Signatures of Valley Kondo Effect in Si/SiGe Quantum Dots
我们报告的测量一致的谷近藤效应在Si/SiGe量子点，证明了在电导与源极-漏极电压的峰值，表现出很强的温度依赖性。近藤峰在磁场中表现出不寻常的行为，我们将其解释为源于谷自由度。谷和塞曼分裂的相互作用建议的侧峰的存在下，揭示了0.28至0.34毫电子伏之间的零场谷分裂。在两个样品中观察到非零磁场的零偏压电导峰，这一现象与隧穿中的谷值不守恒一致。
2014-06-29 cond-mat.mes-hall
Spin-valley blockade in carbon nanotube double quantum dots
本文从理论上研究了半导体碳纳米管中双量子点的泡利效应或自旋谷效应。在我们的模型中，我们考虑了碳纳米管的以下特征：（i）量子点能级的四重（自旋和谷）简并，（ii）由管曲率增强的固有自旋轨道相互作用，以及（iii）由于短程无序引起的谷混合，即，替代原子，吸附原子等，我们发现，自旋谷封锁可以解除存在的短程无序，诱导两个独立的随机（大小和方向）谷塞曼场在两个点，因此类似于超精细相互作用在传统的半导体量子点。在强自旋-轨道相互作用的情况下，我们确定了一个参数制度，其中电流作为施加的轴向磁场的函数，显示了零场倾角的宽度控制的点间隧穿振幅，与最近的实验。
2010-11-01 cond-mat.mes-hall
Spin-valley qubits in gated quantum dots in a single layer of transition metal dichalcogenides
我们发展了一个基于电子自旋的量子比特的微观和原子论理论，在单层过渡金属二硫属化物的门控量子点中。量子位被标识为门控量子点中的两个简并锁定自旋态和谷态。两个量子比特的状态，准确地描述了使用一个数百万原子紧束缚模型在波矢量空间中解决。自旋-谷锁定和强自旋-轨道耦合导致两个简并态，其中一个量子位态是自旋向下的，位于布里渊区的$+K$谷，另一个量子位态位于自旋向上的$-K$谷。我们描述了旋转自旋谷量子位所需的量子位操作，作为所施加的垂直电场的组合，使自旋轨道耦合在一个单一的谷，与横向强本地化谷混合门。
2021-10-07 cond-mat.mes-hall
Optical transitions, exciton radiative decay, and valley coherence in lead chalcogenide quantum dots
我们提出了倒易空间中谷相干和超辐射的概念，并表明它导致$N$ -谷半导体量子点中亮激子辐射寿命的$N$ -倍减少。接下来，我们解释为什么，尽管如此，激子辐射寿命在PbX（X = S，Se，Te）量子点，从光致发光衰减测量，是在微秒范围内。我们还解决了具有强带间耦合的窄隙材料制成的纳米结构中的光-物质相互作用的特殊性。
2022-03-25 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Field-driven Valley Polarization of Transition Metal Dichalcogenide Quantum Dots
本研究理论探讨了超短圆偏振光脉冲下过渡金属二硫属化物量子点的电子动力学，发现可产生超快谷极化，且其随量子点尺寸的变化因材料而异，呈现单调或非单调趋势。
2023-08-30 cond-mat.mes-hall
Coulomb interaction and valley-orbit coupling in Si quantum dots
少电子Si量子点中的谷轨耦合是量子点占据数N的函数。我们研究了2 <= N <= 4的多通道硅量子点的光谱，表明与直觉相反，电子-电子相互作用对谷轨道耦合的影响可以忽略不计。对于N=2，它们被谷干涉抑制，对于N=3，它们由于旋量重叠而消失，对于N = 4，它们在不同的电子对之间抵消。为了证实我们的理论发现，我们检查了一个少电子的金属氧化物半导体量子点的实验能谱。在磁场中测量的自旋谷态填充序列揭示了谷-轨道耦合绝对不受占据数的影响。
2013-08-13 cond-mat.mes-hall
Electrically Tunable Valley-Based Qubits in Moiré Quantum Dots
Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Nicolaus Copernicus University（哥白尼大学）
针对可扩展电控量子比特的挑战，本文提出以栅极定义的莫尔量子点为平台，利用莫尔工程解决谷物理矛盾，实现基于谷的量子比特的电可控操作。
2026-08-19 cond-mat.mes-hall
Valley Seebeck effect in gate tunable zigzag graphene nanoribbons
我们提出，第一次，谷塞贝克效应在栅极可调锯齿形石墨烯纳米带作为热梯度和valleytronics之间的相互作用的结果。通过热梯度以及外部偏压进一步产生纯谷电流。在较宽的温度范围内，纯谷电流被发现是线性依赖于温度梯度，而它的增加与温度的一个引线的温度为固定的热梯度。提出了一种由温度梯度驱动的谷场效应晶体管（FET），它可以通过栅压实现纯谷电流的开通和关断。阈值栅压和通谷电流与温度梯度成正比。当系统在正栅压下导通时，纯谷电流几乎与栅压无关。如果以安培为单位，则谷电流可达30 μS。这种谷场效应管在未来的谷电子学和谷热电子学中有潜在的应用。
