厦门大学物理学系康俊勇教授团队吴雅苹教授、吴志明教授、李煦教授:石墨烯近邻耦合助力二维异质结构实现超快自旋电荷转移与巨谷极化分裂

本文背景在于谷电子学作为利用电子能谷信息进行编码调控的新方向，单层过渡金属硫族化合物虽具自旋-能谷锁定效应，但谷间散射削弱了谷极化。研究目的为提升二维异质结构中的谷极化行为，探索更快的自旋电荷转移机制。研究团队构筑了WS2/CrBr3/石墨烯三层范德华异质结构，通过石墨烯近邻耦合调控层间自旋-电荷转移动力学。结论表明，石墨烯作为高效电荷抽取层，使层间自旋-电荷转移时间由17.3 ps缩短至1.3 ps，WS2中三重激子最大谷极化度提升至59.8%，谷极化分裂提高至37.9%，较未引入结构分别提升32%和261%。基于此的圆偏振光探测器圆各向异性比达88%，光响应度提升370%。该工作为高灵敏度圆偏振光探测和新型谷电子器件设计提供了新路径。