硒化铟的光诱导自旋取向

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硒化铟的光诱导自旋取向

图1b显示了在初级导带中具有两个可激发自旋态的半导体系统的稳态极化PL中可以观察到的三种机制的简单图。在没有磁场的情况下，线偏振光(σo)可以激发载流子种群。当这个种群松弛时，每个载流子都有相同的机会落在任意一个自旋状态，因为这些状态在能量上是简并的。这导致没有净自旋不平衡(无Polz)，并表现为等量的圆极化发射(σ+(−))。当施加磁场时，由于塞曼效应，自旋能级被分裂，导致自旋能级在能量上分离(塞曼)。当这种情况发生时，更多的载流子将放松到能量较低的自旋态。这就产生了相反螺旋度的发射PL之间的强度差异。然而，这两个都不是自旋的取向是由偏振光和自旋的耦合驱动的。如果在没有磁场存在的情况下，圆偏振光入射产生净自旋不平衡，并且在初始快速弛豫后可以观察到圆发射之间的强度差异，则自旋优先定向到一个自旋状态。在第三种情况下，圆偏振光将是观察到的自旋不平衡的唯yi原因。因此，它将提供系统中存在OISO的明确证据。

图1.a)在低温无磁场条件下，4L硅片线性泵(左)和圆形泵(右)极化PL的测量强度。尖峰是1.67 eV泵浦激光滤波后的残余物。b)说明了描述稳态极化PL测量中潜在测量结果的三种机制。

在图1a中，实验验证了偏振相关的光学选择规则，InSe中的主带隙显示为4L。在没有磁场和线极化泵的情况下，发射强度没有差异(无Polz)。然而，当入射光为圆偏振光(σ+)时，两种发射的螺旋度(OISO)之间的强度有明显的差异。这是对低层InSe中OISO的直接实验观察。

图2.对于泵浦激励(1.93 eV a)和2.07 eV b)，极化(P)与PL发射能量的关系图如图所示。在每个PL图的下方，显示了极化作为发射能量函数的曲线。这些测量是在3L的硅片上进行的。

注意，稳态极化PL显示了PL光谱的极化(P)的能量依赖性(图2a和2b)，在低能尾部的极化减少。偏振PL的这种光谱依赖性的原因尚不清楚。P随PL光子能量变化的一个可能原因是InSe中价带的火山口形状。据预测，在初级价带zui小值(Γ点)和zui大值(略微偏离Γ点)之间，少层III-VI单质性可以有~ 10 - 100 meV的分离。角度分辨光发射光谱(ARPES)实验表明，对于分子束外延生长的单层和双层InSe，价带zui大值和zui小值的能量分离为~ 100 meV。这和的宽度在同一个数量级上PL(图1、2a和2b)表明低能尾的极化减少可能是由于价带的散射。

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