2017-01-06 cond-mat.mes-hall
Tunable valley Hall effect in gate-defined graphene superlattices
我们从理论上研究了作为实现可调谷依赖输运的平台的具有破缺反转对称性的栅极限定的石墨烯超晶格。我们的分析是基于最近的实验[C. Forsythe等人，Nat. Nanotechnol. 13，566（2018）]，其中通过纳米结构化石墨烯/图案化电介质/栅极结构中的电介质，在石墨烯上诱导了栅极可调超晶格电势。我们演示了如何电子紧束缚结构的超晶格系统类似于一个缺口狄拉克模型与相关的谷依赖运输使用展开程序。以这种方式，我们得到的谷霍尔电导率从超晶格布里渊区的Berry曲率分布，并证明了这种电导率的可调谐性的超晶格势。最后，我们计算了与横向谷电流和纵向充电电流相关的谷霍尔角，并证明了谷电流对图案化电介质中不规则性的鲁棒性。
2019-10-18 cond-mat.mes-hall
Valley filters, accumulators, and switches induced in graphene quantum dots by lines of adsorbed hydrogen atoms
我们提出了电子结构和量子输运计算，预测导电通道诱导石墨烯量子点的吸附线的氢原子作为高效的，实验上可实现的谷过滤器，开关和开关。基本的物理学是石墨烯狄拉克点共振（DPR）的一种新性质，即，在给定方向上通过DPR介导的导电通道的电流仅由两个石墨烯谷中的一个的电子携带。我们的预测适用于吸附在石墨烯量子点上的氢原子线，石墨烯量子点是独立的或支撑在六方氮化硼衬底上。
2019-09-27 cond-mat.mes-hall
Optical control of a single spin-valley in charged WSe$_2$ quantum dots
控制和操纵单电荷及其内部自由度，如自旋，是纳米科学的一个基本目标，具有很好的技术应用前景。最近，原子级薄的半导体，如WSe $_2$已经成为谷电子学的平台，为谷指数的光、磁和电控制提供了丰富的可能性。虽然在控制载流子系综的谷指数方面已经取得了进展，但是对于谷电子学至关重要的单个电荷的谷控制仍然没有被探索。在这里，我们提供了光学活性WSe $_2$量子点（QD）中具有净自旋的局部空穴的明确证据，并在小磁场下通过激发激光的螺旋度控制其自旋谷态。我们估计的一个单一的电荷在量子点的复合时间的谷寿命的下限是$\sim$纳秒。值得注意的是，中性量子点没有表现出这样的控制，证明了过量电荷在延长谷寿命中的作用。我们的工作将二维谷电子学领域扩展到了单自旋谷的水平，与量子信息和传感应用相关
2018-10-03 cond-mat.mes-hall
Inter-valley scattering induced by Coulomb interaction and disorder in carbon-nanotube quantum dots
我们发展了半导体碳纳米管量子点的谷间库仑散射理论，考虑了曲率和手征的影响。从单粒子态的有效质量描述出发，充分考虑库仑相互作用、自旋轨道耦合和短程无序，研究了双电子系统。我们发现，与谷间散射相关的能级分裂几乎与手征角无关，虽然小于由于自旋轨道相互作用，大到足以测量。
2013-08-16 cond-mat.mes-hall
Disorder-mediated electron valley resonance in carbon nanotube quantum dots
我们提出了一个单电子在碳纳米管量子点中谷区同位旋相干旋转的方案。该计划利用无处不在的原子无序的纳米管晶格，诱导随时间变化的谷混合作为受限的电子被推回和沿纳米管轴向前施加的交流电场。使用实验确定的值的无序强度，我们估计谷拉比振荡周期的纳秒时间尺度上是可行的。在单电子输运机制下，通过双量子点的电流可以检测到谷共振效应。
2010-10-20 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable Topological Valley Transport in Bilayer Graphene
谷赝自旋是表征能带中简并谷的量子自由度，是二维狄拉克材料的一个显著特征。与自旋类似，谷赝自旋由时间反转的一对状态跨越，尽管两个谷赝自旋状态在空间反转下相互转换。反演对称性的破缺导致了各种谷对比的物理性质;例如，谷依赖的拓扑输运是科学和技术的兴趣。双层石墨烯（BLG）是一种独特的系统，其固有的反转对称性可以被垂直电场可控地打破，为连续可调的谷拓扑输运提供了难得的可能性。在这里，我们使用了一个垂直的门电场打破BLG的反转对称性，和一个巨大的非局域响应被观察到作为谷赝自旋的拓扑输运的结果。我们进一步表明，谷传输是完全可调的外部门，和非本地信号持续到室温和长距离。这些观测结果挑战了当代对间隙系统中拓扑输运的理解，并且强大的拓扑输运可能导致未来的valleytronic应用。
2015-01-20 cond-mat.mes-hall
Nagaoka spin-valley ordering in silicene quantum dots
