薄层过渡金属硫族化合物材料的自旋和谷性质的研究

Layed transition metal dichalcogenides (TMD) have unique electronic structures. They not only supply a new platform for the spintronic investigation, but also display a new internal quantum degrees of freedom of electrons – valley. They are very promising candidates for future spintronic and valleytronic application. This program studies the spin and valley properties of layed TMD under large strain and strong electric field by means of the PL, transport and circular photogalvanic effect measurements, aiming at developing spintronic and valleytronic devices. The applicant of the program as well as the research team is engaged in the research of related field for many years, obtained a lot of achivements and gathered some research experiences. The objectives and contents of the program are advanced in the fields of low-dimensional semiconductor physics and spintronics (valleytronics).

原子层厚度的过渡金属硫族化合物(TMD)半导体材料由于其独特而奇异的电子结构不但为调控电子自旋提供了全新的平台，而且展现了新的电子内禀自由度-谷，是发展自旋和谷电子学器件的重要材料体系。本申请项目根据当前国际上半导体低维物理以及自旋和谷电子学研究的发展趋势，以探索TMD材料中的自旋和谷物理性质和变化规律、发展新型自旋和谷电子学器件为目标，开展应力和应变，强电场下TMD材料的自旋和谷性质研究，内容涉及高质量TMD材料和器件结构的制备，强应力和应变、强电场下电子的自旋和谷的性质及其耦合等。本项目申请人及所在的课题组近年来一直从事与该领域相关的研究工作，取得了一批富有特色的研究成果并积累了经验。本项目的研究目标和内容均处于当前国际上半导体低维物理和半导体自旋和谷电子学的前沿领域。

经过课题组老师和博士后、研究生的不懈努力，我们在高质量二维材料的外延生长、光谱设备搭建和材料光学性质、能带结构性质、光电输运性质方面开展了系统的研究工作。取得了一系列的研究成果，利用流体静压力光谱观测到单层过渡金属硫属化合物(TMDC)材料直接间接带隙的转变；利用强电场打破了多层TMDC材料的对称性，调控了谷效应，诱导产生谷的圆偏振光电流效应和谷霍尔效应，相关成果发表在Science Advances、ACS Nano、PRB等国际知名杂志上。做国际国内学术会议报告多次，其中国内学术会议邀请报告5次。培养出站博士后1人，博士毕业研究生1人，硕士毕业研究生2人。