博士生李少菲同学在国际知名期刊Small上发表论文

      近日，课题组成员李少菲同学在刘老师的指导下，以第一作者在国际知名期刊Small上发表题为 “Tailoring Exciton Anisotropy and Valley via Magnetic Layer Thickness in 2D Heterostructures”(二维异质结中通过调控磁性层厚度实现激子各向异性与谷态调控)结构中通过调控磁性层厚度实现激子各向异性与谷态调控)的实验论文。

图：二维异质结WSe₂/Cr₂Ge₂Te₆/MoSe₂中通过调控磁性层厚度实现激子各向异性与谷态调控

       二维材料，尤其是在磁性和过渡金属二硫族化物(TMDCs)领域，近年来取得了显著进展。由于其优异的激子特性——包括较长的激子寿命和高束缚能，TMDCs 被认为是下一代光电子和自旋电子器件的有力候选者，因而受到广泛关注。大量研究已经深入探讨了 TMDC 激子的光学性质，表明外加磁场和磁性材料能够显著调控单层 TMDC 的激子自旋和谷极化。在外磁场作用下，TMDCs 中破缺的空间反演对称性会引发可调的谷 Zeeman 效应，从而改变激子谷极化的磁响应。同时，磁场与应变之间的耦合作用也会改变激子的谷态光学跃迁行为，进而影响其 g 因子。 此外，磁性材料通过邻近效应诱导的电荷转移具有自旋选择性，可以调控 TMDC 的谷极化程度；同时还可通过改变激子的自旋态，调控其谷态相干性保持与传输效率，进而影响相干寿命和相干长度，为谷比特信息的存储与处理奠定物理基础。 尽管已有众多研究聚焦于孤立 TMDC的行为，但其与外部材料，尤其是磁性系统之间相互作用的研究仍较为有限。

          与此同时，二维磁性材料，特别是层状范德华磁体，因其强相关电子态、多样的物理现象和在自旋电子器件中的应用潜力，也日益受到关注。其中，Cr₂Ge₂Te₆(CGT)作为典型的铁磁半导体，表现出显著的厚度依赖特性，成为研究低维磁性和自旋电子功能的理想平台。 随着层数减少，CGT 的电子结构和磁性发生显著变化，展示出独特的厚度调控行为。这种对层厚高度敏感的磁性为通过界面耦合调控 TMDC 激子行为提供了新契机。特别地，将 CGT 与 TMDCs 集成，有望实现磁性邻近效应，从而有效调控激子结合能、谷极化以及线偏振等性质。然而，目前关于磁性层厚度对激子行为的影响尚未被充分探索。已有研究多集中在单一磁性层的影响，而对于磁性层厚度在调控激子响应中的作用机制仍缺乏系统认识。

    在本研究中，我们通过构建 MoSe₂-CGT-WSe₂ 三层异质结构(THS)，系统研究了 CGT厚度对 TMDC 激子光学性质的影响。我们结合光致发光(PL)光谱、拉曼光谱，以及圆偏振与线偏振 PL 光谱测量，从多个维度揭示了 CGT 厚度调制下的激子行为。低温下，MoSe₂ 激子表现出明显的蓝移行为，归因于CGT 所引入的介电环境改变。圆偏振 PL 实验显示，较薄的 CGT 层能够通过磁性邻近效应增强 MoSe₂的圆偏振度(DOCP)，同时 WSe₂ 激子的 g 因子对 CGT 厚度高度敏感。此外，WSe₂ 激子还表现出强烈的线偏振发射行为，且在 CGT 的作用下，其线偏振度(DOLP)明显增强，并对外磁场的响应出现可调性。这些发现不仅为理解 CGT 厚度对 TMDC 激子性质的调控机制提供了基础物理认知，也为设计具备可调激子行为的二维材料光电子与自旋电子器件提供了新路径。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202504665

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This manuscript presents a compelling study on the layer-dependent modulation of excitonic properties in TMDCs via magnetic proximity effects from Cr₂Ge₂Te₆ (CGT). By integrating MoSe₂ and WSe₂ with CGT of varying thicknesses, the authors demonstrate clear magnetic-field-dependent and polarization-resolved photoluminescence responses, revealing tunable valley polarization and exciton coherence. The observation of super-super exchange at the WSe₂-CGT interface and the thickness-dependent decay of linear polarization provide new insights into interfacial magnetic coupling mechanisms in van der Waals heterostructures.

The work is timely and of broad interest to the fields of 2D materials, valleytronics, and spin-optoelectronics. The methodology is sound, and the experimental results are clearly presented. The findings effectively highlight magnetic layer thickness as a key tuning knob for exciton manipulation, opening new avenues for the design of reconfigurable quantum photonic devices.