我们研究了硅烯内定义的量子点簇，其具有自旋和谷自由度的受限电子态。在原子紧束缚和连续介质Dirac近似下，对少电子系统进行了研究，得到了由点间隧穿和电子-电子相互作用驱动的自发谷极化，即最近在具有三个过剩电子的GaAs量子点正方形簇中发现的路线Nagaoka铁磁有序的谷对应物[P. Dehollain，{ \it et al.}，Nature { \bf 579}，528（2020）]。我们发现，对于没有本征自旋轨道耦合的哈密顿量-类似于具有交错势的石墨烯-只要系统的自旋被外部磁场冻结，基态的谷极化可以在点间距的范围内观察到。谷间散射的影响是可以忽略不计的集群几何形状，支持谷极化基态。在存在石墨烯特有的强的固有自旋-轨道耦合的情况下，不需要外部磁场来观察在自旋和谷中均极化的基态。自旋-轨道相互作用产生的有效磁场使简并基态的自旋分量和谷区同位旋分量呈现完美的正相关关系。
2021-03-16 cond-mat.mes-hall
Valley Phase and Voltage Control of Coherent Manipulation in Si Quantum Dots
在间接带隙半导体点的界面处的任何粗糙度下，谷轨道耦合的相位可以呈现随机值。在双量子点中，这个随机值导致交换分裂的大变化。我们展示了一个简单的分析方法来计算相位，从而交换分裂和单三重态量子比特频率，为任意接口。然后，我们表明，横向控制的量子点的位置，使用栅极电压，谷轨道相位可以控制在很宽的范围内，使交换分裂的变化可以控制为个别设备。最后，我们建议实验来测量谷相位和伴随的栅极电压控制。
2017-05-03 cond-mat.mes-hall
Spin and valley manipulation in single and double electrostatic silicene quantum dots
我们研究了单量子点和双量子点定义静电在硅烯。的自旋谷结构的限制单和双电子系统的确定和谷间散射引起的晶体边缘和库仑相互作用的影响进行了量化。在单电子和双电子扩展轨道的空间对称性的背景下讨论了双量子系统中的态。我们确定了由微波频率的交替电场引起的电荷、自旋和谷跃迁时间。谷过渡时间可以通过限制势控制几个数量级。此外，自旋跃迁率可以通过Rashba相互作用介导的成键和反键轨道的耦合而提高几个数量级。
2018-06-26 cond-mat.mes-hall
Spin-valley resolved photon-assisted tunneling in carbon nanotube double quantum dots
研究了半导体碳纳米管中静电诱导双量子点的光子辅助隧穿（PAT）和Landau-Zener-Stueckelberg（LZS）干涉。本文采用原子紧束缚方法和含时组态相互作用方法，对有限电子和空穴系统进行了描述。我们再现了最近观察到的量子双点描述跨空穴局域态的传输的LZS干涉图案。此外，我们指出，对于电荷配置的基态是泡利阻止PAT可以用于分辨率的过渡，涉及自旋翻转或谷间过渡没有自旋谷保存背景信号。
2017-02-28 cond-mat.mes-hall
Large tunable valley splitting in edge-free graphene quantum dots on boron nitride
二元自由度的相干操纵是现代量子技术的核心。石墨烯提供了两个二进制度：电子自旋和谷。有效的自旋控制已经在许多固态系统中得到证实，而谷的开发只是最近才开始，但没有在单电子水平上的控制。在这里，我们表明，石墨烯到六方氮化硼的范德华堆叠提供了一个天然的平台谷控制。我们使用由扫描隧道显微镜的尖端诱导的石墨烯量子点，并通过量子点位置的亚10 nm位移展示了从-5到+10 meV（包括谷反转）可调谐的谷分裂。这将受控谷分裂的范围提高了约一个数量级。自旋和谷态的可调反转应该能够实现这些自由度的相干叠加，作为实现基于石墨烯的量子比特的第一步。
2018-03-20 cond-mat.mes-hall
Untangling the valley structure of states for intravalley exchange anisotropy in lead chalcogenides quantum dots
提出一种广义程序，可从纳米结构原子级计算的量子受限态波函数中还原体相类谷局域波函数，应用于铅硫族量子点提取谷内交换哈密顿量，发现PbS的谷内交换矩阵元各向异性远强于PbSe。
2024-02-15 cond-mat.mes-hall
Spin-valley coupling in single-electron bilayer graphene quantum dots
了解电子自旋如何与轨道自由度耦合，例如固态系统中的谷自由度，对于基于自旋的电子学和量子计算中的应用至关重要。在带隙双层石墨烯（BLG）中制备静电约束量子点的最新进展使得能够研究BLG量子点中的低能单电子光谱，这对于潜在的自旋和自旋谷量子比特操作至关重要。在这里，我们提出了在单电子制度的双层石墨烯量子点的自旋谷耦合的观察。通过使用高度可调谐的双量子点器件，我们实现了能量分辨率，使我们能够解决提升的四重自旋和谷简并由$\approx 65~μ$ eV的Kane-Mele型自旋轨道耦合。此外，我们发现一个潜在的无序诱导的$K$和$K'$状态低于$20~μ$ eV的混合的上限。
2021-06-19 cond-mat.mes-hall
Pauli Blockade of Tunable Two-Electron Spin and Valley States in Graphene Quantum Dots
