在WS2微腔中，利用室温自旋层锁存技术实现激子-极化子非线性效应的控制

《Nature Photonics》：Room-temperature spin-layer locking of exciton–polariton nonlinearities in a WS2 microcavity

自旋光子学器件开发：单层WS?微腔自旋各向异性缺失及双层结构调控机制研究。

　　

摘要

自旋电子学（利用电子自旋来传输和处理信息）可能在未来的信息技术中发挥重要作用。然而，尽管研究工作一直在持续进行，但建立一个适用于自旋电子学的材料平台（尤其是在常温下有效运行的平台）仍然是一个挑战。过渡金属硫属化合物领域的最新进展为这一领域带来了新的机遇，其中这些材料中的激子极化子为开发可在常温下工作的自旋电子学可定制设备提供了潜力。尽管过渡金属硫属化合物极化子展现出了良好的潜力，但目前还缺乏自旋各向异性非线性效应。在这里，我们证明了在室温下单层WS₂微腔中不存在自旋各向异性相互作用，并展示了如何通过设计具有不同层间距的双层WS₂结构来恢复这种各向异性。我们将这种现象归因于激子-极化子物理中的一个独特特性：层依赖性的极化子-声子耦合。通过对声子静电势的理论计算，我们发现单层和双层样品的耦合强度存在显著差异，并从定性上解释了这种差异如何导致观察到的自旋各向异性响应。这一结果与多层WS₂样品的实验结果一致，同时也揭示了一个临界分离距离：超过该距离后，无论是实验还是理论都能观察到有效的单层自旋各向异性响应。我们的工作为在常温下开发自旋电子学极化子设备奠定了基础。