Controllable valley and spin transports in ferromagnetic silicene junctions
我们研究正常/铁磁/正常硅烯结中的电荷、谷和自旋输运。我们发现，在这个结的电荷，谷，和自旋电导振荡与铁磁硅烯的长度。还发现，通过这个结的电流是谷和自旋极化由于谷和自旋自由度之间的耦合，和谷和自旋极化可以通过局部施加的栅极电压进行调谐。特别地，我们发现通过施加电场，完全谷和自旋极化电流。我们还得到了观察到全谷电流和自旋极化电流的条件。
2013-06-12 cond-mat.mes-hall
Valley-Polarized Quantum Anomalous-Hall Effects in Silicene
我们证明了一种新的物质量子态--单层硅烯中的谷极化量子反常霍尔效应。在非本征Rashba自旋轨道耦合和交换场的作用下，单层硅烯可以处于量子态，其Chern数C=2。我们发现，通过调节Rashba自旋轨道耦合，拓扑相变产生谷极化量子反常霍尔态，即同时具有量子谷-霍尔效应（谷陈数C_V=3）和量子反常霍尔效应（C=-1）的量子态.
2013-04-27 cond-mat.mes-hall
Valley polarization in graphene-silicene-graphene heterojunction
考虑到石墨烯和硅烯能带结构的差异，提出了一种新的石墨烯-硅烯-石墨烯（GSG）异质结模型。在GSG中，我们研究了锯齿形纳米管在外加电场作用下的谷极化特性。我们发现与硅烯体带隙相关的能量范围具有大于95%的谷极化。在硅烯拓扑边缘态的保护下，即使引入很小的非磁无序，谷极化仍然存在。这些结果对今后谷阀的应用具有一定的实际意义。
2014-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Controllable photo-induced spin and valley filtering in silicene
研究了在非共振圆偏振光和垂直于硅烯平面的电场作用下，Dirac电子通过硅烯中的带的弹道输运.我们表明，通过带的电导是自旋或/和谷极化。这可以通过硅烯中的自旋谷耦合、通过虚吸收/发射过程以及垂直电场对其能带结构的修改来解释。通过调节光强度和垂直电场的值可以增强自旋（谷）极化，从而导致对于它们的某些值的完美自旋（谷）过滤。此外，可以通过反转垂直电场（通过反转垂直电场或反转光照射的圆偏振）来反转自旋（谷）偏振。确定了全谷极化所需的条件。
2015-12-24 cond-mat.mes-hall
Proximity induced spin-valley polarization in silicene/germanene on F-doped WS$_2$
硅烯和锗烯是谷电子领域的关键材料。然而，与基板的相互作用，这是必要的支持电子活性介质，成为一个主要的障碍。在目前的工作中，我们提出了一种基板（F-掺杂WS $_2$），避免了不利的影响，并在同一时间引起所需的谷极化，因此，没有进一步的步骤是需要为此目的。这种行为是由硅烯/锗烯上的邻近效应解释的，如第一性原理计算所示。由于WS $_2$的存在而破坏的反转对称性在硅烯/锗烯中打开了大量的带隙。WS $_2$的F掺杂导致自旋极化，其与邻近增强的自旋轨道耦合结合，产生相当大的自旋谷极化。
2017-01-13 cond-mat.mes-hall
Quantum spin/valley Hall effect and topological insulator phase transitions in silicene
我们提出了硅烯中量子自旋和量子谷霍尔效应的理论实现。我们表明，电场和内在的自旋轨道相互作用的组合导致量子相变在电荷中性点。这种从二维拓扑绝缘体到平凡绝缘状态的相变伴随着量子自旋霍尔效应的淬灭和量子谷霍尔效应的发生，提供了一种实验调谐硅烯拓扑状态的工具。与石墨烯和其他传统的拓扑绝缘体相比，硅烯中提出的效应可以通过实验获得。
2012-06-16 cond-mat.mes-hall
Prediction of topological Nernst effect in silicene and similar 2D materials
我们考虑Berry相介导的硅烯能斯特效应。硅烯的低能量能带结构由靠近狄拉克点的两个谷组成，类似于石墨烯。准粒子的低能输运性质可以用Berry相位相关现象来描述。与石墨烯相比，硅烯具有强的自旋-轨道相互作用，导致能谱中的带隙打开和每个谷中的带的自旋分裂。如果垂直于硅烯片施加电场，则其允许间隙的可调谐性。结果表明，当系统处于温度梯度下时，会产生Berry相支持的自旋和谷极化能斯特效应.能斯特响应可用于在硅烯片的横向边缘处产生谷和自旋极化。所施加的电场还允许控制硅烯中的谷和自旋极化。硅烯中的谷和自旋极化能斯特效应更具有普遍性，并适用于其他二维（2D）屈曲狄拉克费米子系统，如2D锗和锡。
2014-02-25 cond-mat.mes-hall
Topological Spin and Valley Pumping in Silicene
提出了一种利用硅烯在面内$ac$电场和垂直电场中实现绝热拓扑自旋和谷抽运的实验方案，面内电场的振幅为$E_{y}$，垂直电场的振幅为$E_{z}^{0}$和$E_{z}^{1}$，垂直电场由静电分量和$ac$分量组成.通过调谐$E_{z}^{0}$和$E_{z}^{1}$，可以实现拓扑谷泵浦或自旋谷泵浦。所产生的无噪声谷和自旋电流可用于谷电子和自旋电子应用。研究表明，体拓扑自旋或谷抽运是二维拓扑绝缘体的一种普遍特征效应，与边缘态物理无关。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall
Valley polarized quantum Hall effect and topological insulator phase transitions in silicene