泡利阻塞机制--即使在能量允许的情况下，由于选择规则，载流子通过量子点的传输也会被阻塞--是泡利不相容原理的直接体现，也是操纵和读出自旋量子比特的关键机制。泡利自旋阻塞对于诸如GaAs QD的系统是良好建立的，但是对于具有额外自由度的系统（诸如碳基材料或硅中的谷量子数）有待进一步探索。在这里，我们报告了耦合双层石墨烯双量子点的实验，其中自旋和谷态得到精确控制，从而能够观察到双电子组合封锁物理。我们证明了两个不同的基态与栅极和磁场调谐之间的双重占用单点开关，允许切换的选择规则：与自旋三重态-谷单基态，谷封锁观察到的自旋单谷三重态基态，强大的自旋封锁。
2022-02-10 cond-mat.mes-hall
The effect of valley, spin and band nesting on the electronic properties of gated quantum dots in a single layer of transition metal dichalcogenides (TMDCs)
我们在这里提出的结果，原子论的金属栅极限制在一个单一的过渡金属二硫属化物层的电子。电子态由紧束缚模型描述，并使用包括多达百万个原子的计算盒进行计算，该计算盒具有周期性边界条件和由于嵌入其中的外部门而引起的抛物线限制势。我们发现了金属栅和六个非等效K谷中电子的双重简并能谱，与Q谷相关的折叠简并谱。我们比较了GaAs/GaAlAs和自组装量子点中电子的能级和电子能谱。讨论了自旋分裂和拓扑矩对量子点中K谷和Q谷电子态的影响。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall
Impact of the valley orbit coupling on exchange gate for spin qubits in silicon quantum dots
简并导带谷的存在以及它们如何通过界面混合在决定硅纳米结构中的电子相互作用和光谱中起着关键作用。本文研究了对称双电子硅双量子点中谷相对交换相互作用的影响。通过组态相互作用计算，发现交换分裂在两点间的谷相位差为有限值时被抑制，当相位差为π时，交换分裂达到最小值（{ \sim } 0）.这种抑制可以用哈伯德模型通过基态单重态和三重态上的双占据态的谷相位依赖的修整来解释。更高轨道态的贡献在确定交换能的值方面也起着至关重要的作用，交换能是诸如自旋量子比特交换门等应用的关键参数。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall
Valley current generation using biased bilayer graphene dots
本征和非本征谷霍尔效应预测出现在石墨烯系统与均匀或空间变化的质量条款。非本征机制，介导的电子在费米表面的谷依赖性散射，可以直接链接到量子输运模拟。这是一个很有前途的路线，更完整的实验研究的valleytronic现象在石墨烯，但一个主要的障碍是在应用所需的亚晶格相关的潜力的困难。在这里，我们表明，强烈的谷依赖性散射也出现在双层石墨烯量子点，其中间隙的大小可以很容易地调制使用层间电位在双栅极器件。鲁棒谷依赖的散射和伴随的谷电流的范围内的系统中观察到的，我们调查点的大小，质量强度和额外的潜在条款的作用。最后，我们注意到，当有偏置的双层点嵌入单层石墨烯中时，也会出现强烈的电子电流谷分裂，但这种效果不如双层主体那么稳健。我们的研究结果表明，具有自定义质量分布的双层石墨烯器件为未来二维材料的valleytronic探索提供了一个很好的平台。
2021-05-24 cond-mat.mes-hall
Measurement of valley splitting in high-symmetry Si/SiGe quantum dots
我们已经证明了在Si/SiGe和InGaAs中的少电子量子点，占据数从N = 0可控。这些显示出高度的空间对称性和可识别的外壳结构。磁谱测量表明，两种Si基器件在低磁场下都具有N =2的单重基态，从而提高了双谷简并度。这两个器件中的谷分裂分别为120和270 μeV，表明在我们的异质结构中存在原子级尖锐的界面。
2011-04-13 cond-mat.mes-hall
Tunable Circular Dichroism and Valley Polarization in the Modified Haldane Model
我们研究的偏振依赖性的光吸收的修改后的Halfton模型，表现出反手性的边缘模式中存在的样品边界，并已被认为是可实现的过渡金属dichalcogenides或Weyl半金属。揭示了一个丰富的光学相图，其中完美的圆二色性，赝自旋和谷偏振之间的相关性可以独立地调整后的费米能量。重要的是，完美的圆二色性和谷偏振同时实现。这种前所未有的光学特性组合提出了一些有趣的新型光子器件功能（例如光偏振器），这些功能可以与谷电子应用（例如谷电流的产生）相结合。
2019-04-18 cond-mat.mes-hall
Mesoscopic Fluctuations of Elastic Cotunneling in Coulomb Blockaded Quantum Dots
我们测量了库仑阻塞量子点中弹性共隧穿的介观涨落。与库仑峰上的共振隧穿不同，谷中的共隧穿对充电效应敏感。我们观察到一个更大的磁场规模的cotunneling（谷）的波动相比，峰值，以及没有“弱本地化”（在B = 0的电导减少）在山谷中。共隧穿波动保持相关的几个山谷，而峰值电导相关性迅速下降。
