导读 中国科学院物理研究所王灿教授和北京大学徐秀来教授在《Science Advances》发表的研究中首次证明了谷偏振切换和偏振度对莫尔周期的依赖关...
中国科学院物理研究所王灿教授和北京大学徐秀来教授在《Science Advances》发表的研究中首次证明了谷偏振切换和偏振度对莫尔周期的依赖关系通过电控过渡金属二硫族化物异质双层(hBL)中的扭曲工程。
范德华(vdW)hBLs由于其电子能带结构和潜在的基于谷的光电应用的不同物理特性而引起了广泛的关注。 vdW 异质结构中不同单层之间的莫尔图案自然会产生纳米级周期性电势，这为实现下一代谷电子器件提供了独特的机会。
扭曲工程是控制层间激子 (IX) 谷自由度的强大工具。它提供了控制激子势的额外自由度，从而提高了谷特性的可控性。然而，电控异质结构中激子势和谷极化的扭转角相关控制尚未得到研究。
在这项研究中，研究人员证明，通过调整扭转角可以有效控制IX的谷偏振。在制造的WSe 2 /WS 2异质结构器件中，圆偏振度(DCP)和偏振切换都是电控制的，具有由扭转角决定的不同莫尔周期。
实验中从层内和层间两个角度研究了扭转角依赖的DCP的物理机制。由于莫尔周期较大，局部极小处的层间激子势较低，导致更多的激子被限制，从而增强DCP。
此外，大角度下层内电子-空穴(eh)交换相互作用的增加导致层内谷寿命缩短，并降低初始层内谷极化，最终导致层间谷极化降低。
通过考虑激子势差对莫尔周期的依赖性，基于第一性原理的理论计算表明，两个极小值之间的激子势差随着扭转角度的增加而增大，从而导致扭转角度较大的器件需要更高的外部偏压来切换极化。
基于这种极化切换，研究人员还展示了一种谷地可寻址编码装置，为未来的非易失性存储器提供了平台。
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