利用微小磁场调控 WSe2 单层中的谷极化

在半导体过渡金属硫族化物单层中，光螺旋度($\sigma^+$ 或 $\sigma^-$)与谷自由度锁定，导致可通过光学方式初始化不同谷布居。然而，对于光学亮态(电偶极活跃)激子发生的极快谷赝自旋弛豫(皮秒时间尺度)给光谷电子学的发展带来了一些限制。本文表明，在 $\mathrm{WSe}_2$ 单层——一种激子基态为光学暗态的直接带隙二维半导体——中，激子的谷间散射可被显著抑制。我们证明，施加 $\sim$100 mT 的微小磁场可进一步抑制该体系中本已低效的激子赝自旋弛豫。时间分辨光谱揭示赝自旋动力学是一个两步弛豫过程。赝自旋的初始衰减发生在暗激子层面，时间尺度为 100 ps，且可由磁场调控。随后发生更长的衰减($>1$ ns)，此时暗激子形成更复杂的允许其辐射复合的物体。我们所发现的易被磁场操控的缓慢谷赝自旋弛豫，为在过渡金属硫族化物中设计谷赝自旋动力学开辟了新前景。