1997-07-27 cond-mat.mes-hall
Spin and Valley States in Gate-defined Bilayer Graphene Quantum Dots
在双层石墨烯中，静电约束可以通过顶部和背栅电极的合适设计来实现。我们测量了通过双层石墨烯量子点的电子输运，该量子点由带隙区域横向限制，并通过pn结连接到引线。实现了单电子和空穴占据，并且电荷载流子$n = 1, 2,\dots 50$可以以超过$10 \ \mathrm{meV}$的充电能量连续填充到量子系统中。对于最低量子态，我们可以清楚地观察到谷分裂和塞曼分裂，自旋g因子为$g_{s}\approx 2$。在低场限，谷分裂线性依赖于垂直磁场，并在定性与计算一致。
2018-08-07 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable valley currents, non-local resistances and valley accumulation in bilayer graphene nanostructures
利用线性响应区的输运理论Büttiker-Landauer公式，计算了反转对称性破缺的双层石墨烯纳米结构的谷电流和非局域电阻.结果表明，当费米能处于狄拉克点附近时，双层石墨烯纳米结构中的反转对称性破缺导致非局域四端电阻显著增强，谷电流比传统电流强数倍.研究了在费米能量为零时，局域电阻和非局域电阻随栅电压变化的比例关系，发现满足幂律。研究了四端双层石墨烯纳米结构中存在反转对称破缺时的谷速度场和谷积累。谷速度和非局部电阻被发现与所施加的栅极电压不同的规模。单位细胞平均谷积累被发现表现出一个偶极的空间分布一致的积累所产生的谷电流。我们定义并计算{ \em谷电容}，其表征谷累积响应于施加到纳米结构的接触的电压。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall
Tight-binding simulations of electrically driven spin-valley transitions in carbon nanotube quantum dots
我们描述了在半导体碳纳米管（CNT）内静电定义的量子点中由交变电场驱动的自旋和谷跃迁的动力学。我们采用紧束缚方法来描述局域在量子点内的态，考虑了由于s-p杂化和外场引起的圆周自旋轨道相互作用。在量子点中局域化的本征态的基础被用于在自旋、谷和轨道自由度之间存在耦合的情况下由周期性微扰驱动的自旋翻转和谷间跃迁的描述的含时薛定谔方程的解。除了一阶跃迁，我们也发现分数共振。我们讨论的跃迁率的选择规则，解除原子的无序和弯曲的管。我们表明，垂直于CNT的轴的电场分量激活自旋跃迁，否则不存在，并且共振自旋翻转时间与电场的倒数成比例。
2014-09-03 cond-mat.mes-hall
Spin-valley lifetimes in a silicon quantum dot with tunable valley splitting
虽然硅是一种很有前途的量子计算材料，但导带最小值（谷）的简并性必须通过足够的分裂来提升，以确保形成定义明确且寿命长的自旋量子位。在这里，我们表明，谷分离可以通过静电门控制在金属氧化物半导体量子点，提供跨越0.3 - 0.8毫电子伏的分裂，准确地调谐。分裂随外加电场线性变化，其比例与原子紧束缚预测一致。我们演示了单次自旋读出和测量不同的谷配置和点占有率的自旋弛豫，发现一个电子的寿命超过2秒。由于谷态之间的自旋-轨道耦合，自旋弛豫通过声子发射发生，这是硅量子点以前没有预料到的过程。分析理论描述了弛豫速率的磁场依赖性，包括当塞曼分裂和谷分裂重合时存在显著的速率增强（或热点）。
2013-05-30 cond-mat.mes-hall
Tunable valley filtering in dynamically strained $α$-$\mathcal{T}_3$ lattices
$α$ - $\mathcal{T}_3$晶格中的机械变形对于不同的谷诱导相反方向的局部赝磁场。当这种应变配备有动态驱动器时，它会产生互补的谷非对称赝电场，预计会加速电子。我们建议，通过将这些效应与时间相关的非均匀应变相结合，可以设计出超越静态能力的可调谷值过滤装置。我们证明了这一点，通过实施一个振荡的高斯凸点为中心的四端霍尔酒吧$α$ - $\mathcal{T}_3$设置和计算诱导的伪电磁场解析。在递归Floquet格林函数方案，我们确定的时间平均传输和谷极化，以及局域态密度和电流密度的空间分布。由于周期性的驱动，我们检测到新的能源制度与高度谷偏振传输，这取决于$α$。通过分析时均局域态密度和电流密度的空间分布，我们可以将这些区域与装置中的赝电磁场联系起来，通过驱动频率，我们可以操纵谷极化态，这可能有利于未来的器件应用。
2022-12-06 cond-mat.mes-hall
All-electrical manipulation of silicon spin qubits with tunable spin-valley mixing
