Optically controlled single-valley exciton doublet states with tunable internal spin structures and spin magnetization generation

激子 激发态 物理 自旋电子学 布里渊区 凝聚态物理 简并能级 自旋态 自旋(空气动力学) 自由度(物理和化学) 比克西顿 能级分裂 原子物理学 量子力学 铁磁性 热力学
作者
Jiawei Ruan,Zhenglu Li,Chin Shen Ong,Steven G. Louie
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:120 (31) 被引量:1
标识
DOI:10.1073/pnas.2307611120
摘要

Manipulating quantum states through light-matter interactions has been actively pursued in two-dimensional materials research. Significant progress has been made toward the optical control of the valley degrees of freedom in semiconducting monolayer transition-metal dichalcogenides, based on doubly degenerate excitons from their two distinct valleys in reciprocal space. Here, we introduce a type of optically controllable doubly degenerate exciton states that come from a single valley, dubbed as single-valley exciton doublet (SVXD) states. They are unique in that their constituent holes originate from the same valence band, making possible the direct optical control of the spin structure of the excited constituent electrons. Combining ab initio GW plus Bethe-Salpeter equation (GW-BSE) calculations and a theoretical analysis method, we demonstrate such SVXD in substrate-supported monolayer bismuthene-which has been successfully grown using molecular beam epitaxy. In each of the two distinct valleys in the Brillouin zone, strong spin-orbit coupling and [Formula: see text] symmetry lead to a pair of degenerate 1s exciton states (the SVXD states) with opposite spin configurations. Any coherent linear combinations of the SVXD in a single valley can be excited by light with a specific polarization, enabling full manipulation of their internal spin configurations. In particular, a controllable net spin magnetization can be generated through light excitation. Our findings open routes to control quantum degrees of freedom, paving the way for applications in spintronics and quantum information science.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
白星发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
sll完成签到 ,获得积分10
1秒前
白星发布了新的文献求助30
1秒前
小暴完成签到,获得积分10
1秒前
白星发布了新的文献求助30
1秒前
1秒前
复杂的蛋挞完成签到 ,获得积分10
2秒前
Jett22222完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
3秒前
田様应助zz采纳,获得10
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
大连理工官方完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
孤星完成签到,获得积分10
4秒前
白星发布了新的文献求助10
4秒前
白星发布了新的文献求助10
5秒前
白星发布了新的文献求助30
5秒前
白星发布了新的文献求助30
5秒前
zhangpeipei完成签到,获得积分0
5秒前
卓向梦完成签到,获得积分10
5秒前
白星发布了新的文献求助10
5秒前
磊磊完成签到,获得积分10
5秒前
一卷钢丝球完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
今年我必胖20斤完成签到,获得积分10
7秒前
白星发布了新的文献求助10
8秒前
白星发布了新的文献求助10
8秒前
白星发布了新的文献求助10
8秒前
白星发布了新的文献求助10
8秒前
碧蓝邪欢完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 2500
Evidence Summary. Injection (subcutaneous):op- timal administration 1000
Rocket Propulsion Elements, 10th Edition 800
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Curating Socialism: A Handbook of International Art Exhibitions 1947-1989 530
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7466399
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9061851
关于积分的说明 19316100
捐赠科研通 7087217
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3244613
关于科研通互助平台的介绍 2413163
邀请新用户注册赠送积分活动 2229572