原子薄石墨烯(Gr)的發(fā)現開啟了整個二維范德華材料領域。這些材料在真正意義上是二維的燎字，因為它們是由面外方向的弱力(范德華力)和面內方向的強力(共價力)包圍的原子片，這就創(chuàng)造了一個表面且非常靈活的系統阿宅。此外候衍，這些晶體成分會導致奇異的能帶結構，各種各樣的2D系統都存在著電子洒放、光學和磁性蛉鹿。
新型光自旋應用的二維材料
由于相似的六方晶體結構，也可以在二維異質結構中進行逐層工程往湿。這種工程方法可以通過結合相互補充的2D系統來利用妖异。例如惋戏，在WSe2/Gr異質結構中，用于谷自旋操縱的大自旋-軌道耦合(WSe2)和用于電子器件的高電導(石墨烯)的配對對谷自旋動力學產生了新的影響他膳。因此响逢，逐層工程提出了一種很有前途的方法來構建具有增強控制和檢測自旋現象的二維系統。這就促使人們尋找與傳統半導體類似或更新穎的二維類似物棕孙，這些材料已經產生了大量的自旋電子研究舔亭。
幾種二維半導體具有適合低維自旋器件的特性，如高電子遷移率和可通過門控調節(jié)的載流子密度蟀俊。例如钦铺，基于Gr的器件已經證明了長通道上的自旋輸運和自旋進動，并且被預測在沒有外場的情況下具有光學產生的自旋極化肢预。不幸的是矛洞，由于弱自旋軌道耦合(SOC)的困擾，Gr對OISO的適用范圍有限烫映。
具有重要光學和自旋特性的二維材料的典型例子是過渡金屬二硫族化合物(TMDs)沼本。強SOC通過光學選擇規(guī)則為控制贗自旋態(tài)創(chuàng)造了條件，再現了自旋材料的許多光學特征窑邦。激子和其他載流子可以被偏振光激發(fā)成“谷”擅威，這是單層tmd在k空間中分離的直接帶隙躍遷。對這些谷偏振態(tài)的光學訪問模擬了OISO所需的選擇規(guī)則冈钦。谷的應用創(chuàng)造了一個與自旋電子學平行的“谷電子學”郊丛，其中基于谷的器件表現出“谷霍爾效應”和強自旋谷鎖定，這有利于轉移以及信息的長期存儲瞧筛。在tmd中研究的另一個值得注意的特性是厉熟，當單層材料放入光學腔中時，會發(fā)生強烈的光-物質相互作用较幌。lmountain等人利用光學Stark效應對這一現象進行了實驗研究揍瑟。這項工作顯示了在tmd中對極化(光態(tài))進行谷選擇控制的豐富潛力。這些激子-極化激子狀態(tài)在傳統半導體中已經廣泛存在乍炉。因此绢片，lmountain等人幫助進一步證明了谷和自旋之間的相關類比。
然而岛琼，即使具有與傳統自旋系統類似的特性底循，tmd也遠遠不是電子或基于自旋的設備的zui佳選擇。TMD的遷移率很小槐瑞，自旋谷鎖定會阻礙在沒有非常大的場的情況下自由操縱偽自旋的能力熙涤。相比之下，III-V半導體，如GaAs祠挫，在體體和受限狀態(tài)下那槽，由于高移動電子可以在合理的磁-下自由操縱，具有良好的自旋電子性能磁場等舔。蕞終骚灸，使這些傳統材料成為比tmd更可行的量子信息應用平臺。這一現實引發(fā)了一個相關的當代問題:是否有一種2D材料具有與傳統半導體相當(或更好)的光學软瞎、電子和自旋特性逢唤。
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