硅烯是硅的屈曲单层。由于强的自旋轨道相互作用和弯曲结构，它的电子性质不同于传统的二维电子气和著名的石墨烯。硅烯有潜力克服石墨烯遇到的限制，特别是零带隙和弱自旋轨道相互作用。我们发现硅烯具有谷极化量子霍尔效应和拓扑绝缘体相变。我们使用Kubo形式来讨论霍尔电导率，并在第一玻恩近似下讨论弹性杂质散射的纵向电导率。我们证明了电场与自旋轨道相互作用的结合导致了电荷中性点的量子相变。这提供了一个工具，实验调整的拓扑状态的硅烯。与石墨烯和其他传统的拓扑绝缘体相比，硅烯中的效应在实验上是可以实现的。因此，硅烯构成了一个模型系统，用于探索由于小的自旋轨道相互作用而无法在石墨烯中获得的自旋和谷物理。
2013-01-09 cond-mat.mes-hall
Conductance, Valley and Spin polarization and Tunnelling magneto-resistance in ferromagnetic-normal-ferromagnetic junctions of silicene
研究了由正常硅烯和铁磁硅烯组成的硅烯结中的电荷电导、自旋极化和谷极化以及隧道磁阻效应。我们显示了不同的功能的平行和反平行自旋配置和TMR的电导，作为铁磁-正常铁磁（FNF）结是由外部电场调谐。我们分析的行为的电荷电导和谷和自旋极化的不同的自旋在两个谷的独立电导和能带结构的铁磁硅烯和显示的电导是如何影响的传播状态消失在一个或另一个谷。特别地，与石墨烯不同，在两个谷处的能带结构独立地受到铁磁区域中的自旋的影响，并且导致非零，并且在某些参数状态下，纯谷和自旋极化，其可以通过外部电场来调谐。我们还研究了在正常硅烯区域中TMR相对于势垒（自旋无关和自旋相关势垒）的强度的振荡行为，并注意到在某些参数范围内，TMR甚至可以从正值变为负值，作为外部电场的函数。
2016-01-14 cond-mat.mes-hall
Lattice-pseudospin and spin-valley polarizations in dual ferromagnetic-gated silicene junction
研究了硅基双铁磁栅结中的自旋谷和晶格赝自旋流。硅烯具有弯曲的原子结构，这使得我们可以在研究中考虑亚晶格相关的铁磁性。其中一个研究结果表明，只有在反平行的情况下，结处的透射率才表现出各向异性。有趣的是，所研究的结可以从一个纯粹的自旋极化器切换到一个纯粹的谷型极化器通过反转方向的交换场的平行结。自旋谷电流的完美控制只能在平行的情况下进行，其分辨率可以通过增加铁磁势垒之间的栅极电位来提高。发现反平行结的非对称势垒破坏了自旋和谷值滤波效应，产生了一种新的结果，即纯亚晶格赝自旋极化。反平行结中的电流可以被控制为只在A或B子晶格中流动，也就是说硅烯中的可控晶格电流是在双铁磁门控结中产生的。我们的工作揭示了双铁磁栅硅烯结在自旋谷电子学和晶格赝自旋电子学中的潜在应用。
2015-11-04 cond-mat.mes-hall
Spin- and valley-dependent Goos-Hanchen effect in silicene and gapped graphene structures
我们研究了Goos-Hänchen位移的弹道电子（i）反映从一个台阶状的不均匀性的势能和（或）有效质量，（ii）通过单层硅烯或带隙石墨烯的铁磁势垒区传输。对于从单一界面反射的电子，我们发现Goos-Hänchen位移对于带隙的石墨烯结构是谷极化的，而对于硅烯，由于自旋-谷耦合，谷极化和自旋极化。与此相反，例如，对于无间隙石墨烯，有间隙结构中的横向光束偏移不仅发生在全反射的情况下，而且发生在部分反射的情况下，即在小于全反射的临界角的角度下。我们还证明了谷和自旋极化位移的电子束，通过铁磁硅势垒传输，共振依赖于势垒的宽度。通过调节电势、外部垂直电场和绝缘铁磁衬底感应的交换场，可以控制位移的谐振值。
2016-10-18 cond-mat.mes-hall
Strain-controlled valley and spin separation in silicene heterojunctions
采用紧束缚模式匹配方法研究了硅烯异质结的应变效应。研究发现，仅通过电场不能实现电子的谷值和自旋相关分离。当应变和电场同时施加到中心散射区域时，不仅谷K和K'的电子在相反的横向方向上被分离成两个不同的传输波瓣，而且上自旋和下自旋电子也将在两个相反的横向方向上移动。因此，人们可以通过改变应变的幅度和拉伸方向来实现谷和自旋相关输运的有效调制。应变诱导谷和自旋偏转现象可用于硅基谷电子器件。
2018-06-28 cond-mat.mes-hall
Nearly pure spin-valley sideband tunneling in silicene: effect of interplay of time periodic potential barrier and spin-valley-dependent Dirac mass
研究了硅基N-TP-N结中重狄拉克费米子隧穿时间周期势的行为，其中Ns为正常硅区，TP为时间周期势垒.由于TP中产生的Floquet边带的存在，费米子会吸收或发射光子。预测了近乎完美的自旋谷边带滤波。仅施加交换场导致仅吸收单个光子的电子几乎完全被允许隧穿通过大电场的结。反转电场方向可以选择所允许的电子的自旋，在只施加非共振圆偏振光的情况下，只允许吸收自旋向上的单个光子的电子几乎完全隧穿结。还通过反转电场的方向来选择谷。可控边带信道可以适用于基于边带的自旋谷电子学。
2019-09-10 cond-mat.mes-hall
Valley-Spin Polarization in the Magneto-Optical Response of Silicene and Other Similar 2D Crystals
我们计算了硅烯的磁光电导率和电子态密度，石墨烯的硅等效物，以及类似的晶体，如锗烯。在一个垂直的磁场和电场门控的存在下，我们注意到，四个自旋和谷极化水平可以看到在态密度和这些水平之间的过渡导致类似的极化吸收线的纵向，横向霍尔，和圆极化动态电导率。虽然先前的自旋和谷极化预测的导电性只存在于响应于圆偏振光，我们表明，不同的自旋和谷极化也可以看到在实验可达到的能量的纵向磁光电导率。吸收线的频率可以通过电场和磁场调谐，以在从THz到红外变化的范围内开始。这种分离具有确定自旋和谷标记的载流子的潜力可能使硅烯成为自旋和谷电子器件的有希望的候选者。
