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gy_xmc2015銅蟲 (小有名氣)
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[交流]
姚望綜述：二維半導(dǎo)體材料中的能谷激子
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http://nsr.oxfordjournals.org/content/2/1/57.full 近期，單層過渡金屬硫族化合物的興起將傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料擴充到了新的二維極限。該熱門二維半導(dǎo)體材料吸引人之處在于：（1）可見光譜段的直接能隙，這意味著它是光電應(yīng)用的理想材料；（2）除自旋外，載流子同時還攜帶著能谷指標，即倒格矢空間不同位置的簡并能量極值點，這些內(nèi)部自由度可用于發(fā)展新興的自旋和能谷電子學(xué)器件；（3）二維的限制和載流子較大有效質(zhì)量導(dǎo)致了該材料中極強的庫侖相互作用，比傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料大一個數(shù)量級以上。 在單層過渡金屬硫族化合物中，導(dǎo)帶能量最小值和價帶能量最大值均是位于倒格矢空間第一布里淵區(qū)邊緣的+K點和它的時間反演-K。因此，低能量的電子和空穴有一個額外的內(nèi)部自由度：能谷贗自旋，用以區(qū)分在+K和-K附近這兩種不同狀態(tài)。過渡金屬d軌道的強自旋軌道耦合使得+K和-K的價帶有著很強（0.15–0.45 eV）自旋劈裂。時間反演對稱性要求該自旋劈裂在K和-K符號相反，導(dǎo)致一個等效的自旋跟能谷贗自旋之間的耦合。有趣的是，不同能谷的帶間躍遷可以被不同偏振的光子所激發(fā)，比如左旋偏振的光子只能激發(fā)+K能谷，而右旋偏振的只能激發(fā)-K能谷。該“能谷光學(xué)選擇定則”使得直接用激光操控能谷贗自旋成為可能。 當價帶電子被激光激發(fā)到導(dǎo)帶之后，電子和空穴之間的庫侖吸引使得它們的相對運動處于類氫原子的束縛態(tài)，形成一種被稱為“激子”的準粒子。激子，以及它吸收一個額外的電子或空穴后形成的“帶電激子”，一直是關(guān)于此二維半導(dǎo)體材料的最活躍的研究領(lǐng)域之一。因為強庫侖束縛效應(yīng)和能谷簡并度的存在，相對于傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料，二維過渡金屬硫族化合物中的激子具有很多新的特性。 《國家科學(xué)評論》最近發(fā)表的由香港大學(xué)俞弘毅、崔曉冬、姚望和華盛頓大學(xué)許曉棟4位作者共同撰寫的“二維半導(dǎo)體材料中的能谷激子”綜述論文（http://nsr.oxfordjournals.org/content/2/1/57.full），著重分析了與能谷自由度相關(guān)的激子新奇性質(zhì)，還回顧了近期關(guān)于二維過渡金屬硫族化合物中的激子的實驗和理論發(fā)現(xiàn)。 |
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2016-05-25 09:31:16, 891.17 K
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