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Proximity-Induced Exchange Interaction and Prolonged Valley Lifetime in MoSe2/CrSBr Van-Der-Waals Heterostructure with Orthogonal Spin Textures

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Autor(es):
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Beer, Andreas ; Zollner, Klaus ; Serati de Brito, Caique ; Faria Junior, Paulo E. ; Parzefall, Philipp ; Ghiasi, Talieh S. ; Ingla-Aynes, Josep ; Manas-Valero, Samuel ; Boix-Constant, Carla ; Watanabe, Kenji ; Taniguchi, Takashi ; Fabian, Jaroslav ; van der Zant, Herre S. J. ; Galvao Gobato, Yara ; Schueller, Christian
Número total de Autores: 15
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: ACS NANO; v. 18, n. 45, p. 11-pg., 2024-10-28.
Resumo

Heterostructures, composed of semiconducting transition-metal dichalcogenides (TMDC) and magnetic van-der-Waals materials, offer exciting prospects for the manipulation of the TMDC valley properties via proximity interaction with the magnetic material. We show that the atomic proximity of monolayer MoSe2 and the antiferromagnetic van-der-Waals crystal CrSBr leads to an unexpected breaking of time-reversal symmetry, with originally perpendicular spin directions in both materials. The observed effect can be traced back to a proximity-induced exchange interaction via first-principles calculations. The resulting spin splitting in MoSe2 is determined experimentally and theoretically to be on the order of a few meV. Moreover, we find a more than 2 orders of magnitude longer valley lifetime of spin-polarized charge carriers in the heterostructure, as compared to monolayer MoSe2/SiO2, driven by a Mott transition in the type-III band-aligned heterostructure. (AU)

Processo FAPESP: 22/00419-0 - Heteroestruturas de Van der Waals para spintrônica
Beneficiário:Yara Galvão Gobato
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 22/08329-0 - Efeito do padrão de Moiré nas propriedades físicas de heteroestruturas de van der Waals
Beneficiário:Yara Galvão Gobato
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 22/10340-2 - EMU científico: aquisição de um sistema de fluorescência de alta resolução temporal, espacial, espectral e operando em amplo intervalo de temperatura
Beneficiário:Gilmar Eugenio Marques
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Infraestrutura - Científico
Processo FAPESP: 23/01313-4 - Propriedades óticas de heteroestruturas de van der Waals
Beneficiário:Yara Galvão Gobato
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular