单层 MoS$_{2}$中的谷与自旋动力学

谷电子学旨在利用材料中额外的自由度，其中载流子能量在倒易空间的非等价点处可取多个相等的极小值（谷）。在过渡金属硫族化合物（TMDs）的单层中，反演对称性的缺失结合巨大的自旋 - 轨道相互作用，导致导带（价带）具有能量相等但自旋极化不同的极小值（极大值）。这提供了在电荷（电子或空穴）、自旋（向上或向下）和晶体动量（谷）层面上操控信息的机遇。然而，任何这些概念的实现都需要考虑这些深度交织的自由度的鲁棒性。在此，我们结合超快光学光谱技术，研究了电子和空穴的自旋与谷弛豫动力学，并确定了 MoS$_{2}$单层中电荷、自旋和谷各自的特征弛豫时间。这些结果为理解二维 TMDs 中自旋和谷极化损失的机制奠定了基础：对于自旋和谷动力学相互锁定的空穴，其自旋/谷极化存活时间比自旋和谷自由度解耦的电子长约两个数量级。这可能为将具有大自旋 - 轨道作用的材料集成到鲁棒的自旋电子学/谷电子学平台中带来新方法。