单层过渡金属硫族化合物中的动力学与自旋-谷锁定效应
介观与纳米尺度物理
2018-10-17 v1 计算物理
量子物理
摘要
过渡金属硫族化合物因其信息存储潜力而成为谷电子学领域的主要研究对象，然而其限制因素在于实现长谷退相干时间。我们利用第一性原理计算探究四种单层 TMDC（MoS、MoSe、WS、WSe）的动力学，以描述电子-电子与电子-声子相互作用。通过比较忽略与包含相对论效应的计算，我们分离出自旋分辨自旋轨道耦合对输运性质的影响。在我们的工作中发现，由于自旋-谷锁定，自旋轨道耦合使价带顶处的载流子寿命提高一个数量级，室温空穴迁移率亦成比例增加。在 50~K 温度下，我们发现谷间散射时间约为 100 ps，其中 WSe 的最大值约 140 ps。最后，我们计算了激发载流子产生谱，表明即便对具有间接带隙的 WSe，直接跃迁也在光学能量范围内占主导。我们的结果凸显了自旋与谷自由度之间对谷电子学应用至关重要的奇妙相互作用。此外，我们的工作指向可通过驱动自旋、谷与声子自由度来利用过渡金属硫族化合物中按需呈现的有趣量子性质。
引用
@article{arxiv.1806.02673,
title = {Dynamics and Spin-Valley Locking Effects in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides},
author = {Christopher J. Ciccarino and Thomas Christensen and Ravishankar Sundararaman and Prineha Narang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.02673},
year = {2018}
}
备注
6 pages, 5 figures