Odd integer quantum Hall states with interlayer coherence in twisted bilayer graphene
我们报道了旋转2度的两个石墨烯叠层中的量子霍尔效应。通过调节密度，可以通过磁击穿机制改变层间隧穿强度。奇数量子霍尔物理学在平衡层密度的抑制隧穿机制中是不被预期的，但它被观察到。我们将其解释为库仑相互作用诱导的层间相干性和激子的玻色-爱因斯坦凝聚的特征，激子在每层的半填充处形成。密度不平衡引起重入行为，由于从层间相干态的相变的不可压缩的行为所造成的同时冷凝的两个层在不同的量子霍尔状态。随着总密度的增加，磁击穿占上风。由于增强的层间隧穿，层间相干态和相变消失。
2021-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetically controllable nonlinear valley Hall effect in centrosymmetric ferromagnets
School of Physics and Technology, Nanjing Normal University（南京师范大学物理科学与技术学院）；Center for Quantum Transport and Thermal Energy Science, Nanjing Normal University（南京师范大学量子输运与热能源科学中心）
该研究通过紧束缚模型和第一性原理计算，在中心对称铁磁体中实现了磁可控的非线性谷霍尔效应，其电导率大小、符号和自旋极化均依赖于磁化方向，为谷电子学和自旋电子学器件提供了新途径。
2025-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultra-Strong Spin-Orbit Coupling and Topological Moiré Engineering in Twisted ZrS2 Bilayers
我们预测，扭曲双层的1 T-ZrS $_2$实现了一个新的和可调的平台，工程师的二维拓扑量子相位占主导地位的强自旋轨道相互作用。在小扭转角下，ZrS $_2$异质结构产生了一个涌现的和扭转控制的莫尔Kagomé晶格，结合几何挫折和强自旋轨道耦合，产生了一个具有高度可控和几乎无色散带的莫尔量子自旋霍尔绝缘体。基于$Γ$处1 T结构的价带顶的双组分性质，我们设计了一个IV族过渡金属二硫属化物的通用赝自旋理论，并研究了强库仑排斥在拓扑莫尔Kagomé带的分数填充处产生的强量子反常Hall相以及可能的分数Chern绝缘态的出现.我们的研究结果建立了IV族过渡金属双硫族化合物双层膜作为一种新的莫尔平台，实现强相关的拓扑相位在扭曲可调设置。
2021-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Layer-Polarized Anomalous Hall Effect in Valleytronic van der Waals Bilayers
层极化反常霍尔效应（LP-AHE）是由Berry曲率与层自由度耦合而产生的一种现象，具有重要的物理意义和器件应用价值。然而，目前的研究范式是植根于拓扑系统，使这种现象相当罕见。在这里，通过模型分析，我们提出了一种替代的，但一般的机制来实现LP-AHE在valleytronic范德华双层层间滑动。面外铁电性和A型反铁磁性之间的相互作用产生了层锁Berry曲率，从而在双层系统中产生了长期寻求的LP-AHE。LP-AHE可以与滑动铁电性强耦合，以实现铁电性可控和可逆。该机制在一系列实际谷电子材料中得到了证实，包括双层VSi_2 P_4，VSi_2N_4，FeCl_2，RuBr_2和VClBr。这些新的机理和现象为实现液相-自热效应及其在电子学中的应用提供了新的方向。
2022-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Layer-Polarized Anomalous Hall Effect in Bilayer MnBi2Te4
层极化反常霍尔效应（LP-AHE）是凝聚态物理中的一个重要物理现象。目前的LP-AHE研究是基于利用外部电场的外在范式，其中LP-AHE的产生和控制并不简单。在这里，我们提出了一种新的机制，实现内在的LP-AHE双层晶格，通过调解的滑动物理和贝里曲率。此外，这种机制可以以可控和可逆的方式呈现LP-AHE。我们分析了系统的对称性要求，这样的内在LP-AHE主机。在双层MnBi_2Te_4材料中进一步验证了该方法的有效性。通过破坏反转对称性的堆叠，层锁Berry曲率使双层MnBi_2 Te_4中的本征LP-AHE成为可能，而其LP-AHE的可切换控制是通过滑动铁电性实现的。我们的工作为LP-AHE和二维（2D）材料研究开辟了一个重要的新方向。
