[发明专利]一种利用镧锰氧衬底增强单层二硫化钨谷极化度的方法

说明书

本发明实施例涉及一种利用铁磁镧锰氧衬底增强单层二硫化钨谷极化度的方法，利用激光脉冲沉积法制备镧锰氧(LMO)薄膜；所述LMO薄膜的结构式为LaMnOsubgt;3/subgt;，厚度为30nm到40nm；制备薄层二硫化钨WSsubgt;2/subgt;；薄层WSsubgt;2/subgt;为1‑10层WSsubgt;2/subgt;分子厚度的WSsubgt;2/subgt;材料；通过干法转移的方法将所述薄层WSsubgt;2/subgt;转移至所述LMO薄膜上，WSsubgt;2/subgt;分子通过范德华力转移到所述LMO薄膜上，形成LMO衬底上具有单层WSsubgt;2/subgt;分子的材料结构，从而利用镧锰氧衬底增强单层二硫化钨谷极化度；其中，所述LMO衬底上具有单层WSsubgt;2/subgt;分子的材料结构为单层WSsubgt;2/subgt;/LMO范德华异质结。

技术领域

本发明涉及材料信息领域，具体地，本发明涉及利用镧锰氧铁磁材料与单层二硫化钨范德华异质结的构建来增强单层二硫化钨谷极化度。

背景技术

由于反转对称性破缺，单层二硫化钨(WS₂)具有两个简并但不相等的能谷，能谷的出现为电子提供了除电荷和自旋外的一种新的自由度。通过圆偏振光选择性地泵浦其中一个谷，可以在+K和-K谷之间产生不平衡的载流子居数，从而导致谷偏振的光发射。实现高谷极化是实现谷器件的一个必要步骤，但是由于谷间散射的存在，目前报道的谷极化度都比较低。

目前报道的提高谷极化的方法主要包括采用强磁场、共振激发、异质结、缺陷应力调控等，这些方法要么需要严苛的实验条件，要么其谷极化度较低。例如，通过施加强磁场，谷极化度会线性增加，但在15特斯拉的强磁场和4K温度下，单层WS₂谷极化度仅提高至30％，这种方法不仅需要强磁场，而且谷极化的增强也不高；通过共振激发，其谷极化度在10K下可以提高至40％，但这种方法需要复杂的实验装置来滤除泵浦光，而且其增强仍然较低；通过构成异质结，例如在WS₂与石墨烯的异质结中，其在4K下谷极化度可达41％，但是此种异质结的制备比较困难且增强不明显；缺陷和应力调节也可以调控谷极化，并且在CVD生长的、富含缺陷的单层WS₂中，其谷极化度在80K可达90％，但这种方法不容易精确控制，甚至可能降低极化度。上述方法要么需要严苛的条件，比如强磁场、共振激发测试装置或者复杂的制备过程，要么其谷极化度优化效率低。

因此，一种简便的有效的操控谷极化度的方法是非常重要的且亟需的。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有方法的不足，提出一种利用镧锰氧衬底提高单层二硫化钨谷极化度的方法。

为此，本发明提出了一种利用镧锰氧衬底增强单层二硫化钨谷极化度的方法，所述方法包括：

利用激光脉冲沉积法制备镧锰氧(LMO)薄膜；所述LMO薄膜的结构式为LaMnO₃，厚度为30nm到40nm；

制备薄层二硫化钨(WS₂)；薄层WS₂为1-10层WS₂分子厚度的WS₂材料；

通过干法转移的方法将所述薄层WS₂转移至所述LMO薄膜上，WS₂分子通过范德华力转移到所述LMO薄膜上，形成LMO衬底上具有单层WS₂分子的材料结构，从而利用镧锰氧衬底增强单层二硫化钨谷极化度；其中，所述LMO衬底上具有单层WS₂分子的材料结构为单层WS₂/LMO范德华异质结。

优选的，所述利用激光脉冲沉积法制备LMO薄膜具体为在700-750℃下通过脉冲激光沉积PLD系统在(001)取向的SrTiO₃(STO)衬底上沉积得到的LMO薄膜。