2013-05-07 cond-mat.mes-hall
Magnetic oscillations in silicene
本文研究了纯硅烯在$T=0$ K下的磁振荡。在考虑塞曼效应的情况下，在垂直电场和磁场的作用下，在电子密度不变的情况下，得到了基态内能和磁化强度的解析表达式.研究发现，随着最后占据的能级的变化，分子轨道呈锯齿状。这导致我们的分类的MO峰的朗道水平（LL），谷或自旋的变化。使用这种分类，我们分析了电场$E_{z}$的不同值的MO。当$E_{z}=0$时，能级具有谷简并，并且MO峰仅在最后一个能级改变其LL和/或自旋时出现。当$E_{z}\neq0$时，谷简并被打破并且新的MO峰出现，与最后能级中的谷变化相关联。通过分析MO峰的振幅，可以提取关于费米速度和自旋-轨道相互作用强度的信息。最后我们分析了分子轨道的频率，这些频率也可以与最后一个能级的LL、谷值或自旋的变化联系起来。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Tunneling magnetoresistance and spin-valley polarization of aperiodic magnetic silicene superlattices
磁性硅烯超晶格（MSSL）是一种具有自旋谷极化和隧穿磁电阻（TMR）能力的多功能结构。然而，与超晶格周期性相关的振荡输运性质阻碍了通过反转磁化方向可达到的稳定的自旋谷极化状态。在这里，我们表明，非周期性可以用来改善自旋谷极化和TMR通过减少周期MSSL（P-MSSL）的特征电导振荡。利用Landauer-Büttiker方法和转移矩阵方法，研究了Fibonacci（F-）和Thue-Morse（TM-）超晶格的自旋谷极化和TMR.我们的研究结果表明，具有较高的无序度的非周期性超晶格提供更好的自旋谷极化和TMR值。特别是，TM-MSSL大大减少了电导振荡，从而产生两个定义良好的自旋谷极化状态和更好的TMR比F-和P-MSSL。F-MSSL也改善了自旋谷极化和TMR，但它们强烈依赖于超晶格产生的宇称。
2022-09-28 cond-mat.mes-hall
Efficient Dual Spin-Valley Filter In Strained Silicene
我们提出了一种高效的硅烯双自旋和谷过滤设备。该器件由两个不同的势垒区域组成：第一个是单轴应变下的区域，具有由相邻的顶部和底部磁性绝缘体引起的交换场，而第二个包括两个铁磁条，其产生δ函数边缘磁场，以及用于修改电化学电势的栅电极。对于第一个区域，我们研究了单轴应变在动量空间中诱导两个谷自旋角分离的作用，以及由交换场诱导的自旋相关的电势进一步导致的自旋分离。然后，我们评估了第二区域中的δ函数磁场和电化学势组合，以产生用于选择所需的自旋谷组合的横向位移。我们证明了在第一势垒中诱导高度各向异性透射分布的最佳条件，这使得第二区域对所有四个自旋谷组合进行可控和有效的过滤（> 90%效率）。基于分析结果，我们预测了实验实现双自旋谷硅基滤波装置的可行性。
2016-02-02 cond-mat.mes-hall
Large magnetoresistance dips and perfect spin-valley filter induced by topological phase transitions in silicene
本研究在硅烯N/TB/N/TB/N结中，通过电场、交换场和圆偏振光调控拓扑相变，实现四组自旋-谷电流的完美滤波，并发现大磁阻凹陷，揭示了硅烯在自旋-谷电子学中的应用潜力。
2017-08-24 cond-mat.mes-hall
Persistent currents in topological and trivial confinement in silicene
我们考虑了屈曲硅烯中束缚在电场翻转处的态。沿着电翻转线的拓扑约束形成的充电电流和由此产生的磁偶极矩的谷指数确定的方向。我们比较的拓扑限制平凡的，这是由于一个本地减少的垂直电场，但没有能隙反转。对于后者，谷并不保护磁偶极矩的取向免受外部磁场的反转。我们证明了拓扑束缚态可以耦合形成扩展成键或反键轨道，其能量分裂受几何结构和外加磁场的影响。
2020-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Signatures of the Tunable Band Gap and Valley-Spin Coupling in Silicene
我们调查的硅烯和类似的材料，如锗烯，在可变掺杂的电可调带隙的存在下的光学响应。自旋轨道耦合的相互作用，由于这些材料的屈曲结构，和一个垂直的电场产生了丰富的各种相：拓扑或量子自旋霍尔绝缘体，谷自旋极化金属和带绝缘体。我们发现，动态电导率应该揭示这些不同的阶段，这将允许他们的识别，如自旋轨道能隙的参数的确定签名。我们发现一个有趣的功能，其中的电场调谐的带隙可能会被用来打开和关闭的Drude带内响应。此外，在自旋谷耦合的存在下，作为频率和带隙的电场调谐的函数的圆偏振光的响应被检查。使用右手和左手圆偏振，可以选择自旋和谷指数的特定组合。这种效应的频率可以通过调整带隙来改变。
2012-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
AC/DC Spin and Valley Hall Effects in Silicene and Germanene
从理论上探讨了硅烯、锗烯等类似二维晶体的本征自旋电导率和谷霍尔电导率。特别注意的是给予的影响，内在的自旋轨道耦合，电子掺杂和类型的绝缘相的系统（即，拓扑绝缘体或带状绝缘体），其可以通过垂直电场来调谐。在有限频率下，可以控制特定自旋和谷标记的载流子流向的横向边缘，使得可以获得自旋和谷指数的特定组合的累积。流动的方向被发现是依赖于绝缘相的类型。霍尔电导率响应的幅度从与带间跃迁的开始相关联的某些入射光子频率处的DC值增强。分析结果的DC和有限频率的结果。