2022-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Topological multiferroic order in twisted transition metal dichalcogenide bilayers
层状范德华材料已经成为人工设计相关物质状态的强大平台。在这里，我们显示了一个扭曲的双硫属双层超晶格在四分之一填充的多铁性秩序的出现。我们表明，库仑相互作用之间的竞争导致同时出现亚铁磁和铁电订单。我们推导出该系统的磁电耦合，这导致了一个直接的强耦合之间的电荷和自旋订单。我们发现，由于内在的自旋轨道耦合效应，电子结构显示出非零的陈数，从而显示出拓扑多铁性秩序。我们发现，这种拓扑状态引起的界面模式在不同的磁性和铁电畴的多铁性。我们证明，这些拓扑模式可以调谐与外部电场，以及由衬底产生的超莫尔效应触发。我们的研究结果提出扭曲范德华材料作为一个潜在的平台，探索多铁性对称性破缺订单，并最终，可控的拓扑激发磁电域。
2022-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Moiré quantum well states in tiny angle two dimensional semi-conductors
在微小的角度扭曲的双层膜的MoS $_2$和磷的价带边缘被示出由高度本地化的能级创建的“莫尔量子阱”，即捕获的层间莫尔电位。这些近似均匀间隔的能级表现出丰富的调制电荷密度，在价带最大值处变得超局域化。这种水平的数量和间距是可控的扭曲角和层间相互作用的强度，这表明在二维扭曲半导体量子点的“摩尔工程”有序阵列的可能性。
2019-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sliding ferroelectricity tunable conventional and anomalous spin Hall effects in bilayer 1T'-WTe2
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Shaanxi Yanyi Titanium Industry Company Limited（陕西言一钛业有限公司）
提出利用滑移铁电性调控双层1T'-WTe2中的传统和反常自旋霍尔效应，实现无外磁场垂直磁化翻转，并发现显著增强的自旋霍尔电导率。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the gap in bilyaer graphene using chemical functionalization: DFT calculations
以可控的方式打开石墨烯电子光谱中的能隙对于许多潜在应用是必要的，包括高效的碳基晶体管。我们已经表明，这可以通过双层石墨烯的化学功能化来实现。使用各种掺杂剂，例如H、F、Cl、Br、OH、CN、CCH、NH2、COOH和CH 3，可以在0.64和3 eV之间平滑地改变带隙，并且具有能隙的状态对应于最低能量构型是稳定的。双层石墨烯的结构特性的特殊性相比，散装石墨进行了讨论。
2008-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric valley valves with graphene/MoTe$_2$ van der Waals heterostructures
铁电范德华异质结构提供了一个天然的平台，设计各种电控设备。在这项工作中，我们证明了AB双层石墨烯封装在MoTe $_2$作为一个谷阀，显示一个可切换的内置拓扑间隙，导致铁电驱动的拓扑通道。使用从头计算和低能量模型的组合，我们表明，铁电秩序的MoTe $_2$允许控制的间隙开放的双层石墨烯，并导致不同的铁电畴之间的拓扑通道。此外，我们分析了MoTe $_2$和石墨烯层之间的莫尔调制在拓扑模式中的效果，证明了边缘状态对铁电感应电势的莫尔调制是鲁棒的。我们的研究结果提出了铁电/石墨烯异质结构作为多功能平台，以设计可切换的内置拓扑通道，而无需外部电偏压。
2023-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning the Dirac Cone of Bilayer and Bulk Structure Graphene by Intercalating First Row Transition Metals using First Principles Calculations
自2004年石墨烯被发现以来，二维（2D）层状结构材料因其独特的物理、化学和电子性质而引起了人们的极大关注。石墨烯纳米技术的最新进展开辟了制备2D双层石墨烯（BLG）插层的新途径。利用第一性原理密度泛函方法，我们设计了20种第一行过渡金属（TM）嵌入BLG的新材料\textit{in-silico}，即TM嵌入BLG的10种层状结构和10种体相结构。本文研究了第一排三甲基锡（Sc-Zn）插层的层状和块状BLG的平衡结构和电子性质。目前的DFT计算表明，石墨烯中的C原子的2个$p_z$子壳层和TM原子的3个$d_{yz}$子壳层提供了费米能级附近的电子密度，控制BLG插层材料的材料性质。这篇文章强调了狄拉克点如何在BLG和体BLG中移动，给出了不同的TM插层材料。讨论了可控的电子结构和性能的插层BLG-TM的未来器件应用的影响。这项工作为有效生产二维和三维碳基插层材料开辟了新的途径，在纳米材料科学中具有广阔的应用前景。
