Observation of an anisotropic ultrafast spin relaxation process in large-area WTe2 films
Observation of an anisotropic ultrafast spin relaxation process in large-area WTe2 films
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大面积 WTe2 薄膜中各向异性超快自旋弛豫过程的观察
DOI：
10.1063/5.0090935
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发表时间：
2020-08
影响因子：
3.2
通讯作者：
Xuefeng Wang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yequan Chen;Zhendong Chen;Wenxuan Sun;Yongda Chen;Xianyang Lu;Xuezhong Ruan;Fengqiu Wang;Jing Wu;Liang He;Rong Zhang;Yongbing Xu;Xuefeng Wang
Weyl半金属Td-WTe 2具有自然破缺的反转对称性和强的自旋轨道耦合，在皮秒时间尺度内包含了深刻的自旋相关物理。然而，由于大规模薄膜的质量有限，对WTe 2的超快自旋行为缺乏全面的了解。在这里，我们报告的各向异性的超快自旋动力学在高度取向的Td-WTe 2薄膜在室温下使用飞秒泵浦-探测技术。在光激发下观察到了快达0.8ps的自旋极化翻转跃迁。反向自旋随后被缺陷散射，持续时间约为5.9 ps。整个弛豫过程表现出一个有趣的双重各向异性的六重和二重对称性，这源于能带的WTe 2晶体结构和矩阵元素效应的各向异性，分别。我们的工作丰富了对拓扑外尔半金属超快光自旋电子学的认识。
Weyl semimetal Td-WTe2 hosts the natural broken inversion symmetry and strong spin–orbit coupling, which contains profound spin-related physics within a picosecond timescale. However, the comprehensive understanding of ultrafast spin behaviors in WTe2 is lacking due to its limited quality of large-scale films. Here, we report on an anisotropic ultrafast spin dynamics in highly oriented Td-WTe2 films using a femtosecond pump–probe technique at room temperature. A transient spin polarization-flip transition as fast as 0.8 ps is observed upon photoexcitation. The inversed spin is subsequently scattered by defects with a duration of about 5.9 ps. The whole relaxation process exhibits an intriguing dual anisotropy of sixfold and twofold symmetries, which stems from the energy band anisotropy of the WTe2 crystalline structure and the matrix element effect, respectively. Our work enriches the insights into the ultrafast opto-spintronics in topological Weyl semimetals.
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