2013-06-19 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
Superconducting Proximity Effect in Silicene: Spin-Valley Polarized Andreev Reflection, Non-Local Transport, and Supercurrent
我们从理论上研究了硅烯中的超导邻近效应，其中具有质量可调的狄拉克费米子（带隙），并计算了正常/超导（N/S）硅烯结的电导，N/S/N结的非局域电导以及S/N/S结中的超导电流.结果表明，由于硅烯的屈曲结构，通过外加电场可以有效地控制由局域和非局域Andreev反射组成的输运过程.特别是，我们证明，它是可能的，以获得一个完全的自旋谷极化交叉Andreev反射过程中没有任何污染的弹性cotunneling或本地Andreev反射，在形成鲜明对比的普通金属。研究还表明，S/N/S结中的超导电流可以完全自旋谷极化，并且可以通过外加电场进行控制。
2013-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Plasmon-phonon coupling in a valley-spin-polarized two-dimensional electron system: a theoretical study on monolayer silicene
本文研究了交换场作用下，硅烯谷自旋极化金属相中等离子体激元与极性绝缘体表面光学声子耦合产生的混合激发。我们在广义随机相位近似下进行计算，其中等离子体-声子耦合被考虑到由长程Fr $\ddot{\mathrm{o}}$ hlich相互作用。我们的调查两个杂交等离子体激元分支在不同的自旋和谷子带显示出不同的行为相比，非耦合的情况下。有趣的是，在一个谷，我们发现，虽然高能量的混合分支是完全阻尼的自旋向上的状态，它可以很好地定义在自旋向下的状态。此外，我们发现，电子-声子耦合是更强的自旋下降的子带，无论谷指数，由于其较高的电子密度。此外，我们还研究了电子-声子耦合对四个不同自旋谷锁定子带的准粒子散射率的影响。我们的计算结果预测的散射率的所有子带的普遍增强，和跳跃的情况下，自旋下降状态。与混合等离子体激元模式的阻尼相关联的这种急剧增加在解耦的情况下几乎不存在。结果表明，一个有效的方法来操纵集体模式的谷自旋极化硅烯，这可能成为有用的在未来的谷电子和自旋电子应用。
2018-11-29 cond-mat.mes-hall
Photoenhanced spin/valley polarization and tunneling magnetoresistance in ferromagnetic-normal-ferromagnetic silicene junction
我们从理论上证明了一种简单的方法，通过在非共振区向第二铁磁区施加圆偏振光，可以显著增强铁磁-正铁磁（FNF）硅烯结中的自旋/谷极化和隧道磁阻（TMR）.我们证明了在一定的光强范围内可以实现完全自旋极化电流。在光的存在下增加入射能量将诱导完美的自旋极化从正到负或反之亦然的转变，这取决于FNF结的磁性配置（平行或反平行）。另外，在圆偏振光作用下，谷偏振对电场非常敏感，即使交错电场远小于交换电场，也能获得理想的谷偏振。本文最重要的结果是：在正常区，圆偏振光诱导的理想自旋极化和100% TMR与势垒高度完全无关。此外，当光的偏振方向改变时，可以观察到TMR的符号反转。还报道了观察100%TMR的条件。我们的研究结果对FNF硅烯结的实际应用，特别是在自旋电子学中的应用有一定的参考价值。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall
Normal electric field enhanced light-induced polarizations in silicene
研究了硅烯中交错势对光诱导自旋和赝自旋极化的作用。研究表明，在圆偏振光辐射下，外加垂直电场，硅烯薄膜中出现非平衡自旋极化和赝自旋极化。该电场导致非常接近狄拉克点的伪自旋分辨态，因此可以被认为是伪磁场。结果表明，交错位诱导的自旋谷锁定和赝自旋分辨带是自旋和赝自旋极化增强的原因。同时，自旋谷锁定表明，在低费米能量下，自旋和谷极化共存，具有几乎相同的布居不平衡，可以用于谷极化的磁检测。结果表明，自旋谷锁定的结果在保护自旋极化对弛豫的弹性散射制度。此外，研究结果还表明，在圆偏振光作用下，可以产生赝自旋流，这可以用k空间中态的非对称光吸收来解释。
2020-05-22 cond-mat.mes-hall
Spin- and valley-dependent transport through arrays of ferromagnetic silicene junctions
研究了在交换场$M$和高度$U$或深度$-U$可调势作用下，Dirac费米子在硅烯中通过宽度为$d$的势垒阵列的弹道输运.作为$U$或$M$的函数的自旋和谷分辨电导在远离狄拉克点（DP）处呈现共振，并且在接近狄拉克点处呈现明显的下降，当施加临界电场$E_z$时，该下降变成间隙。该间隙通过增加势垒的数量而变宽，并且可以用于实现电流的电场控制的开关。DP附近电流的自旋$p_s$和谷$p_v$极化随$E_z$或$M$的增加而增加，在一定值下可达100%.这些领域的范围扩大显着增加障碍的数量。此外，$p_s$和$p_v$随着势垒或阱之间的间隔而几乎周期性地振荡，并且可以通过反转$M$来反转。
2015-11-06 cond-mat.mes-hall
The valleytronic topological filters in silicene-like inner-edge systems