2017-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Role of Interlayer Coupling in the Second Harmonic Generation of Bilayer Transition-metal Dichalcogenides
弱层间耦合在二维范德华系统二次谐波产生中的作用目前还知之甚少。本文以均质双层材料$MoS_2/MoS_2$和异质双层材料$MoS_2/MoSe_2$为例，采用第一性原理计算，系统地研究了它们的二次谐波极化率与层间跳跃强度的关系。对于$MoS_2/MoS_2$和$MoS_2/MoSe_2$的零频限二次谐波，虽然着色度的增加可以增加层间光学跃迁（IOT）的强度，但G点附近带排斥的增加最终会降低它们的二次谐波值;着色度越大，二次谐波响应越小。与$MoS_2/MoS_2$相反，对于低光子能量区域的$MoS_2/MoSe_2$的二次谐波谱，由于在带边缘中占主导地位的强$t_{int}$依赖性IOT，它们的峰值对可变色调非常敏感;色调越大，二次谐波越大。在高光子能区，与$MoS_2/MoSe_2$相比，随着$t_{int}$的增大，$MoS_2/MoS_2$的二次谐波峰值减小的幅度更大，这是由于能带嵌套效应的减小。我们的研究不仅成功地解释了不同双层过渡金属双硫族化合物在不同色调下的不同SHG响应的令人困惑的实验观察，而且可以为设计可控的VDW系统的SHG效应提供一个总体的理解。
2021-12-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The Tip-Induced Twisted Bilayer Graphene Superlattice on HOPG: Capillary Attraction Effect
我们利用扫描隧道显微镜（STM）的针尖，通过人为增加针尖与样品在潮湿环境中的相互作用，在高取向热解石墨（HOPG）表面上操纵单个弱结合的纳米片。用这种方法可以将石墨片沿台阶方向撕开，折叠到HOPG表面上，从而得到六方对称的加芬超晶格。详细讨论了针尖与样品表面的相互作用，包括范德华力、静电力和由于针尖与样品之间形成高度弯曲的流体弯月面而产生的拉普拉斯压力引起的毛细吸引力，以了解针尖诱导石墨超晶格的形成机理。特别是在湿度条件下，毛细力是控制石墨表面层的关键。该方法为制备可控超晶格和石墨烯纳米带提供了一条简单可行的途径，同时也补充和发现了利用针尖在HOPG表面生成石墨烯超晶格的理论。
2014-05-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Layer-by-layer growth of bilayer graphene single-crystals enabled by self-transmitting catalytic activity
大面积垂直堆叠二维（2D）范德华（vdW）材料的直接生长是其在集成电子学、光电子学和光电子学中的高端应用的先决条件。目前，单晶石墨烯（MLG）和六方氮化硼（h-BN）的厘米至甚至米级单层已经通过在各种单晶衬底上外延生长来实现。然而，原则上，单层外延的这种成功似乎极难复制到双层或少层生长，因为第一层的完全覆盖被认为终止了那些采用催化金属表面的反应性。在这里，我们报告了一个特殊的逐层化学气相沉积（CVD）生长的大尺寸双层石墨烯单晶，使自传输催化活性从铂（Pt）表面的最外层石墨烯层。在良好控制的环境下进行的原位生长和实时监测实验明确地证实了MLG/Pt（111）的开放表面上的生长确实遵循逐层模式。第一性原理计算表明，通过石墨烯覆盖层和Pt表面之间的可感知的电子杂化，允许催化活性的传递，使得烃的催化解离和随后的最外层sp2碳表面上的它们的自由基的直接石墨化成为可能。这种自传输催化活性也被证明对于制造单晶石墨烯双层、三层和四层以及h-BN少层的管式炉CVD是稳健的。我们的研究结果提供了一个特殊的战略，潜在的可控，逐层和晶片规模的垂直堆叠少层二维单晶生长。
2022-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable quantum spin Hall effect in double quantum wells
拓扑绝缘体（TI）领域正在迅速发展。关于可能的应用，寻找具有容易控制的TI相的材料是一个关键问题。在具有反转带隙的碲化汞基量子阱中，量子自旋霍尔效应的特征是由时间反转对称性保护的单对螺旋边模.我们分析了一般耦合的碲化汞双量子阱（DQW）的拓扑特性，并展示了如何在这样的系统中的TI相可以由层间偏置电压驱动，即使当各个层是非反转的。我们认为，该系统允许类似的（层）赝自旋为基础的物理在双层石墨烯，但与谷简并的关键情况下。
