过渡金属二硫族化合物合金单层中的自旋轨道工程
材料科学
2015-12-15 v1
摘要
过渡金属二硫族化合物（TMDC）单层是新近发现的用于电子和光电子学广泛应用的半导体。大多数研究集中于具有共同性质的二元单层：直接光学带隙、数百meV的自旋轨道（SO）分裂、由稳健激子主导的光-物质相互作用以及电子的耦合自旋-谷态。基于合金的单层研究更为近期，但其不仅可通过特定工程拓展TMDC应用的可能性，还有助于理解各二元材料之间的差异。在此，我们合成了高结晶性 MoWSe 以展示三元合金单层中直接光学带隙和SO耦合的工程化。我们研究了SO自旋分裂的调谐对光学和偏振性质的影响。我们展示了光生谷极化随钨浓度的非线性增加，其中40%的钨掺入足以实现与二元WSe2一样高的谷极化。我们还探究了导带SO自旋分裂的调谐对亮态与暗态布居即PL发射强度的影响。我们显示MoSe2的PL强度随温度降低一个数量级，而对于WSe2，我们在相同温度范围（T=4-300K）内惊讶地测得增加一个数量级。三元材料呈现出介于这两种极端行为之间的趋势。这些结果展示了三元TMDC合金中SO工程在光电子学以及基于电子自旋和谷调控的应用方面的强大潜力。
引用
@article{arxiv.1506.08114,
title = {Spin-orbit engineering in transition metal dichalcogenide alloy monolayers},
author = {Gang Wang and Cedric Robert and Aslihan Suslu and Bin Chen and Sijie Yang and Sarah Alamdari and Iann C. Gerber and Thierry Amand and Xavier Marie and Sefaattin Tongay and Bernhard Urbaszek},
journal= {arXiv preprint arXiv:1506.08114},
year = {2015}
}
备注
5 pages, 3 figures + supplement