本文提出基于 Bloch 波矢失配（BWM）机制在类硅烯内边缘系统中生成完全谷极化与自旋-谷极化电流，并设计串联型拓扑滤波器，实现透射、反射及指定自旋与谷的关断态，为 valleytronics 和 spin-valleytronics 提供新平台。
2023-11-23 cond-mat.mes-hall
Electronic transport and the related anomalous effects in silicene-like hexagonal lattice
我们研究了由于Berry修正和相当大的扰动在类硅六方晶格系统中的反常效应。研究了周期Bloch带系统中与电磁场有关的Berry曲率，特别是在量子反常Hall相中，诱导的横向反常速度引起了本征Hall电导（不加顶点修正）.探测到了与反常速度项有关的量子反常霍尔效应，包括带避交叉效应和产生的特殊带隙。%{任意子的扩大伽利略对称性与霍尔效应} Berry曲率对拓扑自旋输运的影响%{相对论电子的拓扑自旋输运} %{Skyrmion泡运动的反常方向}以及自旋电流诱导的Skyrmion自旋织构运动在量子自旋霍尔效应与量子反常霍尔效应之间的差异.由于硅烯涉及到轨道自由度，轨道磁矩和轨道磁化强度对硅烯的电子输运性质有重要的影响，本文探讨了硅烯的光诱导量子自旋和谷霍尔效应，以及单层MoS 2中的轨道磁化强度。利用电场诱导的Rashba耦合研究了硅烯在Josephon结中的电子隧穿特性，并讨论了Berry相的反常效应。我们的研究结果对基于类硅拓扑绝缘体的自旋电子学和谷电子学的应用具有重要意义。
2018-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of disorder in the transition from topological insulator to valley-spin polarized state in silicene and Germanene
我们开始与硅烯或锗烯单粒子在屈曲的二维六角晶格中的狄拉克矩阵的Weyl基表示的哈密顿量。这些系统的哈密顿量由狄拉克动能、质量隙项和自旋轨道耦合组成。第二项破坏了蜂窝晶格结构的子晶格对称性并产生间隙。当外加垂直于其平面的电场时，屈曲结构在A位和B位的硅原子之间产生交错的亚晶格势。电场的调谐允许从拓扑绝缘体到带绝缘体的丰富行为，其中谷自旋极化金属处于其间的临界值。因此，与石墨烯相比，硅烯或锗烯中的移动电子与外部电场不同地耦合。我们的初步研究表明，只要非磁性杂质散射强度适中，即与4 meV的内禀自旋-轨道耦合处于同一量级，谷自旋极化金属相就能得到保护。有效的“双分量狄拉克物理学”在这个阶段仍然有效。电场的增加超过临界值导致谷磁矩反转。然而，在杂质散射强度的增强，导致消失的极化金属相由于加剧内和谷间散射过程。这种消失并不是由于Rashba自旋轨道耦合效应的增加而发生的。
2014-05-18 cond-mat.mes-hall
van der Waals Heterostructures of Germanene, Stanene and Silicene with Hexagonal Boron Nitride and Their Topological Domain Walls
我们研究了由锗烯、锡烯或硅烯与六方氮化硼（h-BN）构成的范德华（vdW）异质结构。这些弯曲的蜂窝材料的有趣的拓扑性质可以保持和进一步工程化的异质结构，其中衬底效应和外部电场之间的竞争可以用来控制可调的拓扑相变。使用这样的异质结构作为构建块，设计了各种vdW拓扑域壁（DW），沿其存在谷极化量子自旋霍尔边缘状态或谷对比边缘状态，其由谷（自旋）分辨拓扑电荷保护，并且可以通过异质结的图案化和外部场来定制。
2016-04-14 cond-mat.mes-hall
Spin and valley transports in junctions of Dirac fermions
我们研究了硅烯和拓扑晶体绝缘体组成的结中的自旋和谷输运。我们考虑正常/磁性/正常狄拉克金属结的栅电极连接到磁性区域。在正常/反铁磁/正常硅烯结中，我们表明，通过这个结的电流是谷和自旋极化由于谷和自旋自由度之间的耦合，和谷和自旋极化可以通过局部应用的栅极电压进行调谐。特别地，我们发现了一个充分的谷和自旋极化电流通过施加电场。在正常/铁磁/正常拓扑晶体绝缘体结与铁磁段中的应变引起的，我们研究谷分辨电导和澄清谷极化源于应变和交换场出现在这个结。研究发现，通过改变铁磁区的磁化方向和电势，可以控制四个谷自由度中占主导地位的谷贡献。我们还审查正常/铁磁/正常石墨烯结中的自旋输运，以及正常/铁磁/正常硅烯结中的自旋和谷输运进行比较。
2014-06-04 cond-mat.mes-hall
Tight-binding model and ab initio calculation of silicene with strong spin-orbit coupling in low-energy limit
本文采用紧束缚模型和$ab\ initio$模型对层状硅烯进行了研究，考虑了自旋、谷值、亚晶格自由度，并考虑了电场、磁场，甚至有限频率的光的作用，以及它有趣的光学性质。这些都与自旋-轨道耦合和Rashba耦合密切相关，并导致可调谐的相变（在具有非零Chern数或非零自旋Chern数的非平凡拓扑相与平凡相之间）。发现了一种奇异的量子反常霍尔绝缘体相，它具有非零的自旋陈氏数和非零的谷陈氏数，在基于单层硅烯的信息传输的二元器件中，它是一种具有巨大应用潜力的自旋电子学和谷电子学。实际上，通过分析狄拉克质量以及塞曼分裂或外场诱导的非线性破缺可以理解禁带的作用，并且在电子场诱导的Rashba耦合$R_{2}(E_{\perp})$和电子场诱导的带隙作用下，禁带的变化具有一般的非单调变化特征，同时吸收自旋和轨道动量角的自旋-轨道耦合作用可能导致能带反转。研究了量子化霍尔/纵向电导率和光学电导率，发现即使在没有磁场的量子自旋霍尔相，通过控制螺旋边模型，双端电导率也可以降为$e^{2}/h$，通过施加类似于石墨烯的磁场，可以进一步降为$e^{2}/2h$.
