多层 WSe$_2$ 和 MoSe$_2$ 中的超快赝自旋量子拍

具有六角对称性的层状范德瓦尔斯材料为其电子提供了一个额外的自由度，即所谓的谷指数或谷赝自旋。这一物理量在概念上类似于电子自旋，并由此产生了“谷电子学”这一术语。在此背景下，半导体过渡金属二硫族化物（TMDC）族因其大的自旋-轨道相互作用和六角布里渊区 K 点处的直接带隙而特别引人注目。本工作中，我们通过时间分辨法拉第椭圆率（TRFE）测量，在高达 9 T 的面内磁场 $B_{\parallel}$ 下，研究了单层和多层 WSe$_2$ 及 MoSe$_2$ 材料中的激子跃迁。在单层样品中，测得的 TRFE 时间轨迹几乎与 $B_{\parallel}$ 无关，这证实了面内激子 $g$ 因子 $g_\parallel$ 接近于零，与第一性原理计算一致。形成鲜明对比的是，在多层样品中，当 $B_{\parallel}>0$ 时，我们观察到明显的时序振荡。值得注意的是，提取的面内 $g_\parallel$ 与已报道的这些材料的面外激子 $g$ 因子非常接近，即多层 WSe$_2$ 和 MoSe$_2$ 中 1s A 激子的 $|g_{\parallel 1s}|$ 分别为 $3.1\pm 0.2$ 和 $2.5\pm0.2$。我们的第一性原理计算很好地证实了多层样品中存在非零 $g_{\parallel}$。我们提出，多层样品中的振荡 TRFE 信号是由激子的赝自旋量子拍引起的，这是多层样品中自旋-赝自旋层锁定的一种表现。我们的结果展示了 GHz 至 THz 频率范围内的超快赝自旋转动，为多层 TMDC 样品中的超快赝自旋操控铺平了道路。