单层过渡金属二硫化物（TMDs）在六角布里渊区具有位于K⁺和K^-点的两个不相等但能量简并的谷，分别可被左旋圆偏振光和右圆偏振光选择性激发。其空间反演对称性破缺和强的自旋-轨道相互作用导致了自旋-谷锁定效应并为探索自旋电子和谷电子学的应用提供了一个极有吸引力的研究平台。MoS₂是被研究最多的单层TMDs之一，以往的研究表明其电子的自旋-谷寿命在低温5K下可达纳秒量级，但当施加横向磁场（弱至几十毫特斯拉）时，自旋/谷寿命就会迅速衰减。此外，随着温度的升高，电子的自旋-谷极化也会快速弛豫，在较高的温度下，特别是在室温下很难检测到电子的自旋-谷极化动力学。然而，温度稳健的自旋-谷极化是非常重要的，尤其是对于器件应用来说室温下具有长寿命的自旋-谷极化才是理想的。

   华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室、精密光谱科学与技术高等研究院科研团队发现当单层MoS₂被六方氮化硼（h-BN）封装时，其自旋-谷弛豫动力学表现出与未封装样品截然不同的特性：该动力学过程与横向磁场无关，且对温度的依赖性较弱。这一现象显著区别于以往报道的未封装样品结果。值得注意的是，在室温下h-BN封装后的单层MoS₂中自旋-谷极化仍然具有较长的寿命，并表现出双相行为——分别为23和146皮秒；较短寿命与较长寿命分别归因于流动电子与三子态。该研究还澄清了先前报道的未封装单层MoS₂中磁场敏感的自旋-谷极化组分的来源，温度依赖测量表明其很可能起源于局域态而不是流动电子；此外，该组分在h-BN封装的MoS₂中也不存在，这符合h-BN封装能改善单层MoS₂的光学质量以及抑制局域态存在的理论预测。这些发现不仅更新了对单层MoS₂的自旋-谷弛豫的认知，而且为单层TMDs的自旋-谷弛豫现象的复杂性和多样性提供了新的见解。

   该研究成果以华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室为第一单位发表于Laser Photonics Rev. e00687 (2025)。该工作的第一作者为华东师范大学在读博士生门玉萌，冯东海研究员为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金项目的大力支持。

图1. Laser & Photonics Reviews报道h-BN封装的单层MoS₂中磁场不敏感和温度稳健的自旋-谷弛豫

论文原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/lpor.202500687