JPhysD编辑优选：吸附 3d 过渡金属原子实现单层 WS2 谷极化
- 3d 过渡金属原子的引入诱导单层WS2在其位置产生有效的平面外Zeeman效应；
- 实现了单层WS2导带底永久谷极化，并大幅提高了自旋轨道劈裂和谷劈裂，获得较长的自旋/谷寿命。
Realization of valley polarization in monolayer WS2 via 3d transition metal atom adsorption
Shaoqiang Guo（郭少强）, Yuyan Wang（王钰言）, Junying Zhang（张俊英）
通讯作者：
- 王钰言，北京航空航天大学
- 张俊英，北京航空航天大学
图1 TM@WS2的差分电荷密度图
图2 TM@WS2能带图
图3 3d TM原子掺杂前后谷和自旋光学跃迁选择定则
单层过渡金属硫属化合物(TMDs)因其具有较强的自旋轨道耦合(SOC)相互作用和二重简并的K和 K’谷，在自旋-谷电子学领域具有广阔的应用前景。为了利用谷自由度，必须打破体系空间反演对称性和时间反演对称性，破坏固有的自旋和谷简并度。实现谷极化可以为探索基于谷指数作为载体信息的谷电子学器件提供实用途径。
尽管实验上通过多种途径观察到单层TMDs的动态谷极化现象，但需要持续不断的光泵，或者强外部磁场，或者破坏样品的晶格结构，限制了TMDs的实际应用。因此，在单层TMDs中获得较大的永久谷极化至关重要，但仍面临着巨大的挑战。该工作采用第一性原理计算，提出通过吸附3d过渡金属原子, 可实现单层WS2导带底永久谷极化，并获得较大的自旋轨道劈裂和谷劈裂。
作者介绍
王钰言，北京航空航天大学助理教授，洪堡学者。主要从事低维材料制备及光/电/磁性能研究，在Nature Commun., Adv. Mater., Phys. Rev. Lett.等期刊上发表论文30余篇。
张俊英，北京航空航天大学长聘教授。主要从事低维能量转换、存储材料及器件研究，发表论文170余篇, 获教育部自然科学奖二等奖，入选教育部新世纪优秀人才、北京市科技新星计划，获霍英东教育基金资助。