原子级薄层钨二硫属化物中对称性变化与自旋 - 谷耦合的光学特征
介观与纳米尺度物理
2013-04-17 v1 材料科学
摘要
受石墨烯在电子应用中取得的成就及其局限性的启发，VI 族过渡金属二硫属化物的原子级薄层作为一类在可见光频率范围内具有理想带隙的类石墨烯半导体，正引起广泛关注。单层材料在第一布里渊区角落的两个谷中具有符号相反的价带自旋分裂。这种自旋 - 谷耦合在钨二硫属化物中尤为显著，有利于潜在的自旋电子学和谷电子学应用，其重要后果包括自旋 - 谷相互作用以及自旋和谷弛豫的抑制。在此，我们报告了 WS2 和 WSe2 单层及多层的首次光学研究。二次谐波产生的效率随层数表现出剧烈的奇偶振荡，这与偶数层（奇数层）中存在（缺失）反演对称性一致。光致发光 (PL) 测量显示了从多层间接带隙半导体到单层直接带隙半导体的转变。PL 光谱和第一性原理计算一致揭示了 0.4 eV 的自旋 - 谷耦合，该耦合抑制了层间跳跃，并表现为 K 点附近价带顶处与厚度无关的分裂图案。这种巨大的自旋 - 谷耦合连同依赖于谷的物理性质，可能为在这些原子级薄的二维材料中操纵自旋和谷自由度带来丰富的可能性。
引用
@article{arxiv.1208.5864,
title = {Optical signature of symmetry variations and spin-valley coupling in atomically thin tungsten dichalcogenides},
author = {Hualing Zeng and Gui-Bin Liu and Junfeng Dai and Yajun Yan and Bairen Zhu and Ruicong He and Lu Xie and Shijie Xu and Xianhui Chen and Wang Yao and Xiaodong Cui},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.5864},
year = {2013}
}