2018-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized current induced by a local exchange field in a silicene nanoribbon
预测了在两端锯齿形硅烯纳米管中产生自旋极化电流的机制。当在硅烯纳米粒子的一个边缘上施加一个平行于硅烯表面的弱局域交换场时，在相应的无带隙边缘态中打开了一个能隙，但另一对自旋相反的无带隙边缘态仍然受到时间反演对称性的保护。因此，在这个双端系统中，在由局部交换场打开的间隙中可以感生自旋极化电流。重要的是，即使在没有Rashba自旋轨道耦合和交换场很弱的情况下，也可以获得自旋极化电流。也就是说，产生自旋极化电流的机制在实验上很容易实现，而且自旋极化电流对弱无序不敏感。
2012-06-07 cond-mat.mes-hall
Protected edge states in silicene antidots and dots in magnetic field
硅烯体系，由于晶格的屈曲结构，表现出显着的内在自旋轨道相互作用触发拓扑相变在低能区。因此，我们发现，受保护的边缘状态存在于硅烯反点和点，被极化的谷自旋对。我们还研究了晶格终止对硅烯反点和垂直磁场中硅烯点的单电子能级和电子密度分布的影响。我们的计算证实，拓扑边缘状态传播的antidot/点的周长为理想或现实的边缘终止包含粗糙度的原子长度尺度。然而，当反点或点具有粗糙边缘时，作为磁场的函数的能量线的谷极化和斜率减小。
2015-03-17 cond-mat.mes-hall
Quantum anomalous Hall effect and tunable topological states in 3d transition metals doped silicene
我们通过掺杂3d过渡金属在硅烯中实现了量子反常霍尔效应。用解析模型和Wannier插值方法研究了钒掺杂硅烯中存在稳定的量子反常霍尔效应。我们还预测了在某些过渡金属掺杂的硅烯中可以实现量子谷霍尔效应和电可调拓扑态，在这些能带反转的地方。我们的发现为实现量子反常霍尔效应提供了新的方案，为实现电可控拓扑态提供了平台。
2013-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magneto-Optical Conductivity of Silicene and Other Buckled Honeycomb Lattices
计算了硅烯等材料的磁光纵向、横向霍尔和圆偏振响应。特别注意的是支付外部电场和有限电荷掺杂的影响。带间跃迁的能量可以通过改变电场来调节。吸收峰的起始频率在拓扑绝缘体和能带绝缘体区域之间不同地移动。这可用于实验验证两个绝缘相的存在，以及提供自旋轨道带隙的测量。第零朗道能级在四个自旋和谷不同的能量之间分裂，导致态密度中的谷自旋极化能级。在电荷掺杂的情况下，这些能级之间的跃迁允许电导率中的自旋极化和谷极化响应，由此可以通过调谐入射光子频率来隔离特定自旋和谷指数的载流子。增加化学势被证明是重新分配光谱权重从带间跃迁到一个强大的低能量带内响应。对于大的化学势，这种带内特征与半经典回旋共振频率有关，该频率随磁场线性增加。
2013-08-22 cond-mat.mes-hall
Magneto-optical effects in the Landau level manifold of 2D lattices with spin-orbit interaction
硅烯是一种极具竞争力和应用前景的二维材料，具有有趣的拓扑、电子和光学性质。在硅烯及其类似物，锗烯和锡烯中存在强的自旋轨道相互作用，导致能谱中的能隙的打开和每个谷中带的自旋分裂。我们开发了一种通用方法来确定当高斯光束入射到在静态磁场存在下生长在电介质衬底上的硅烯上时硅烯的磁光响应。本文采用半经典的方法对硅烯单分子膜进行了处理，利用光束传输的一般模型描述了法拉第旋转（FR）和磁光克尔效应（MOKE）。该响应可以被电调制和磁调制。我们推导出谷和自旋极化FR和MOKE任意偏振的入射光在太赫兹制度的解析表达式。我们证明，大FR和MOKE可以通过调整这些迷人的二维材料中的电场，磁场和化学势来实现。新型valleytronic实验的影响进行了讨论。
2019-05-02 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effects in Silicene
在平行于磁场的电场$E_z$作用下，研究了硅烯的量子霍尔效应.硅烯是形成二维蜂窝晶格的硅原子单层，并且与石墨烯共享几乎所有显着的特性。一个新的特点是它的屈曲结构，由于它的能带结构可以通过改变$E_z$外部控制。硅烯的低能物理学由质量狄拉克费米子描述，其中质量是$E_z$的函数，并且在临界场$E_{\text{cr}}$处变为零。我们表明，有没有零能量状态，由于狄拉克质量项，除了在临界电场$E_{\text{cr}}$。此外，它表明，4重简并零能态是完全解决，即使不考虑库仑相互作用。这些特征与石墨烯中的特征形成了高度对比，表明硅烯具有更丰富的结构。其突出特点是通过施加电场，可以控制谷简并度。作为$E_z$的函数，霍尔平台出现在填充因子$ν=0,\pm 1,\pm 2,\pm 3,...$处，除了发生电平交叉的点。
2012-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photo-Induced Topological Phase Transition and a Single Dirac-Cone State in Silicene
