单层及少层 InSe 中的自旋轨道耦合、光学跃迁与自旋泵浦

我们表明，InSe 中的自旋轨道耦合（SOC）使得主带隙间的光学跃迁能够与面内偏振光耦合。该跃迁由 In 与 Se 中原子内 SOC 引起的 $p_{x,y}\leftrightarrow p_z$ 杂化所实现，可视为主要基于 $s$ 与 $p_z$ 轨道的能带之间的跃迁，并伴随电子自旋翻转。利用第一性原理密度泛函理论对 $\mathbf{k\cdot p}$ 理论进行参数化后，我们估计单层中对 $\sigma^{\pm}$ 圆偏振光子的吸收约为 $1.5\%$，并在较厚薄膜（$3-5$ 层）中饱和至约 $0.3\%$。圆偏振光可用于将电子选择性激发至导带中的自旋极化态，从而通过超精细相互作用实现 In 核自旋极化的光学泵浦。