反演对称WSe2中自旋、谷和层极化激发载流子的产生与演化
介观与纳米尺度物理
2017-01-04 v2 材料科学
摘要
操纵自旋和谷自由度是实现新型量子技术的关键步骤，为此原子级薄的过渡金属硫族化合物（TMDCs）已被确立为有前途的候选者。在单层TMDCs中，反演对称性的缺失导致能带结构的自旋-谷关联，允许用圆偏振光进行谷选择性电子激发。这里我们发现，即使在中心对称的2H-WSe2样品中，圆偏振光也能在导带中产生自旋、谷和层极化的激发态。采用具有自旋选择性激发的时间和角分辨光电子能谱（trARPES），研究了激发载流子的谷和层赝自旋的动力学。对激发态布居的补充性时间依赖密度泛函理论（TDDFT）计算揭示了自旋、谷和层极化的强圆二色性，以及K谷中激发态的显著二维特征。我们观察到载流子在亚100飞秒时间尺度上向导带全局最小值散射到具有三维特征的状态，促进了层间电荷转移。我们的结果确立了中心对称材料中耦合的自旋、谷和层极化态的光学控制，并暗示TMDC多层材料适用于谷电子学和自旋电子学器件概念。
引用
@article{arxiv.1606.03218,
title = {Generation and evolution of spin-, valley- and layer-polarized excited carriers in inversion-symmetric WSe2},
author = {Roman Bertoni and Christopher W. Nicholson and Lutz Waldecker and Hannes Hübener and Claude Monney and Umberto De Giovannini and Michele Puppin and Moritz Hoesch and Emma Springate and Richard T. Chapman and Cephise Cacho and Martin Wolf and Angel Rubio and Ralph Ernstorfer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.03218},
year = {2017}
}