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非共振圆偏振光作用下单层二硫化钼电子结构及其自旋/谷输运性质

张新成 廖文虎 左敏

非共振圆偏振光作用下单层二硫化钼电子结构及其自旋/谷输运性质

张新成, 廖文虎, 左敏
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  • 基于紧束缚近似下的低能有效哈密顿模型和久保线性响应理论,研究了外部非共振圆偏振光作用下单层二硫化钼(MoS2)电子结构及其自旋/谷输运性质.研究结果表明:单层MoS2布里渊区K谷和K'谷附近自旋依赖子带间的能隙随着非共振右旋圆偏振光引起的有效耦合能分别线性增大和先减小后增大,随着非共振左旋圆偏振光引起的有效耦合能分别先减小后增大和线性增大,实现了系统能带结构有趣的半导体-半金属-半导体转变.此外,单层MoS2在外部非共振圆偏振光作用下,呈现有趣的量子化横向霍尔电导和自旋/谷霍尔电导,自旋极化率在非共振右/左旋圆偏振光有效耦合能±0.79 eV附近达到最大并发生由正到负或由负到正的急剧转变,谷极化率随着非共振圆偏振光有效耦合能先增大后减小并在其绝对值0.79–0.87 eV范围内达到100%.因而,可以利用外部非共振圆偏振光将单层MoS2调制成自旋/谷以及光电特性优异的新带隙材料.
      通信作者: 廖文虎, whliao2007@aliyun.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11664010,11264013)、湖南省自然科学基金(批准号:2017JJ2217,12JJ4003)、湖南省教育厅优秀青年基金(批准号:14B148)和吉首大学科研项目(批准号:JGY201763,Jdy16021)资助的课题.
    [1]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Zhang Y, Dubonos S V, Grigorieva I V, Firsov A A 2004 Science 306 666

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    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Katsnelson M I 2005 Nature 438 197

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    Li X, Wang X, Zhang L, Lee S, Dai H 2008 Science 319 1229

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    Zhou S Y, Gweon G H, Fedorov A V, First P N, de Heer W A, Lee D H, Guinea F, Castro Neto A H, Lanzara A 2007 Nature Mater. 6 770

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    Sinitsyn N A, Hill J E, Min H, Sinova J, MacDonald A H 2006 Phys. Rev. Lett. 97 106804

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    Dutta P, Maiti S K, Karmakar S N 2012 J. Appl. Phys. 112 044306

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    Cazalilla M A, Ochoa H, Guinea F 2014 Phys. Rev. Lett. 113 077201

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    Feng W X, Yao Y G, Zhu W G, Zhou J J, Yao W, Xiao D 2012 Phys. Rev. B 86 165108

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    Missault N, Vasilopoulos P, Vargiamidis V, Peeters F M, van Duppen B 2015 Phys. Rev. B 92 195423

  • [1]

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    [2]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Katsnelson M I 2005 Nature 438 197

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    Missault N, Vasilopoulos P, Vargiamidis V, Peeters F M, van Duppen B 2015 Phys. Rev. B 92 195423

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-28
  • 修回日期:  2018-03-05
  • 刊出日期:  2019-05-20

非共振圆偏振光作用下单层二硫化钼电子结构及其自旋/谷输运性质

  • 1. 吉首大学物理与机电工程学院, 吉首 416000
  • 通信作者: 廖文虎, whliao2007@aliyun.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11664010,11264013)、湖南省自然科学基金(批准号:2017JJ2217,12JJ4003)、湖南省教育厅优秀青年基金(批准号:14B148)和吉首大学科研项目(批准号:JGY201763,Jdy16021)资助的课题.

摘要: 基于紧束缚近似下的低能有效哈密顿模型和久保线性响应理论,研究了外部非共振圆偏振光作用下单层二硫化钼(MoS2)电子结构及其自旋/谷输运性质.研究结果表明:单层MoS2布里渊区K谷和K'谷附近自旋依赖子带间的能隙随着非共振右旋圆偏振光引起的有效耦合能分别线性增大和先减小后增大,随着非共振左旋圆偏振光引起的有效耦合能分别先减小后增大和线性增大,实现了系统能带结构有趣的半导体-半金属-半导体转变.此外,单层MoS2在外部非共振圆偏振光作用下,呈现有趣的量子化横向霍尔电导和自旋/谷霍尔电导,自旋极化率在非共振右/左旋圆偏振光有效耦合能±0.79 eV附近达到最大并发生由正到负或由负到正的急剧转变,谷极化率随着非共振圆偏振光有效耦合能先增大后减小并在其绝对值0.79–0.87 eV范围内达到100%.因而,可以利用外部非共振圆偏振光将单层MoS2调制成自旋/谷以及光电特性优异的新带隙材料.

English Abstract

参考文献 (37)

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