双层 WSe$_2$ 中的空穴自旋弛豫
介观与纳米尺度物理
2015-10-14 v1
摘要
我们研究了双层 WSe 中由外部垂直电场诱导的 Rashba 自旋轨道耦合所引起的空穴自旋弛豫。双层 WSe 中的 Rashba 自旋轨道耦合系数由相应的单层系数构造而来。与单层 WSe 不同，双层 Rashba 自旋轨道耦合的面外分量充当类塞曼场，在两个谷中具有相反方向但大小相同。对于面内自旋，该类塞曼场与谷间空穴-声子散射一起，开启了一个谷间自旋弛豫通道，发现即使在低温下该通道也主导了双层 WSe 中的面内自旋弛豫。对于面外自旋，该类塞曼场与两个谷中相同的哈特里-福克有效磁场相叠加，从而两个谷之间得到不同的总有效磁场。由于在较大自旋极化下总磁场的较大差异，当在低温和低空穴密度下谷间空穴-声子散射较弱时，两个谷中获得了不同的面外自旋弛豫时间。这种自旋弛豫时间的差异可通过升高温度或空穴密度来增强谷间空穴-声子散射从而被抑制。此外，在大自旋极化和低温下，由于弱的谷内空穴-声子散射但相对强的空穴-空穴库仑散射，发现快速自旋进动导致准热空穴费米分布，其特征是有效热空穴温度高于环境温度，这也增强了谷间散射。在此过程中，有趣地发现两个谷中初始相等的空穴密度在时间演化中被打破，并建立了谷极化。
引用
@article{arxiv.1506.04482,
title = {Hole spin relaxation in bilayer WSe$_2$},
author = {F. Yang and L. Wang and M. W. Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1506.04482},
year = {2015}
}
备注
17 pages, 12 figures