2012-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional helical superconductivity and gapless superconducting edge modes in the 1T$^\prime$-WS$_2$/2H-WS$_2$ heterophase bilayer
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Brookhaven National Laboratory（布鲁海文国家实验室）；Stony Brook University（石溪大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of Nevada, Reno（内华达大学里诺分校）
该研究通过异质结构实现二维螺旋超导性，揭示其无能隙边缘态的相变特性，为非互易超导输运和拓扑量子设备提供新途径。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Elemental Ferroelectric Topological Insulator in $ψ$-bismuthene
本研究提出全新二维铋同素异形体ψ-铋烯，作为首个元素型铁电量子自旋霍尔绝缘体，兼具可测铁电极化、非平庸带隙等特性，还存在全角拉胀行为与可控持续自旋螺旋，为相关领域开辟新方向。
2023-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the multistage phase transformations in monolayer Mo-Te compounds
本研究通过分子束外延和扫描隧道显微镜系统解析了单层Mo-Te化合物的多级热致相变，揭示了生长参数对可控可逆相变的关键作用，为二维晶体相变工程和高性能器件发展奠定基础。
2024-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Dirac Electrons in a Dodecagonal Graphene Quasicrystal
固体中准粒子的量子态由对称性决定。因此，非常规对称性的发现可以为获得新的量子态提供新的机会。最近，在具有离散平移对称性的晶体中观察到了狄拉克电子和外尔电子。在这里，我们实验证明狄拉克电子在二维准晶没有平移对称。通过精确旋转30度的扭曲双层石墨烯的外延生长实现了十二方准晶。石墨烯准晶在SiC（0001）表面上生长到毫米级，同时在整个样品上保持单一旋转角，并成功地从衬底上分离出来，证明了其在环境条件下的结构和化学稳定性。在角分辨光电子能谱中观察到了具有12次旋转对称性的多个Dirac锥，显示了其独特的电子结构，具有反常的强层间耦合和准周期性。我们的研究为探索具有可控准晶序的相对论费米子的物理性质提供了一条新的途径。
2018-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonvolatile Electrical Control of Spin via Sliding Fractional Quantum Multiferroics
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；International Center for Quantum Materials, Beijing Institute of Technology（北京理工大学量子材料国际中心）
通过滑动分数量子多铁性材料实现非挥发性电控磁矩，结合滑动铁电性和分数量子铁电性，具有高效开关和强磁电耦合特性。
2025-12-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectricity-driven altermagnetism in two-dimensional van der Waals multiferroics
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Institute for Quantum Science and Technology, State Key Laboratory of Advanced Refractories, Materials Genome Institute, Physics Department, Shanghai University（上海大学量子科学与技术研究所、先进耐火材料国家重点实验室、材料基因组研究所、物理系）
本研究通过铁电极化和层间滑动控制二维多铁材料中的交替磁性，揭示了自旋分裂状态与异常霍尔效应的关系，为下一代自旋电子和磁电技术提供了新平台。
2025-11-21 cond-mat.mtrl-sci
