Strain에 의한 단일 층 MoS2에서 valley 자화 및 Berry curvature dipole 제어

Abstract

최근 이차원 물질을 활용한 양자 소자 개발에 있어 전자를 제어하는 기술에 대한 연구가 주목 받고 있다. 단일 층 transition metal dichalcogenides (TMDC) 는 운동량 공간 안에 분포하는 K와 K’ valley라는 두 개의 direct band gap을 가지고 있다. 두 개의 구분된 valley에 의한 전자 자유도를 valley 자유도라 하며, 각각의 valley는 서로 반대 sign으로 분포하는 Berry curvature에 의해 제어 가능하다. 본 연구에서는 단일 층 TMDC에 변형을 가하면 Berry curvature 분포의 비대칭으로 인해 Berry curvature dipole이 유도됨을 보였다. 또한 Berry curvature dipole과 평행한 방향으로 외부 전기장이 가해질 경우 valley orbital magnetization이 생성됨을 입증하였다. 이를 위해 유연한 MoS2 heterostructure 소자를 제작하여 변형에 따른 valley magnetization을 Kerr rotation microscopy에 의해 광학적으로 검출하였다. 본 연구를 통해 단일 층 TMDC 물질의 orbital magnetization을 제어하는 방법으로 격자에 변형을 가하는 방법을 제안하였으며, 이는 새로운 flexomagnetic 및 valley information processing device 구현의 토대가 될 것으로 기대된다.