Engenharia de spin-órbita em monocamadas de ligas de dicalcogenetos de metais de transição

Monocamadas binárias de dicalcogenetos de metais de transição compartilham propriedades comuns, como um bandgap óptico direto, desdobramentos spin-órbita de centenas de meV, interação luz-matéria dominada por éxcitons robustos e estados acoplados de spin-vale. Aqui, demonstramos a engenharia de spin-órbita em monocamadas da liga Mo(1-x)WxSe2 para optoeletrônica e aplicações baseadas no controle de spin e vale. Investigamos o impacto do ajuste do desdobramento de spin spin-órbita da banda de condução na população de éxcitons claros versus escuros. Para monocamadas de MoSe2, a intensidade de fotoluminescência diminui em função da temperatura em uma ordem de magnitude (4-300 K), enquanto para o WSe2 medimos surpreendentemente um aumento de uma ordem de magnitude. O material ternário mostra uma tendência intermediária a esses dois comportamentos extremos. Também mostramos um aumento não linear da polarização de vale em função da concentração de tungstênio, onde a incorporação de 40% de tungstênio é suficiente para atingir uma polarização de vale tão alta quanto no WSe2 binário.