我们表明，硅量子位（qubit）中的自旋和谷自由度之间的混合可以通过作用在谷分裂$Δ$上的电场来控制。由于自旋-轨道耦合，量子位可以在自旋模式（其中量子信息被编码为自旋）和谷模式（其中量子信息被编码为谷）之间连续切换。在自旋模式下，量子比特在非弹性弛豫和退相干方面更鲁棒，但几乎不能电寻址。然而，它可以被带入谷模式，然后返回到自旋模式以进行电操纵。这为在硅上开发鲁棒的、可扩展的、电可寻址的自旋量子比特开辟了新的前景。我们说明了这一点与紧束缚模拟上的所谓的“角点”在绝缘体上硅器件的限制和谷分裂可以独立定制的前和背栅。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable valley polarization in Weyl semimetals with tilted energy dispersion
National University of Singapore（新加坡国立大学）；National Taiwan University（台湾大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）
本研究探究倾斜色散外尔半金属p-n-p结的隧穿输运，发现横截方向倾斜色散会引发不同谷电子的反向手性折射，结合磁势垒选角实现电可控可切换的谷极化，为相关实验与谷电子学等应用铺路。
2018-02-09 cond-mat.mes-hall
Tunable valley splitting and bipolar operation in graphene quantum dots
石墨烯中的量子态是四重简并的：两重自旋，两重谷，这两个自由度都可以用于量子比特的制备。在我们的双层石墨烯量子点中，我们证明了谷g因子gv，类似地定义为在垂直磁场中谷分裂的自旋g因子gsforvalley splitting，是可调的，从20到90的因子超过4。我们发现，较大的gv的结果从较大的电子点的尺寸，由充电能量决定。这种控制是通过调整电压，只有两个栅极，这也允许调整的点-铅隧道耦合。在我们的多功能器件上，可以进行双极操作，用与引线极性相同或相反的载流子对量子点进行充电。两种极性的点通过柱塞门的作用可调谐到第一载流子，使得可以观察到从电子到空穴点的转变。通过增加更多的门，该系统可以很容易地扩展到主机双点。
2020-09-09 cond-mat.mes-hall
Tunable and giant valley-selective Hall effect in gapped bilayer graphene
贝里曲率类似于磁场，但在动量空间中，并且通常存在于具有非平凡量子几何的材料中。它赋予布洛赫电子横向反常速度，即使在没有磁场的情况下也能产生类霍尔电流。我们报道了原位可调谐的谷选择性霍尔效应（VSHE）的直接观测，其中反转对称性，从而电子的几何相位，是由一个面外电场控制。我们使用高品质的双层石墨烯与固有的和可调的带隙，照射圆偏振的中红外线，并确认所观察到的霍尔电压产生的光诱导谷人口。与二硫化钼相比，我们发现的数量级更大的VSHE，由于带隙的Berry曲率的逆缩放。通过对谷选择性霍尔电导的监测，研究了带隙对Berry曲率的影响。这种VSHE的原位操作为拓扑和量子几何光电器件铺平了道路，例如更鲁棒的开关和检测器。
2022-04-20 cond-mat.mes-hall
Highly tunable valley polarization of potential-trapped moiré excitons in WSe2/WS2 heterojunctions
本文揭示了WSe2/WS2异质结中摩尔激子谷极化高度可调的机制源于摩尔超晶格填充，并定量确定了长程电子-空穴交换相互作用是低布居数下谷间散射的主要来源。
2025-03-08 cond-mat.mes-hall
Tunable Berry curvature, valley and spin Hall effect in Bilayer MoS$_2$
电子布洛赫带的手征性是层状二维材料许多有趣性质的原因。我们发现，在过渡金属二硫属化物（TMDC）的双层，不像在几层石墨烯和单层TMDC，层内和层间的耦合提供了重要的贡献的贝里曲率的$K$和$-K$谷的布里渊区。层间的贡献导致的Berry曲率的堆叠依赖性，我们指出常用的3R型和2H型双层膜之间的差异。由于层间的贡献，Berry曲率在双栅极器件中变得高度可调。我们研究了谷霍尔效应和自旋霍尔效应与堆叠类型和外电场的关系。虽然谷和自旋霍尔电导率没有量子化，在MoS $_2$ 2H双层，他们可能会改变符号作为外部电场的函数，这是让人想起的晶格陈氏绝缘体的行为。
2018-07-05 cond-mat.mes-hall
Twist-Tunable Spin-to-Charge Conversion and Valley-Contrasting Effects in Graphene/TMDC Heterostructures
本文研究了石墨烯/过渡金属二硫化物异质结中扭转角对自旋轨道效应、自旋霍尔效应及谷霍尔效应的影响，并证明谷霍尔电导率可达量子化值±2e²/h。
2025-07-01 cond-mat.mes-hall
Excited states in bilayer graphene quantum dots
我们报告了在平行和垂直的外加磁场中通过静电定义的双层石墨烯中的少孔量子点的基态和激发态输运。通过分析包含自旋和谷自由度的两粒子模型的有限偏置谱数据，发现了一个非常清晰的两粒子谱的能级方案。我们确定了双空穴基态是自旋三重态和谷单重态。这种自旋排列可以被看作是谷简并系统的洪德规则，这与碳纳米管中的量子点和GaAs基量子点有着根本的不同。自旋单重态激发态被发现是谷-三重态通过倾斜的磁场相对于样品平面。我们量化的交换能量为0.35毫电子伏，并测量谷和自旋g因子分别为36和2。