硅烯是一种量子自旋霍尔绝缘体（QSHI），在外加电场$E_{z}$的作用下发生拓扑相变，成为能带绝缘体。我们研究了在固定的$E_{z}$上照射圆偏振光引起的拓扑相变。通过光子修整，改变了能带结构，同时也改变了拓扑性质。通过增加$E_{z}=0 $处的光强度，实现了光诱导量子霍尔绝缘体（P-QHI），其中量子霍尔效应在没有磁场的情况下发生。它的边缘模是各向异性的手征模，其中上下自旋的速度不同。在QSHI和P-QHI之间的临界点处出现了一个以拓扑平带为特征的自旋极化金属。在具有一定临界场$E_{\text{cr}}$的$E_{z}>E_{\text{cr}}$中，出现光诱导自旋极化量子霍尔绝缘体。这是一种新的物质状态，具有一个陈数和一个半自旋陈数。边缘模式支持完美的自旋极化电流，这与手征或螺旋边缘模式不同。我们新发现了一个沿相边界的单Dirac锥态。状态的一个独特的标志是两个狄拉克谷之一是封闭的线性色散和其他开放的抛物线色散。
2013-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized electric current in silicene nanoribbons induced by atomic adsorption
我们研究了硅烯扶手椅型纳米粒子的非平衡输运性质，该纳米粒子的顶点位置吸附原子随机分布。生长在纳米晶下方的铁磁绝缘体分裂自旋向上和自旋向下的电子带，并引起电导的自旋极化。当费米能级与吸附原子能级匹配时，由于吸附原子局域态与纳米晶体的连续谱的耦合，电导为零。这就是众所周知的Fano效应，导致电导中的自旋相关反共振。自旋向上和自旋向下电子的不同反共振能量导致电导在宽的能量窗口内完全自旋极化。这种自旋相关的Fano效应打开了在自旋电子学中使用它作为极化电子的可调谐源的可能性。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall
Monolayer Topological Insulators: Silicene, Germanene and Stanene
本文报道了单层拓扑绝缘体的理论研究进展，包括硅烯、锗烯和锡烯，它们分别是硅、锗和锡的单层蜂窝结构。由于自旋轨道相互作用，它们表现出自然界中的量子自旋霍尔效应。通过施加垂直电场可以调节带隙，从而引起拓扑相变。我们还分析了一般蜂窝系统的拓扑性质以及拓扑绝缘体的分类。明确地确定了蜂窝体系中拓扑绝缘体和超导体的相图。我们还研究了拓扑电子学，包括拓扑场效应晶体管，拓扑基尔霍夫定律和拓扑自旋谷电子学。
2015-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Strain control of real-and lattice-spin currents in a silicene junction
研究了硅基结中受应变控制的实自旋电流和晶格自旋电流，在应变势垒中施加化学势、垂直电场和圆偏振光。我们发现，结产生应变滤波效应与实（或晶格）自旋电流的完美应变控制。(i)通过在无圆偏振光的情况下施加电场，我们证明了总电流是由纯晶格自旋上（或下）电子携带的。(ii)当圆偏振光照射到硅烯片上而不施加电场时，总电流由纯实自旋上（或下）电子携带，该电子可通过应变调谐。高电导峰与纯实（或晶格）自旋电流的情况下II（或I）发生在特定的应变量，产生应变过滤效果。由于纯实（或晶格）自旋电流的过滤应变的幅度可以通过改变化学势来调节。增加应变势垒的厚度可以提高灵敏度。值得注意的是，（iii）当施加垂直电场和圆偏振光时，总电流由三种可通过应变调谐的电子基团携带。这可能导致可控数量的电子物质传输。该结果表明，硅基结中的应变过滤效应与石墨烯结中的应变过滤效应完全不同。我们的工作揭示了硅烯作为纳米机电器件和自旋谷电子应用的潜力。
2017-06-18 cond-mat.mes-hall
Spin-Polarized Majorana Zero Modes in Proximitized Superconducting Penta-Silicene Nanoribbons
本文理论研究了在外磁场和Rashba自旋轨道耦合作用下，具有诱导p波超导的五边形硅烯纳米带中自旋极化马约拉纳零能模的出现条件，揭示了自旋极化拓扑相变和两端局域零能态，为硅烯基容错量子计算与马约拉纳自旋电子学器件提供了新途径。
2023-07-06 cond-mat.mes-hall
Stability of Polarized States for Diamond Valleytronics
谷极化电子态的稳定性对谷电子学的发展至关重要。需要谷极化的长弛豫时间以使得能够对极化状态执行操作。在这里，我们研究的稳定性谷极化状态的钻石，表示为弛豫时间。我们发现，当考虑对称性决定的电子-声子散射时，态的稳定性可以非常长。通过飞行时间测量和蒙特卡罗模拟，我们确定了电子-声子耦合常数，并利用这些数据来绘制弛豫时间的温度依赖性。对于金刚石，由于强共价键，弛豫时间可以是微秒或更长，低于100 K和100 V/cm，这对于valleytronic应用是非常令人鼓舞的。
2014-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Expansion of a Valley-Polarized Exciton Cloud in a 2D Heterostructure
包括不同单层半导体的异质结构为基础科学和器件技术提供了一个新的系统，例如在新兴的谷电子学领域。在这里，我们实现了单层WSe 2-MoSe 2垂直异质结谷特定的层间激子。我们创建层间激子自旋谷极化的圆偏振光泵浦，并确定谷寿命为40纳秒。这种长寿命的极化使得谷极化激子云的膨胀超过几微米的可视化成为可能。极化的空间图案随着激子密度的增加而演变成环，这是谷激子交换相互作用的表现。我们的工作为基于范德华异质结层间激子的量子光电子学和谷电子学奠定了基础。
2016-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing the Topological Phase Transition via Density Oscillations in Silicene and Germanene
