نوع مقاله : یادداشت پژوهشی
نویسندگان
گروه فیزیک ماده چگال، دانشکدة فیزیک، دانشگاه کاشان
چکیده
در این مقاله به بررسی امکان تولید جریان الکتریکی وابسته به اسپین با استفاده از تابش نور بر نانونوار آرمچیری دیکالکوژنید فلزات واسطه میپردازیم. به منظور شبیهسازی جریانهای اسپینی القا شده توسط نور از برهمکنش نور با ماده در مدل تابع گرین غیرتعادلی استفاده میشود. با توجه به جفتشدگی اسپین-مدار ذاتی در ساختار WSe2 و MoSe2 ،WS2 ،MoS2 به عنوان معروفترین ترکیبات دیکالکوژنید فلزات واسطه، جریان الکتریکی نوری وابسته به اسپین بدون نیاز به هیچیک از عوامل مغناطیسی خارجی ایجاد میشود. با اعمال میدان الکتریکی عرضی مناسب میتوان مقدار و محل وقوع قلههای نمودار بازده کوانتومی را تنظیم و جریان الکتریکی نوری وابسته به اسپین را بهینهسازی کرد. جریان الکتریکی نوری با قطبش اسپینی کامل، بازده کوانتومی بالا (تقریبا 50%)، جذب نور در محدودهی وسیعی از طول موج از فرابنفش تا فروسرخ، تفاوت در نتایج اپتیکی با توجه به نوع اسپین حاملهای بار به صورتیکه تمام موارد فوق با اعمال میدان الکتریکی عرضی مناسب قابل تنظیم خواهند بود، بیانگر کارایی بالای آشکارسازهای نوری-اسپینی مبتنی بر دیکالکوژنید فلزات واسطه و اهمیت تلاش برای بهبود بخشیدن به طراحی و عملکرد این نوع از آشکارسازها در زمینهی اپتو-اسپینترونیک میباشند.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Spin-polarized photocurrent in armchair TMD nanoribbons
نویسندگان [English]
- R Farghadan
- R Abdi
Condenced Matter Physics, Department of Physics, University of Kashan, Kashan, Iran
چکیده [English]
In the present study we introduce a concept to generate spin-polarized current in armchair transition metal dichalcogenides nanoribbons (TMDNs) using light irradiation. The spin-photocurrent properties are investigated by nonequilibrium Green's function formalism and electron-electron intraction. Because of intrinsic spin-orbit couplying, light irradiation produce spin- photocurrent in TMDNs whitout applying any external magnetic element. Morevere, transverse electric field modifies the magnitude and positin of optical absorption peaks and also, the magnitude of the spin-phtocurrent. Finally, the fully spin-polarized photocurrent, the high quantum efficiency with a maximum of approximately 50%, the wide-wavelength-range operation from ultraviolet to infrared and optical spin-filtering effects, that are tunable with transverse electric field, indicate the high performance of this spin-photodetectors based on armchair TMDNs and pave the way toward the improved design and performance of this photodetectors in spin-optoelectronic.
کلیدواژه‌ها [English]
- spin-optoelectronic
- transition metal dichalcogenide nanoribbons
- quantum efficiency
- full spin polarization
- S Manzeli, D Ovchinnikov, D Pasquire, O.V Yazyev, A Kis, Nature Reviews Materials 2, 8 (2017) 17033.
- A Pospischil, and T Mueller, Applied Sciences 6, 3 (2016) 78.
- QH Wang, K Kalantar-Zade, A Kis, JN Coleman, and MS Strano, Nature nanotechnology 7, 11 (2012) 699.
- M Koperski, M R Molas, A Arora, K Nogajewski, A O Slobodeniuk, C Faugeras, and M Potemski, Nanophotonics 6, 6 (2017) 1289.
- H Tian, M L Chin, S Najmaei, Q Guo, F Xia, H Wang, and M Dubey, Nano Research 9, 6 (2016) 1543.
- K F Mak and J Shan, Nature Photonics 10, 4 (2016) 216.
- Z Yin, H Li, H Li, L Jiang, Y Shi, Y Sun, G Lu, Q Zhang, X Chen, and H Zhang , ACS Nano 6 (2012) 74.
- B W Baugher, H O Britton, Y Yang, and P Jarillo-Herrero, Nature nanotechnology 9, 4 (2014) 262.
- W Choi, N Choudhary, G H Han, J Park, D Akinwande, and Y H Lee, Materials Today 20, 3 (2017) 116.
10. J A Reyes-Retana and F Cervantes-Sodi, Scientific reports 6 (2016) 24093.
11. N Zibouche, A Kuc, J Musfeldt, and T Heine, Annalen der Physik 526, 9-10 (2014) 395.
12. F, Khoeini, Kh Shakouri, F. M. Peeters, Physical Review B 94,12 (2016) 125412.
13. X Xu, W Yao, D Xiao, and T F Heinz, Nature Physics 10, 5 (2014) 343.
14. S Zamani and R Farghadan, Journal of Physics D: Applied Physics 51,30 (2018) 305103.
15. L Liu, E J Lenferink, G Wei, T K Stanev, N Speiser, and N P Stern, ACS applied materials & interfaces 11, 3 (2018) 3334.
16. X Chen, T Yan, B Zhu, S Yang, and X Cui. ACS nano 11, 2 (2017)1581.
17. A Heshmati-Moulai, H Simchi, and M Esmaeilzadeh, The European Physical Journal B 90, 7 (2017) 128.
18. M L Sancho, J L Sancho, J L Sancho, and J J Rubio, Phys. F: Met. Phys. 15 (1985) 851.
19. S Zamani and R Farghadan, Physical Review Applied 10, 3 (2018) 03405.
D Xiao, GB Liu, W Feng, X Xu, and W Yao, Physical review letters 108 (2012) 196802.
)