[ad_1]
Los dicalcogenuros de metales de transición son útiles para estudiar las manifestaciones de la física del valle de espín bajo el estímulo externo. Un estudio publicado en Nueva revista de física estudió los efectos de la tensión en los momentos angulares orbitales, la curvatura de la baya y los factores g efectivos a través de que desde el principio Método.
![Investigó la física del valle de espín de los TMD bajo carga](https://d1otjdv2bf0507.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_39557_16605761617008806.jpg)
Estudio: Información fundamental sobre la física del valle de espín de monocapas de dichalcogenuro de metal de transición tensado. Crédito: Andrey Keno/Shutterstock.com
Los resultados revelaron una disminución inesperada en la expectativa de espín de la banda de conducción bajo tensión de compresión en los valles K, aumentando la fuerza del dipolo del excitón oscuro en más de un orden de magnitud. Además, los factores g del excitón directo bajo tensión mostraron que con el aumento de la tensión de tracción, el valor absoluto de los factores g aumentó.
Una desviación del uno por ciento en la tensión modificó los factores g del excitón brillante en aproximadamente 0,3 y 0,2 para tungsteno (W) y molibdeno (Mo), y para los factores g del excitón oscuro fue de aproximadamente 0, 5 y 0,3 para W y Mo , respectivamente La realización de experimentos magneto-ópticos ayudó a visualizar estas predicciones en la muestra estresada a bajas temperaturas. Los cálculos sugirieron que el efecto de estiramiento era una posible causa de las variaciones del factor g.
Además, la comparación de diferentes dicalcogenuros de metales de transición mostró la correlación directa entre el acoplamiento espín-órbita (SOC) y el valle de espín. Bajo estrés, la sensibilidad de las características del valle de espín aumentó con SOC. Por lo tanto, el seleniuro de tungsteno de una sola capa (WSe2) fue un material adecuado para estudiar el papel de la deformación en la física del valle de espín debido a su alto SOC.
Dichalcogenuros de metales de transición
Los dicalcogenuros de metales de transición son materiales de van der Waals que permiten estudios de física fundamental y aplicada en electrónica, optoelectrónica, espintrónica, optoespintrónica y valletrónica. Los dicalcogenuros de metales de transición de una sola capa con una estructura cristalina hexagonal y una banda prohibida óptica son semiconductores directos con electrones y huecos localizados en los puntos K de la primera zona de Brillouin y firmas de excitones en los espectros ópticos.
La falta de simetría de inversión de la red cristalina y la presencia de elementos de metales pesados caracterizan la fuerte física del SOC en los valles K a través de la polarización del espín en la dirección fuera del plano. Por lo tanto, el bloqueo de valle de espín de agujeros y electrones permite la excitación selectiva de cuasipartículas de excitón que se marchitan desde el valle K o -K.
Con este fin, la espectroscopia magneto-óptica ayuda a explorar la física del valle de espín de huecos, electrones y excitones en dicalcogenuros de metales de transición de una sola capa. Se observa un desdoblamiento de Tal-Zeeman debido a la degeneración de los valles K y -K, que se cancelan bajo un campo magnético externo.
Aunque los espectros excitónicos miden el factor g del excitón, simultáneamente representan las contribuciones de huecos y electrones. Se requieren picos de emisión adicionales para estimar las contribuciones individuales de las bandas de valencia y conducción en los dicalcogenuros de metales de transición.
Además de la física del valle de espín, los dicalcogenuros de metales de transición son materiales adecuados para la tensióntrónica. Al aplicarles un voltaje controlable, la energía de emisión óptica del excitón se puede ajustar en varios cientos de milielectronvoltios. Además, el estiramiento suprime la recombinación de excitones no radiativos, manteniendo la eficiencia cuántica de la fotoluminiscencia cerca de la unidad.
Física del valle de espín de dicalcogenuros de metales de transición tensos
El presente estudio investigó los dicalcogenuros de metales de transición con estructuras cristalinas hexagonales para su física de valle de espín bajo tensión aplicada. Anteriormente, se utilizaron varios picos de emisión mediada por fonones para desentrañar los factores g de valencia y banda, cuyas mediciones eran consistentes con los cálculos de los primeros principios. Aquí, los cálculos de los primeros principios ayudaron a evaluar la contribución de Bloch a los factores g de la banda.
En el trabajo actual, los cálculos de los primeros principios ayudaron a evaluar los momentos angulares orbitales y de espín, los factores g efectivos y la curvatura de Berry del molibdeno (MoS2), seleniuro de molibdeno (MoSe2), telururo de molibdeno (MoTe2), sulfuro de tungsteno (WS2) y seleniuro de tungsteno (WSe2).
El valle K bajo compresión mostró un régimen inesperado de mezcla de espín para la banda de conducción con electrones de espín descendente. Los excitones directos provenientes de las bandas de baja energía del valle K (excitones oscuros) mostraron dos tendencias en el efecto Zeeman.
Se observó una tendencia creciente en el valor absoluto del factor g para un valor de deformación positivo. En cambio, para el valor negativo de la deformación, se observó una tendencia decreciente en el valor absoluto del factor. Entre varias tendencias que exhiben dicalcogenuros de metales de transición, el mayor efecto SOC hizo que WSe2 un material adecuado para estudiar el efecto de la tensión en la física del valle de espín.
Mientras que la literatura anterior carecía de la combinación de magnetoóptica y dicalcogenuros de metales de transición tensos. En este trabajo, se utilizó la magnetoóptica para estudiar las características del factor g en los dicalcogenuros de metales de transición tensos, y la conexión de los elementos de la matriz dipolar con las tendencias del factor g reveló que la fuerza del dipolo de los excitones oscuros se modificó en función de la mezcla de espín.
Conclusión
Finalmente, se estudiaron los dicalcogenuros de metales de transición para investigar su física de valle de espín bajo carga biaxial. Se utilizaron varios dicalcogenuros de metales de transición con estructuras cristalinas hexagonales para analizar los momentos angulares orbitales, la mezcla de espín, los factores g y las curvaturas de Berry. Los resultados mostraron características de mezcla de espín dependientes de la tensión de compresión en los valles K.
Además, el análisis de simetría de las bandas de energía y el hamiltoniano SOC revelaron el mecanismo detrás de la reducción en el valor de espín (pp.ej) en el K-Valley se basó en un acoplamiento spin-flip entre la banda de conducción spin-down y la banda de conducción spin-up.
El presente estudio determinó la influencia de la deformación en las propiedades del valle de espín de los dicalcogenuros de metales de transición de una sola capa. Además de proporcionar información sobre estos sistemas, en los que muchos efectos compiten con el alargamiento, el estudio ayuda a investigar los efectos de proximidad y los excitones entre capas en los dicalcogenuros de metales de transición y sus heteroestructuras.
Relación
Júnior PEF, Zollner K, Woźniak T, Kurpas M, Gmitra, M., Fabián, J. (2022). Conocimientos de primer principio sobre la física del valle de espín de monocapas de dicalcogenuro de metales de transición tensas. Nueva revista de física. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/ac7e21
[ad_2]