2019-04-15 cond-mat.mes-hall
Electromagnetic control of valley splitting in ideal and disordered Si quantum dots
在硅自旋量子位中，谷分裂必须被调谐远离量子位塞曼分裂以防止快速量子位弛豫。在这项工作中，我们详细研究了谷分裂如何依赖于电场和磁场以及量子点的几何形状的理想和无序的Si/SiGe界面。我们从理论上模拟了一个现实的静电定义的量子点，并找到了确切的基态和激发态的平面外的电子运动。这使我们能够找到电子包络函数及其对电场和磁场的依赖性。对于具有理想界面的量子点，在面内磁场的驱动下，电子的轻微回旋运动略微增加了谷分裂。重要的是，我们的建模使得有可能分析界面障碍的任意配置的效果。与以前的研究一致，我们表明，接口步骤可以显着减少谷分裂。有趣的是，根据界面台阶的位置，磁场可以增加或进一步抑制谷分裂。此外，谷分裂可以线性缩放，或者在存在界面台阶的情况下，与电场非线性缩放。
2020-07-01 cond-mat.mes-hall
Valley polarization of exciton-polaritons in monolayer WSe2 in a tunable microcavity
过渡金属双硫族化合物单层膜具有很强的激子共振，是研究光-物质相互作用的一个非常有趣和通用的平台。在这项工作中，我们报告了一个强耦合制度的激子在单层WSe 2和光子限制在一个开放的，电压可调的电介质微腔。我们的系统的可调谐性，使我们能够扩展激子极化激元状态在很宽的能量范围内，特别是，使激子组件的较低的极化激元模式到共振与其他激子在单层WSe 2过渡。通过选择性激发自旋极化激子-极化激元，我们证明了当下支极化激元与单层WSe_2中的亮trion态共振时的谷极化和当它们与暗trion态共振时的谷去极化.
2018-09-25 cond-mat.mes-hall
Disorder-induced valley-orbit hybrid states in Si quantum dots
硅中的量子点是实现固态量子信息处理的有希望的候选者。理解硅的多导带谷对这些器件性能的影响是很重要的。在这里，我们介绍了一个新的，系统的有效质量理论的谷轨道耦合在无序硅系统。该理论揭示了谷轨道杂化效应，这对于在谷自由度中存储量子信息是有害的，包括谷态之间的非零偶极矩阵元素和改变的谷间隧穿。
2013-05-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Valley filtering in strain-induced $α$-$\mathcal{T}_3$ quantum dots
我们测试了通过局部应变$α$ - $\mathcal{T}_3$晶格刻下的量子点的谷过滤能力。具体来说，我们考虑一个平面外的高斯凸块在中心的四端配置和计算所产生的伪磁场具有相反的方向，电子起源于不同的山谷，由此产生的谷极化电流，以及位于彼此相对的注入器和集电极之间的电导。根据量子点的宽度和宽高比，我们检测到不同的传输制度，有和没有谷过滤的$α$ - $\mathcal{T}_3$和骰子晶格结构。此外，我们分析了电导共振的本质与高谷极化相关的（伪）朗道能级，局域态密度的空间分布，和局部电流密度。所观察到的局部电荷和电流密度图案反映了局部反演对称性破缺的应变，除了全球反演对称性破缺由于标度参数$α$。通过这种方式，我们也可以过滤出不同的子格。
2021-04-15 cond-mat.mes-hall
Spin-Valley Qubit Dynamics In Exchange Coupled Silicon Quantum Dots
谷态的存在是在硅量子点中实现量子信息技术的一个重大障碍，因为泄漏到交替的谷态中会将误差引入计算。我们用微扰分析方法研究了具有谷自由度的交换耦合量子点的动力学。我们发现，如果谷分裂是大的，电子没有被适当地初始化到谷本征态，那么系统的时间演化将导致自旋谷纠缠。如果谷分裂很小，电子没有初始化到相同的谷态，也会发生自旋谷纠缠。此外，我们还发现，对于小的谷分裂，自旋谷纠缠不影响两个量子比特系统的测量概率;然而，具有更多量子比特的系统将受到影响。这意味着在双量子比特系统中测量的双量子比特门的量子数可能会错过谷自由度的影响。我们的工作表明，即使在系统温度很低的情况下，谷的存在也可能对多量子比特的量子性产生不利影响。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamic Valley Polarization in Moire Quantum Dots
我们描述了在外加磁场中莫尔量子点中激子能级交叉的效应。我们证明了在塞曼能量远小于热能的条件下，非偏振光可以产生显著的层间激子动态谷极化。激子从核自旋涨落中获得角动量。在$n$型云纹量子点的典型实验参数下，非偏振光可以导致驻留电子完全谷极化。
2021-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Valley Splitting due to Topological Orbital Magnetic Moment in Bilayer Graphene Quantum Point Contacts
