α-MoO3是一种典型的层状半导体过渡金属氧化物, 其独特的电子结构和晶格结构使其近些年来被广泛研究。相比于体相α-MoO3, α-MoO3薄膜因二维几何限制而具有优异的光学、电学和力学性质。然而, 单层无缺陷的α-MoO3薄膜的外延生长迄今尚未实现。本研究在超高真空条件下使用分子束外延技术, 首次在高定向热解石墨(HOPG)上范德瓦耳斯外延制备了单层无缺陷的半导体α-MoO3薄膜, 并通过氢气还原的方法产生线型缺陷, 使用扫描隧道显微镜研究了完整单层薄膜及缺陷处的形貌结构和表观能隙。结果表明: 通过精确控制衬底温度可以在HOPG衬底上制备出高质量单层α-MoO3薄膜; 薄膜厚度和单胞大小均符合单层α-MoO3特征, 扫描隧道谱显示其表观能隙为1.7 eV; 所生长薄膜的高质量可以通过衬底HOPG的摩尔纹进一步证实。通过引入氢气可以在薄膜表面获得与摩尔纹方向垂直的明亮线缺陷, 缺陷处的局域表观能隙为0.4 eV, 即在一个整体为宽表观能隙的半导体材料中间实现了局部的具有窄表观能隙的通道。

脉冲激光烧蚀高定向热解石墨(HOPG)是制备富勒烯、碳纳米管等碳纳米材料的重要方法之一。研究和认识飞秒脉冲激光烧蚀高定向热解石墨的超快物理过程，可以为探索飞秒激光烧蚀制备各种碳纳米材料提供重要的实验和理论基础。利用抽运探测技术记录了0.33~20 J/cm2不同激光能流下50 fs激光脉冲烧蚀高定向热解石墨在0~9 ns时间窗口内的超快动态过程，并且比较分析了烧蚀高定向热解石墨和烧蚀铝靶的差别。实验发现，随着入射到高定向热解石墨表面的激光能流从20 J/cm2下降到0.33 J/cm2，光热机制导致的物质去除逐渐减少，光机械机制的应力释放导致的大颗粒物质喷射逐渐成为主要的物质去除过程。分析表明，靶材的吸收系数是导致高定向热解石墨和铝靶烧蚀动态过程不同的主要因素。