单层 WS$_2$ 中谷内自旋弛豫的直接观测
材料科学
2018-05-17 v1
摘要
在单层过渡金属硫族化物（TMDs）中，由于强自旋轨道相互作用，价带和导带均发生自旋分裂。在钨基 TMDs 中，导带的自旋序使得由自旋取向相反的电子和空穴组成的所谓暗激子比 A 激子能量更低。导致从亮激子到暗激子转变的一种可能机制涉及电子在 K 点从上导带态散射到下导带态。此处我们利用谷选择性光学选择定则，并使用双色螺旋度分辨泵浦-探测光谱直接测量单层 WS 导带中电子的谷内自旋翻转弛豫动力学。该过程发生在亚皮秒时间尺度，并且显著依赖于温度，表明其为声子辅助弛豫。这些实验结果得到含时第一性原理计算的支持，计算显示谷内自旋翻转散射仅在 K 点精确处发生在显著更长的时间尺度上。在实际情形中，导带极小值以外状态的占据导致散射时间急剧缩短。
引用
@article{arxiv.1805.06259,
title = {Direct observation of intravalley spin relaxation in single-layer WS$_2$},
author = {Z. Wang and A. Molina-Sanchez and P. Altmann and D. Sangalli and D. De Fazio and G. Soavi and U. Sassi and F. Bottegoni and F. Ciccacci and M. Finazzi and L. Wirtz and A. C. Ferrari and A. Marini and G. Cerullo and S. Dal Conte},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.06259},
year = {2018}
}