在多通道半导体中，谷自由度可以潜在地用于存储、操纵和读取量子信息，但其控制仍然具有挑战性。双层石墨烯中的谷可以通过由谷g因子耦合的垂直磁场来寻址。然而，对谷g因子的控制尚未得到证实。我们通过实验确定了在双层石墨烯中通过合适的栅极几何形状实现的量子点接触的能谱。使用有限偏置光谱，我们测量的横向限制以及塞曼分裂所产生的能量尺度，并找到一个自旋g因子为2。使用垂直电场，谷值g因子可以通过因子3调谐，达到40和120之间的值。通过考虑拓扑磁矩及其对约束和垂直位移场的依赖性的计算，定量地解释了这一结果。
2020-03-05 cond-mat.mes-hall
Tunable Acoustic Valley-Hall Edge States in Reconfigurable Phononic Elastic Waveguides
本研究探讨二维声子弹性波导中由于量子谷霍尔效应的声学模拟现象而产生的声学拓扑边缘态。我们表明，拓扑转变发生在两个晶格之间的空间反演对称性破缺，由于可调应变场的应用。这种条件导致在畴壁处形成无间隙的边缘状态，如通过分析批量边缘对应关系和相关的拓扑不变量进一步说明的。虽然时间反演对称性在这些系统中仍然是完整的，当谷间混合是弱的或可以忽略不计的边缘状态的拓扑保护。有趣的是，拓扑边缘状态也可以触发在一个单一的域的边界，如果边界条件被适当地选择。我们还表明，静态调制的应变场允许调谐不同的支持边缘状态之间的材料的响应。
2017-10-24 cond-mat.mes-hall
Strain-Tunable Harmonic Responses in Valley-Polarized Bilayer Graphene
Department of Theoretical and Nanophysics, Faculty of Physics, Alzahra University（阿尔扎拉大学物理学院理论与纳米物理系）
研究单轴应变下谷极化双层石墨烯的线性和二阶非线性光学响应，发现应变可调控二次谐波产生，实现机械控制开关。
2026-07-01 cond-mat.mes-hall
Electric-field-tunable topological phases in valley-polarized quantum anomalous Hall systems with inequivalent exchange fields
以Kane-Mele单层为模型，研究了不等效交换场、Rashba效应与外电场对谷极化量子反常霍尔系统拓扑相的调控作用，证明了其拓扑态可连续调谐，为拓扑谷电子学器件提供了理想平台。
2024-08-21 cond-mat.mes-hall
Electric-field tuning of the valley splitting in silicon corner dots
我们对奈米线场效电晶体中的矽角点进行激发态光谱分析，以评估谷分裂的电场可调性。首先，我们展示了一个单量子点和一个双量子点之间的背栅控制的过渡并联，允许调整设备中的角点形成。我们发现谷分裂对背栅电压的线性依赖性，从$880~μ\text{eV}$到$610~μ\text{eV}$，斜率为$-45\pm 3~μ\text{eV/V}$（或等效地，相对于有效场的斜率为$-48\pm 3~μ\text{eV/(MV/m)}$）。紧束缚模拟，包括表面粗糙度的影响，远程电荷在栅极堆叠和离散掺杂剂在沟道中的实验结果的支持。我们的研究结果展示了一种电调谐基于绝缘体上硅的量子点中的谷分裂的方法，这是实现硅自旋量子比特的全电操纵的要求。
2018-07-23 cond-mat.mes-hall
Orbital hyperfine interaction and qubit dephasing in carbon nanotube quantum dots
超精细相互作用（HF）对于固态量子信息处理的功能性至关重要，因为它影响量子比特相干性并使核自旋量子存储器成为可能。在这项工作中，我们完成了理论的基本超精细相互作用机制（费米接触，偶极，轨道）在碳纳米管量子点通过提供一个理论描述的轨道HF。我们发现，轨道HF诱导的纳米管晶格的核自旋之间的相互作用和限制在量子点中的电子的谷自由度。我们表明，由此产生的核自旋-电子谷相互作用（i）是大约伊辛型，（ii）基本上是本地的，在这个意义上，可以定义一个半径和点长度无关的原子相互作用强度，和（iii）具有原子相互作用强度，这是相媲美的费米接触和偶极相互作用的组合强度。我们认为，轨道HF提供了一个新的退相干机制的单电子谷量子比特和自旋谷量子比特在一系列的多谷材料。我们明确评估相应的非均匀退相时间$T_2^*$的纳米管为基础的谷量子位。
2014-09-09 cond-mat.mes-hall
Spin-valley coupling anisotropy and noise in CMOS quantum dots
硅自旋量子比特相对于其他固态量子比特的主要优势之一是其固有的可扩展性和与已广泛用于半导体行业的300 mm CMOS制造技术的兼容性，同时保持高读出和栅极精度。我们展示了一个单一的电子自旋检测使用能量选择性读出CMOS制造的纳米线器件与集成的电荷检测器。我们测量的谷分裂0.3毫电子伏和0.16毫电子伏在两个类似的设备。自旋谷混合的各向异性的测量和示出遵循预期的依赖性从局部限制的对称性，表明在该区域的量子点的低无序。最后研究了自旋-谷耦合区的电荷噪声，发现在$0.6GHz/\sqrt{Hz}$的范围内，电荷噪声会引起量子比特能量的涨落。
2021-09-28 cond-mat.mes-hall
