该团队的成员之一、同时也是该系列文章的配相助者。。。。。。台式扫描电镜

是什么科学问题促使您开展这项研究？？？？？？？？

蔡司显微镜量子手艺的主要性日益凸显。。。。。。为了探索信息手艺的最小单位、追求合适量子手艺的基质质料，，，，，，，，人们开展了深入普遍的研究。。。。。。在这个历程中，，，，，，，，我们急需一种易调解、快速且高细密度的纳米图案加工手艺，，，，，，，，从而在合适的质料中建设最小的功效单位。。。。。。二维质料不但具有奇异的电子和光学性子，，，，，，，，还可以提供平面外（out-of-plane）偏向上的量子限制或限域效应，，，，，，，，堪称是基质质料的理想选择。。。。。。在此基础上，，，，，，，，我们提出了这样一个问题：怎样在二维质料（如MoS2）中实现原子级别的功效化？？？？？？？？例如，，，，，，，，怎样在大规模应用中细密构建具有光学活性的原子缺陷？？？？？？？？在加工和应用历程中的现实物理历程又是什么？？？？？？？？

蔡司氦离子显微镜（HIM）是怎样实现上述事情的？？？？？？？？

▲使用氦离子显微镜（HIM）对二维质料举行高区分率图案加工。。。。。。此图展示了氦离子束（红色）照射下的单层二硫化钼以及使用扫描隧道显微镜（STM）举行后续研究。。。。。。

蔡司显微镜基于二维质料自己的特质，，，，，，，，对其的纳米级加工就需要很高的外貌迅速度。。。。。。别的，，，，，，，，潜在的工业界应用还需要4466.com加工工艺能知足高精度、可扩展和快速图案加工的要求。。。。。。

蔡司氦离子显微镜（HIM）正是集所需的种种特征于一身的解决计划。。。。。。关于本实验中使用的MoS2二维质料，，，，，，，，氦离子与MoS2在亚纳米标准上相互作用，，，，，，，，以极高的细密度准确地去除MoS2基质晶体中的单个原子。。。。。。

▲使用氦离子显微镜举行图案加工处置惩罚。。。。。。左图：绿线代表所需加工的间距为20 nm的线形图案。。。。。。右图：使用扫描隧道显微镜（STM）剖析获得的单层二硫化钼的线形图案。。。。。。从效果中我们可以看到线条的间距为所设计的20 nm，，，，，，，，同时我们也发明每条线的平均宽度约为8 nm。。。。。。STM的丈量是在美国伯克利的Molecular Foundry与Bruno Schuler和Alex Weber-Bargioni配合完成的。。。。。。

您取得的主要效果是什么？？？？？？？？其中是否有出人意料或特殊振奋人心的效果？？？？？？？？

使用氦离子显微镜（HIM）（点击审查），，，，，，，，我们能够在二维 MoS2中定点精度在10nm以内空间规模内构建差别类型的晶格缺陷。。。。。。我们将该精度与氦离子入射离子束直径（＜1 nm）举行较量后发明，，，，，，，，爆发晶格缺陷的精度主要受来自支持质料的背散射离子的限制。。。。。。在进一步的研究中，，，，，，，，我们确认了最常泛起的晶格缺陷的种类——硫原子空位。。。。。。这种空位可以作为单光子发射源，，，，，，，，从而被用于量子通讯或其他领域。。。。。。

▲在牢靠剂量的氦离子照射下测得的二硫化钼扫描隧道显微镜（STM）图像。。。。。。如图所示，，，，，，，，氦离子轰击诱发四种类型的缺陷（标记为I-IV）。。。。。。别的，，，，，，，，带电荷的晶格缺陷在图像中泛起差别的玄色圆环。。。。。。

资料泉源：E. Mitterreiter et al. Nano Letters 2020。。。。。。

该研究有哪些潜在应用？？？？？？？？

以高精度大规模地构建原子缺陷可以实现多种差别的应用。。。。。。好比上述的单光子发射在诸大批子手艺应用中都起到至关主要的作用。。。。。。我们还发明某些氦离子诱发的缺陷也具有催化活性，，，，，，，，可用于将水剖析为氢和氧。。。。。。该历程可以用于可一连清洁能源的供应。。。。。。台式扫描电镜

从更普遍的层面上来看，，，，，，，，高精度的蔡司氦离子显微镜（HIM）加工功效能实现固态物理学科研职员几十年来求之不得的微纳操作。。。。。。

▲左图：所需氦离子加工的单层二硫化钼的光学显微镜图像。。。。。。白色方块体现需要牢靠剂量氦离子照射的区域，，，，，，，，白色圆圈体现需要HIM的氦离子束诱发的单点缺陷。。。。。。右图：玄色矩形（左）相对应的HIM照射区域的光致发光图。。。。。。玄色区域体现不保存缺陷致发光，，，，，，，，绿色和蓝色区域体现保存缺陷致发光。。。。。。如图所示，，，，，，，，与缺陷有关的发光位置与氦离子诱发缺陷的空间位置完全一致。。。。。。

丈量数据由K. Barthelmi和L. Sigl（TUM）提供。。。。。。台式扫描电镜

您对下一步的研究偏向有何想法？？？？？？？？台式扫描电镜

接下来，，，，，，，，蔡司显微镜我们会更深入地探索氦离子形成的单光子发射源。。。。。。我们需要周全相识诱导单光子发射的现实物理历程，，，，，，，，从而更好地控制并将其运用于种种量子手艺，，，，，，，，好比量子通讯中的光子纠缠。。。。。。我们现在尚处于第二次量子革命的起步阶段，，，，，，，，要完全明确和控制这些量子征象，，，，，，，，尚有很长的路要走。。。。。。

参考文献：

- Atomistic positioning of defects in helium ion treated single layer MoS2. Nano Letters

- Atomistic defects as single-photon emitters in atomically thin MoS2. APL Perspective

- Scalable single-photon sources in atomically thin MoS2. arXivLabs

- Site-selectively generated photon emitters in monolayer MoS2 via local helium ion irradiation. Nature Communications