即使有了GaSe的OISO測(cè)量和InSe中OISO的預(yù)測(cè)互妓，研究中也缺乏對(duì)InSe中光耦合與自旋的直接觀察溪窒。zui近人們對(duì)InSe中OISO的層依賴性進(jìn)行了全面的研究，提取了磁矩等關(guān)鍵物理性質(zhì)冯勉。本節(jié)重點(diǎn)介紹這些研究澈蚌。
硒化銦的光誘導(dǎo)自旋取向
圖1b顯示了在初級(jí)導(dǎo)帶中具有兩個(gè)可激發(fā)自旋態(tài)的半導(dǎo)體系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)極化PL中可以觀察到的三種機(jī)制的簡(jiǎn)單圖。在沒有磁場(chǎng)的情況下珠闰，線偏振光(σo)可以激發(fā)載流子種群惜浅。當(dāng)這個(gè)種群松弛時(shí)，每個(gè)載流子都有相同的機(jī)會(huì)落在任意一個(gè)自旋狀態(tài)伏嗜，因?yàn)檫@些狀態(tài)在能量上是簡(jiǎn)并的坛悉。這導(dǎo)致沒有凈自旋不平衡(無(wú)Polz)，并表現(xiàn)為等量的圓極化發(fā)射(σ+(?))承绸。當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí)裸影，由于塞曼效應(yīng)，自旋能級(jí)被分裂军熏，導(dǎo)致自旋能級(jí)在能量上分離(塞曼)轩猩。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，更多的載流子將放松到能量較低的自旋態(tài)。這就產(chǎn)生了相反螺旋度的發(fā)射PL之間的強(qiáng)度差異均践。然而晤锹，這兩個(gè)都不是自旋的取向是由偏振光和自旋的耦合驅(qū)動(dòng)的。如果在沒有磁場(chǎng)存在的情況下彤委，圓偏振光入射產(chǎn)生凈自旋不平衡鞭铆，并且在初始快速弛豫后可以觀察到圓發(fā)射之間的強(qiáng)度差異，則自旋優(yōu)先定向到一個(gè)自旋狀態(tài)焦影。在第三種情況下车遂，圓偏振光將是觀察到的自旋不平衡的唯yi原因。因此斯辰，它將提供系統(tǒng)中存在OISO的明確證據(jù)舶担。
圖1.a)在低溫無(wú)磁場(chǎng)條件下，4L硅片線性泵(左)和圓形泵(右)極化PL的測(cè)量強(qiáng)度彬呻。尖峰是1.67 eV泵浦激光濾波后的殘余物衣陶。b)說(shuō)明了描述穩(wěn)態(tài)極化PL測(cè)量中潛在測(cè)量結(jié)果的三種機(jī)制。
在圖1a中废岂，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了偏振相關(guān)的光學(xué)選擇規(guī)則祖搓，InSe中的主帶隙顯示為4L狱意。在沒有磁場(chǎng)和線極化泵的情況下湖苞，發(fā)射強(qiáng)度沒有差異(無(wú)Polz)。然而详囤，當(dāng)入射光為圓偏振光(σ+)時(shí)财骨，兩種發(fā)射的螺旋度(OISO)之間的強(qiáng)度有明顯的差異。這是對(duì)低層InSe中OISO的直接實(shí)驗(yàn)觀察藏姐。
圖2.對(duì)于泵浦激勵(lì)(1.93 eV a)和2.07 eV b)隆箩，極化(P)與PL發(fā)射能量的關(guān)系圖如圖所示。在每個(gè)PL圖的下方羔杨，顯示了極化作為發(fā)射能量函數(shù)的曲線捌臊。這些測(cè)量是在3L的硅片上進(jìn)行的。
注意兜材，穩(wěn)態(tài)極化PL顯示了PL光譜的極化(P)的能量依賴性(圖2a和2b)理澎，在低能尾部的極化減少。偏振PL的這種光譜依賴性的原因尚不清楚曙寡。P隨PL光子能量變化的一個(gè)可能原因是InSe中價(jià)帶的火山口形狀糠爬。據(jù)預(yù)測(cè)，在初級(jí)價(jià)帶zui小值(Γ點(diǎn))和zui大值(略微偏離Γ點(diǎn))之間举庶，少層III-VI單質(zhì)性可以有~ 10 - 100 meV的分離执隧。角度分辨光發(fā)射光譜(ARPES)實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于分子束外延生長(zhǎng)的單層和雙層InSe，價(jià)帶zui大值和zui小值的能量分離為~ 100 meV镀琉。這和的寬度在同一個(gè)數(shù)量級(jí)上PL(圖1峦嗤、2a和2b)表明低能尾的極化減少可能是由于價(jià)帶的散射。
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