半導體所證實單層二硫化鉬谷選擇圓偏振光吸收性質(zhì)

《自然—通訊》(Nature Communications)最近發(fā)表了北京大學國際量子材料科學中心(馮濟研究員和王恩哥教授為通訊作者)與中國科學院物理研究所和半導體研究所合作的文章Valley-selective circular dichroism of monolayer molybdenum disulphide。這項研究工作首次從理論上預言，并從實驗上證實了單層二硫化鉬的谷選擇圓偏振光吸收性質(zhì)。

對新型材料新奇量子特性的探索在現(xiàn)代科學研究中具有重要意義，它不但幫助人們認識物理學規(guī)律，還為高新技術(shù)的發(fā)展推波助瀾。對稱性和拓撲結(jié)構(gòu)在近期對新型量子材料的探索備受關(guān)注。在這篇文章中，馮濟研究員等通過第一性原理計算研究，對于單層二硫化鉬的光吸收進行了研究分析。這項工作表明，單層二硫化鉬的能帶在六邊形布里淵區(qū)的頂點附近擁有“谷”狀結(jié)構(gòu)，而相鄰頂點的谷并不等價，它們分別吸收左旋光和右旋光，其選擇性近乎完美。這一理論得到了物理所劉寶利研究員研究組和半導體所譚平恒研究員研究組在實驗上的證實。

這項研究首次發(fā)現(xiàn)了材料中谷的旋光選擇性，對于新一代電子學—谷電子學的發(fā)展具有極其重要的意義。此前，谷電子學應用的最大挑戰(zhàn)，即谷極化尚未在單層原子薄膜中實現(xiàn)，而單層二硫化鉬的谷選擇性圓偏振光吸收特征恰恰解決了這一問題。材料的光霍爾效應更為單層二硫化鉬中光電子學與谷電子學應用構(gòu)筑了橋梁。

這項研究得到了國家自然科學基金委、國家科技部等的資助。