过渡金属二硫族化物衬底上石墨烯的介电性质

本文报道了在过渡金属二硫族化物（TMDC）（即 XY2，X = Mo, W; Y = S, Se）上的石墨烯单层中，由衬底驱动相互作用（SDI）和源于铁磁杂质的交换场（M）在 K 和 K' 点附近诱导的介电性质的可调性。这一系列相互作用包括子晶格分辨的、显著增强的内禀自旋轨道耦合（SOC）、外禀 Rashba 自旋轨道耦合（RSOC），以及与电荷从石墨烯转移到 XY2 相关的轨道能隙。RSOC 允许对石墨烯的带隙进行外部调控，并通过自旋翻转连接最近邻。由于 SDI 的相互作用，我们得到了具有有效、依赖于 RSOC 的 Zeeman 场的通常有能隙的能带。利用这些能带，我们得到了有限掺杂情形下介电函数的闭合解析表达式。介电函数的零点对应于集体模式。在纳入石墨烯在 TMDC 上的完整色散后，我们发现实际上只存在一种集体模式，它对应于电荷等离激元。后者的色散呈现出 $q^{2/3}$ 行为，而非众所周知的 $q^{1/2}$ 行为。我们还发现，等离激元频率可以通过调节化学势来改变。