WS 2 与WSe 2 单层膜中的A激子及其自旋动力学特性研究

单层过渡金属硫化物由于其特有的激子效应以及强自旋-谷耦合性质，在光电子学及谷电子学等方面有着很广阔的应用前景.利用超快时间分辨光谱，本文系统地比较了两类钨基单层硫化物（WS2和WSe2）的A-激子动力学和谷自旋弛豫特性.实验结果表明，WS2单层膜的A-激子弛豫表现为双指数过程，而对于WSe2，其A-激子衰减表现为三指数过程，且激子的寿命远长于前者.WS2谷自旋极化弛豫表现为单指数衰减，其寿命约0.35 ps，主要由电子-空穴交换作用所主导.而对于WSe2，谷自旋弛豫表现出双指数弛豫特性：一个寿命为0.5 ps的快过程和一个寿命为28 ps的慢过程.快过程的弛豫来源于电子-空穴交换作用，而慢过程则由于自旋晶格散射形成暗激子的过程.通过调谐抽运光波长，进一步证实WSe2较WS2更容易形成暗激子.