Detection of Electron Paramagnetic Resonance Spectra of Optically Induced Carriers with the Properties of the Effective Mass in the WS2 Transition Metal Dichalcogenide

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The spin properties of transition metal dichalcogenides are of interest for applications in spintronics. Anisotropic electron paramagnetic resonance spectra in a WS2 single crystal under optical excitation have been detected. These spectra assumingly belong to localized carriers near the valence band and reflect features of the 5d shell of the crystal. It has been shown that the g-factor for the magnetic field perpendicular to the c‑axis of the crystal (in-plane magnetic field) is larger than that for the magnetic field parallel to the c‑axis (perpendicular to the layer plane), which can provide information on the type of the 5d function. The discussed center is most likely described by the wavefunction, which can be associated with the valence band of the crystal.

About the authors

R. A Babunts

Ioffe Institute, 194021, St. Petersburg, Russia

Email: batueva@mail.ioffe.ru

A. V Batueva

Ioffe Institute, 194021, St. Petersburg, Russia

Email: batueva@mail.ioffe.ru

A. S Gurin

Ioffe Institute, 194021, St. Petersburg, Russia

Email: batueva@mail.ioffe.ru

K. V Likhachev

Ioffe Institute, 194021, St. Petersburg, Russia

Email: batueva@mail.ioffe.ru

E. V Edinach

Ioffe Institute, 194021, St. Petersburg, Russia

Email: batueva@mail.ioffe.ru

P. G Baranov

Ioffe Institute, 194021, St. Petersburg, Russia

Author for correspondence.
Email: batueva@mail.ioffe.ru

References

  1. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306(5696), 666 (2004); doi: 10.1126/science.1102896.
  2. K. S. Novoselov, D. Jiang, F. Schedin, T. J. Booth, V. V. Khotkevich, S. V. Morozov, and A. K. Geim, Proc. Natl Acad. Sci. USA 102, 10451 (2005).
  3. P. Avouris, T. F. Heinz, and T. Low, 2D materials: Properties and devices, Cambridge University Press, Cambridge; https://doi.org/10.1017/9781316681619.
  4. A. Chaves, J. G. Azadani, H. Alsalman, D. R. da Costa, R. Frisenda, A. J. Chaves, S. H. Song, Y. D. Kim, D. He, J. Zhou, A. Castellanos-Gomez, F. M. Peeters, Zh. Liu, C. L. Hinkle, S.-H. Oh, P. D. Ye, S. J. Koester, Y. H. Lee, Ph. Avouris, X. Wang, and T. Low, npj 2D Mater. Appl. 4(29) (2020); https://doi.org/10.1038/s41699-020-00162-4.
  5. А. Б. Логинов, Р. Р. Исмагилов, С. Н. Бокова-Сирош, И. В. Божьев, Е. Д. Образцова, Б. А. Логинов, А. Н. Образцов, ЖТФ 91, 1509 (2021); DOI: https://doi.org/10.21883/JTF.2021.10.51364.102-21.
  6. В. Л. Калихман, Я. С. Уманский, УФН 108, 503 (1972).
  7. E. C. Ahn, Npj 2D Mater. Appl. 4(1), 1 (2020); doi: 10.1038/s41699-020-0152-0.
  8. A. Kumar, D. Yagodkin, N. Stetzuhn, S. Kovalchuk, A. Melnikov, P. Elliott, S. Sharma, C. Gahl, and K. I. Bolotin, Nano Lett. 21, 7123 (2021).
  9. К. В. Лихачев, И. Д. Бреев, С. В. Кидалов, П. Г. Баранов, С. С. Нагалюк, А. В. Анкудинов, А. Н. Анисимов, Письма в ЖЭТФ 116(11), 810 (2022).
  10. E. V. Edinach, Yu. A. Uspenskaya, A. S. Gurin, R. A. Babunts, H. R. Asatryan, N. G. Romanov, A. G. Badalyan, and P. G. Baranov, Phys. Rev. B 100, 104435 (2019).
  11. Р. А. Бабунц, А. С. Гурин, И. В. Ильин, А. П. Бундакова, М. В. Музафарова, А. Г. Бадалян, Н. Г. Романов, П. Г. Баранов, ФТТ 63(11), 1906 (2021).
  12. H. Zobeiri, S. Xu, Y. Yue, Q. Zhang, Y. Xie, and X. Wang, E ect of temperature on Raman intensity of nm-thick WS2: combined e ects of resonance Raman, optical properties, and interface optical interference, Nanoscale, The Royal Society of Chemistry 12(10), 6064 (2020); doi: 10.1039/c9nr10186a rsc.li/nanoscale.
  13. H. Zeng, G.-B. Liu, J. Dai, Y. Yan, B. Zhu, R. He, L. Xie, S. Xu, X. Chen, W. Yao, and X. Cui, Sci. Rep. 3, 1608 (2013); doi: 10.1038/srep01608.
  14. P. G. Baranov, H.-J. von Bardeleben, F. Jelezko, and J. Wrachtrup, Magnetic Resonance of Semiconductors and Their Nanostructures: Basic and Advanced Applications, Springer Series in Materials Science, Springer-Verlag, GmbH, Austria (2017), v. 253.
  15. Q. Cheng, J. Pang, D. Sun, J. Wang, S. Zhang, F. Liu, Y. Chen, R. Yang, N. Liang, X. Lu, Y. Ji, J. Wang, C. Zhang, Y. Sang, H. Liu, and W. Zhou, InfoMat. 2(4), 656 (2020; wileyonlinelibrary.com/journal/inf2; https://doi.org/10.1002/inf2.12093.
  16. A. Abragam and B. Bleaney, Electron Paramagnetic Resonance of Transition Ions, Clarendon Press, Oxford (1970).
  17. P. Byrley, M. Liu, and R. Yan, Front. Chem. 7, 442 (2019); doi: 10.3389/fchem.2019.00442.
  18. I. Tanabe, M. Gomez, W. C. Coley, D. Le, El. M. Echeverria, G. Stecklein, V. Kandyba, S. K. Balijepalli, V. Klee, A. E. Nguyen, E. Preciado, I-H. Lu, S. Bobek, D. Barroso, D. Martinez-Ta, A. Barinov, T. S. Rahman, P. A. Dowben, P. A. Crowell, and L. Bartels, Appl. Phys. Lett. 108, 252103 (2016); https://doi.org/10.1063/1.4954278.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».