p型双层WSe$_2$中的自旋扩散

我们研究了在Rashba自旋轨道耦合和Hartree-Fock有效磁场存在下p型双层WSe2中的稳态面外自旋扩散。Rashba自旋轨道耦合的面外分量在两个能谷中充当相反的类塞曼场。结合相同的Hartree-Fock有效磁场，两个能谷中获得了不同的总有效磁场强度。进一步揭示，由于依赖于能谷的总有效磁场强度，在小（大）自旋注入时观察到两个能谷中相似（不同）的自旋扩散长度。然而，研究表明，由于自旋守恒的能谷间电荷转移（自旋向上与向下空穴间转移方向相反），能谷间空穴-声子散射可抑制大自旋注入时自旋扩散长度的差别。此外，在固定大纯自旋注入下，我们预测在自旋扩散过程中会建立稳态能谷极化，沿扩散方向的最大值可超过1%。揭示能谷极化源于自旋扩散过程中诱导的准热空穴费米分布（自旋向上与向下空穴间有效热空穴温度不同），导致相反转移方向上的能谷间电荷转移速率不同。另外，研究还表明，通过增大注入的自旋极化、空穴密度或杂质密度，可获得更大的能谷极化。