Circular Dichroism and Interlayer Exciton Hall Effect in Transition Metal Dichalcogenides Homobilayers

激子 Valleytronics公司 凝聚态物理 范德瓦尔斯力 点反射 极化(电化学) 过渡金属 材料科学 化学 物理 自旋电子学 铁磁性 量子力学 生物化学 物理化学 催化作用 分子
作者
Yushuo Xu,Dongyue Sun,Baibiao Huang,Ying Dai,Wei Wei
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.4c05592
摘要

In van der Waals (vdW) architectures of transition metal dichalcogenides (TMDCs), the coupling between interlayer exciton and quantum degrees of freedom opens unprecedented opportunities for excitonic physics. Taking the MoSe2 homobilayer as representative, we identify that the interlayer registry defines the nature and dynamics of the lowest-energy interlayer exciton. The large layer polarization (Pn) is proved, which ensures the formation of layer-resolved interlayer excitons. In particular, sliding ferroelectric polarization couples to the dipole orientation of the interlayer exciton, thus achieving the long-sought electric control of excitonic states. In line with the phase winding of the Bloch states under C3 rotational symmetry, we clarify the valley optical circular dichroism, enriching the exciton valleytronics. We also elucidate the Hall effect of the layer- and valley-polarized interlayer excitons, which advances our understanding of the spatial transport properties of the composite particles and provides new insights into the exciton-based applications.
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