电泵浦TMDCs中实现纯磁场操控的谷极化翻转发光
光致发光光谱研究中非共振激发因素对不同TMDCs材料的能谷极化性质产生差异化影响，进而限制了体系之间的系统对比研究。为此，研究人员利用电泵浦量子阱结构，结合纯外磁场（无磁性电极/衬底），在多种过渡金属硫族化合物（TMDCs）中实现谷极化电致发光的高效操控与方向翻转，为二维半导体光学特性研究及谷电子学器件开发开辟了新路径。
武汉大学于霆课题组在Small Methods上以Electrically Pumped Valley Emitter in Transition Metal Dichalcogenides with Magnetic Manipulation为题发表研究文章，采用电泵浦量子阱结构，通过隧穿注入使电子/空穴均匀注入材料导带/价带，产生的电致发光由材料本征结构决定，消除光泵浦非共振激发的干扰。研究团队系统研究了单层WS₂、同质双层（WS₂/WS₂）、异质双层（WS₂/WSe₂）以及单层MoS₂在垂直磁场下的谷极化电致发光。关键突破在于：无需借助磁性电极或磁性衬底，仅通过改变外加磁场方向，即可实现谷极化电致发光极化方向的翻转。
图1. 光泵浦与电泵浦对比以及基于量子阱结构的磁控电泵浦能谷极化翻转。
图2. 量子阱器件结构和不同体系的磁电致发光特性。
建立的电泵浦结合纯磁场操控是实现TMDCs谷极化发光的有效且可扩展的方案，不仅为深入理解二维半导体，特别是其自旋-谷物理和激子效应，提供了一个新颖的研究工具，也为设计和开发基于谷自由度的下一代光电子器件奠定了重要的技术基础。未来研究可探索将此平台与莫尔超晶格、精细磁场调控或掺杂工程结合，以揭示更丰富的物理现象和实现更灵活的器件功能。
论文信息：
Electrically Pumped Valley Emitter in Transition Metal Dichalcogenides with Magnetic Manipulation.
Yilin Liu, Haiyang Liu*, Fanglu Qin, Aosai Yang, Sheng Liu*, Li Zhang, Mengqi Zeng, Junyong Wang, Lei Fu, Ruitao Lv, Kai Zhang, Fengcheng Wu, Hao Wang, Ting Yu*
Small Methods
https://doi.org/10.1002/smtd.202500156
