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

  1. S Manzeli, D Ovchinnikov, D Pasquire, O.V Yazyev, A Kis, Nature Reviews Materials 2, 8 (2017) 17033.
  2. A Pospischil, and T Mueller, Applied Sciences 6, 3 (2016) 78.
  3. QH Wang, K Kalantar-Zade, A Kis, JN Coleman, and MS Strano, Nature nanotechnology 7, 11 (2012) 699.
  4. M Koperski, M R Molas, A Arora, K Nogajewski, A O Slobodeniuk, C Faugeras, and M Potemski, Nanophotonics 6, 6 (2017) 1289.
  5. H Tian, M L Chin, S Najmaei, Q Guo, F Xia, H Wang, and M Dubey, Nano Research 9, 6 (2016) 1543.
  6. K F Mak and J Shan, Nature Photonics 10, 4 (2016) 216.
  7. 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.
  8. B W Baugher, H O Britton, Y Yang, and P Jarillo-Herrero, Nature nanotechnology 9, 4 (2014) 262.
  9. 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.

تحت نظارت وف بومی