Polarization and thickness dependence of Raman spectra of WTe2

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Tungsten ditelluride (WTe2) is a layered material with the Td structure which has a distorted orthorhombic phase. It has attracted interest owing to large, non-saturating magnetoresistance which can be applied for information storage [1, 2]. The large magnetoresistance is related with its Td structure. Therefore, understanding the lattice dynamics is an important key to the study of WTe2 [3]. Raman scattering measurements on WTe2 have been reported, but the incident polarization dependence and the low frequency part of the Raman spectrum have not been studied yet.
We measured the Raman spectra of few-layer WTe2 in the low frequency region in vacuum because WTe2 could be degraded in the air. The Raman spectrum of WTe2 with the Td structure shows strong dependence on the incident laser polarization. We also assigned the phonon mode of each peak by comparing both the incident and the analyzer polarization dependence of the Raman spectrum. We discovered new peaks which have not been observed before. Polarized Raman spectroscopy can also be used to determine the crystallographic orientation of WTe2. We also measured the thickness dependence of the Raman spectra of few-layer WTe2. The number of layers of WTe2 can be determined by the Raman peak position difference between the ~80 cm̶1 and ~110 cm̶1 peaks.

국문 초록 (Abstract)

이 텔루륨화 텅스텐(WTe2)은 Td 구조를 가지는 층상 물질이다. Td 구조란 orthorhombic 구조가 찌그러진 형태이다. 또한 WTe2는 매우 크고 포화되지 않는 자기저항(Magnetoresistance, MR)특성으로 많은 관심을 받고 있으며 자기장 메모리 등 저장 매체로 응용될 수 있다 [1,2]. 이러한 매우 큰 자기저항은 이 물질의 Td 구조와 관련이 있다. 따라서 이 물질의 구조를 아는 것이 매우 중요하다. WTe2의 라만 산란 연구는 이전에도 발표되었다. 하지만 이전의 라만 산란 연구 결과는 입사하는 빛에 대한 편광 의존성이 고려되지 않았고 저 진동수 영역은 아직 측정된 적이 없다.
이 논문에서는 대기 중에서 WTe2이 변질되는 현상을 확인하였고, 이러한 현상을 방지하기 위해서 저 진동수 영역을 비롯한 모든 측정을 진공에서 진행하였다. 또한 WTe2가 입사하는 빛의 편광 방향에 대한 의존성이 존재한다는 것을 확인하였다. 이를 이용하여 입사하는 빛의 편광에 따른 라만 스펙트럼을 분석하여 각 피크의 모드를 결정하였다. 그리고 입사하는 빛의 편광 방향을 조절함으로써 이전의 논문에서 발견하지 못했던 새로운 피크들도 관찰할 수 있었다. 또한, 편광 라만을 이용하여 WTe2의 격자 방향을 알아내었다. 마지막으로 층 수에 따른 라만 스펙트럼을 각 파장 별로 측정하였으며 특히 그 중 80cm̶1과 110cm̶`1 부근에 위치한 두 피크를 이용하여 층 수를 판단하는 지표로 사용하였다.