在无规相位近似下，我们研究了硅烯和锗烯中的两种密度振荡：Friedel振荡和集体激发，发现可调谐的自旋-谷耦合能带结构可以导致这两种密度振荡的奇异性质.基于精确的解析和数值分析，我们证明了屏蔽势拍频和无阻尼等离子体激元模可以作为掺杂硅烯和掺杂锗烯拓扑相变的指纹。因此，我们的建议在这里建立了拓扑相变和密度振荡之间的联系，可以通过各种实验技术。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall
Generation and evolution of spin-, valley- and layer-polarized excited carriers in inversion-symmetric WSe2
自旋和谷自由度的操纵是实现新型量子技术的关键一步，原子薄的过渡金属二硫属化物（TMDC）已被确定为有前途的候选者。在单层TMDC中，反转对称性的缺乏引起能带结构的自旋谷相关性，从而允许利用圆偏振光进行谷选择性电子激发。在这里，我们表明，即使在中心对称样品的2 H-WSe 2，圆偏振光可以产生自旋，谷-和层偏振激发态的导带。利用自旋选择性激发的时间和角度分辨光电子能谱（trARPES），研究了受激载流子的谷和层赝自旋的动力学。互补含时密度泛函理论（TDDFT）计算的激发态布居揭示了一个强大的圆二色性的自旋，谷和层极化和一个明显的二维字符的激发态在K谷。我们观察到散射的载流子朝着全球最低的导带上的一个子-100飞秒的时间尺度的状态与三维字符促进层间电荷转移。我们的研究结果建立耦合自旋，谷和层极化状态的中心对称材料的光学控制，并建议适用于valleytronic和spintronic器件概念的TMDC多层材料。
2017-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically controlled crossover between $2π$- and $4π$-Josephson effects through topologically-confined channels in silicene
我们提出了一种可调拓扑约瑟夫森结在硅烯静电门可以切换之间的平凡和拓扑结。这些方面是一个可调的相变的拓扑限制谷手征态从自旋简并到自旋螺旋制度的结果。我们计算Andreev束缚态在这样的结分析使用低能量近似的紧束缚模型的硅烯在接近s波超导体，以及在数值上的短和长结制度，并在存在谷间散射。结合拓扑平凡和非平凡的地区，我们展示了如何谷间散射可以有效地打开和关闭内的约瑟夫森结。这构成了一个拓扑约瑟夫森结与电可调准粒子中毒源。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall
Quantum capacitance in monolayers of silicene and related buckled materials
硅烯及其相关的屈曲材料由于强的自旋轨道耦合和屈曲结构而不同于传统的二维电子气和著名的石墨烯。这些材料有可能克服石墨烯遇到的限制，特别是零带隙和弱自旋轨道耦合。我们提出了一个量子电容的理论实现，它具有传统的运输测量的散射问题的优势。我们推导并讨论了量子电容作为费米能量和温度的函数，考虑到电子空穴通过高斯加宽分布的水坑。我们的预测结果是非常令人兴奋的，为未来的自旋电子和谷电子器件铺平了道路。
2015-10-22 cond-mat.mes-hall
Effects of biaxial strain on the impurity-induced magnetism in P-doped graphene and N-doped silicene: A first principles study
采用自旋极化密度泛函方法，采用超原胞方法研究了双轴应变对P掺杂石墨烯（P-graphene）和N掺杂硅烯（N-silicene）杂质感生磁性的影响.对三种不同的超晶胞尺寸$4\times 4$、$5\times 5$和$6\times 6$进行计算，以分别模拟三种不同的掺杂剂浓度3.1%、2.0%和1.4%。对于这两个系统，计算的磁矩是1.0 $μ_B$每个杂质原子的三个研究浓度。从电子结构和总能量作为磁化强度的函数的分析，我们表明，描述窄杂质带的电子不稳定性的Stoner型模型解释了P-石墨烯和N-硅烯中$sp$磁性的起源。在双轴应变下，杂质带色散增加，磁矩逐渐减小，在中等应变值下，磁化强度随之崩溃。因此，我们发现，双轴应变诱导磁量子相变在P-石墨烯和N-硅烯。
2020-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Continuously Tunable Berry Phase and Valley-Polarized Energy Spectra in Bilayer Graphene Quantum Dots
Berry相位在决定量子系统的许多物理性质中起着重要的作用。然而，量子系统的Berry相变能谱是比较罕见的。在这里，我们报告了一个不寻常的可调谷极化的能量谱连续可调贝里相伯纳尔堆叠的双层石墨烯量子点。在我们的实验中，电子轨道态的Berry相位被垂直的磁场从π到2 π连续地调谐。当Berry相位等于π或2 π时，两个不等价谷中的电子态是能量简并的。通过改变Berry相位为π的非整数倍，在我们的实验中检测到大的和连续可调谐的谷偏振能谱。所观察到的Berry相位诱导的谷分裂，在1 T的磁场下约为10 meV，比自旋的塞曼分裂大约100倍，从而揭示了基于石墨烯的谷电子学。
2021-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
