Electric field-induced spin-valley locking in twisted bilayer buckled honeycomb materials
本研究通过电场调控扭转双层翘曲蜂窝材料，发现特定电场范围内自旋与谷自由度锁定，增强拓扑保护，实现更稳定的量子谷霍尔效应。
2025-10-16 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effects with High Spin-Chern Numbers in Buckled Honeycomb Structure with Magnetic Order
作为拓扑绝缘体，量子霍尔（QH）效应由陈数和自旋陈数$\mathcal{C}$和$\mathcal{C}_{\text{spin}}$表示。在传统的QH系统中，我们只有$\mathcal{C}_{\text{spin}}=0$或$\pm \frac{1}{2}$。我们研究了一般单层蜂窝系统中的QH效应。我们通过探索晶格理论中的霍夫施塔特蝶形图和低能狄拉克理论中的扇形图来寻找自旋分辨的特征图案。Chern数和自旋-Chern数是根据晶格理论中的体积-边缘对应和狄拉克理论中的Kubo公式计算的。结果表明，对于某些具有屈曲结构和磁序共存的QH系统，自旋-陈数可以取任意大的值。这是一种新型的拓扑绝缘体。样品可以由具有铁磁有序的硅烯和具有反铁磁有序的过渡金属氧化物提供。
2013-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-temperature quantum spin Hall states in buckled III-V-monolayer/SiO$_{2}
在对几乎所有的无机三维材料建立了基本的理解和高通量的拓扑表征之后，普遍的兴趣和功能应用的需求推动了拓扑绝缘体的研究，以探索具有更稳健的拓扑性质和更少的制造挑战的系统。因此，铋烯/SiC（0001）中室温量子自旋霍尔（QSH）态的成功演示引发了对实验上易于访问的二维拓扑系统和更大拓扑间隙的搜索。在这项工作中，我们提出了一个家庭的III-V蜂窝单层SiO $_{2}$是下一代的大间隙QSH系统，基于此自旋电子器件可能会在室温下工作，由于其扩大的拓扑间隙（$\sim$ 900毫电子伏）相比，铋/SiC（0001）。基本上，这也实现了不同于Kane-Mele型铋/SiC（0001）的带反转型QSH绝缘体。
2021-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large-gap quantum anomalous Hall states induced by functionalizing buckled Bi-III monolayer/Al$_{2}$O$_{3}$
拓扑量子反常霍尔（QAH）效应所固有的手征边缘模是当代凝聚态研究中的一个重要课题，其目标是未来的量子技术及其在自旋电子学中的应用。大的拓扑间隙对于防止热波动至关重要，从而能够实现更高的工作温度。通过第一性原理计算，我们提出Al $_{2}$ O $_{3}$作为Bi和III族元素组成的原子单分子膜的理想衬底，在该衬底中可以实现大带隙量子自旋霍尔效应.额外的半钝化与氮，然后建议一个拓扑相变的大间隙QAH绝缘体。通过有效的紧束缚模型，我们证明了Bi-III单层/Al $_{2}$ O $_{3}$是由$p_{x}, p_{y}$轨道占主导地位，次主导$p_z$轨道的贡献。拓扑相变到QAH诱导塞曼分裂，其中非对角自旋交换不起重要作用。有效模型分析的效用远远超过Bi-III单层/Al $_{2}$ O $_{3}$，因为它一般适用于由$p_{x}, p_{y}$轨道主导的系统，带反转在$Γ$。
2022-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum valley Hall states in low-buckled counterparts of graphene bilayer
针对双层石墨烯低褶皱结构中某堆垛方式打破P对称性的问题，通过TB模型计算引入层分辨拉什巴SOC，发现系统展现QVHE，谷陈数从0变为2，且扭转小角度可等效引入该SOC，为拓扑谷电子学等器件设计提供新可能。
2024-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Giant Tunability of Intersubband Transitions and Quantum Hall Quartets in Few-Layer InSe Quantum Wells
本文研究了少层 InSe 量子阱中第二子带的静电填充与调控，通过控制层厚和面外位移场实现了子带能量、填充及自旋轨道耦合的巨大可调性，调制幅度可达 350% 或 250 meV 以上，展示了其在可调谐红外与太赫兹器件中的应用潜力。
2024-02-23 cond-mat.mes-hall
Buckled honeycomb lattice and unconventional magnetic response
研究了蜂窝晶格材料的磁响应。屈曲破坏了亚晶格对称性，增强了自旋-轨道耦合，并允许拓扑量子相变的调谐。结果表明，在强磁场作用下，存在两个双简并自旋谷耦合的质量狄拉克带，它们呈现出非常规的霍尔平台序列.我们展示了如何外部控制分裂的异常零朗道水平，突出的朗道能级交叉效应，和极化的自旋，谷，和亚晶格自由度。特别是，我们发现，在一个pn结，自旋分辨分数量子化电导出现在两端测量与自旋极化电流沿界面传播。在朗道量子化不适用的低场区，我们对反常霍尔输运提供了半经典描述。我们简要地评论电子-电子相互作用和塞曼耦合对电子自旋和原子轨道的影响。
2014-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of topologically trivial states and topological phase transitions in low-buckled plumbene
结合紧束缚（TB）模型和第一性原理计算，我们研究了铅烯的电子和拓扑性质。与IVA族中的其他二维拓扑非平凡绝缘体（从石墨烯到锡烯）不同，低屈曲铅烯是一种拓扑平凡绝缘体。没有自旋轨道耦合的铅烯同时表现出两种简并性，二次非Dirac和线性Dirac带色散分别在Γ和K/K'点附近。TB模型的计算表明，正是在Γ点和K/K'点附近两个拓扑态之间的耦合触发了铅烯的全局拓扑平凡性质.然而，在引入交换场之后，可以实现陈数为2或-2的量子反常霍尔效应。当铅烯被乙炔基（PbC 2 H）官能化时，由于局域拓扑态的耦合效应被破坏，出现了量子自旋霍尔效应。
2018-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate tunability of highly efficient spin-to-charge conversion by spin Hall effect in graphene proximitized with WSe$_2$
邻近效应开辟了将属性从一种材料转移到另一种材料的方法，并且在二维材料中特别重要。在范德华异质结构中，过渡金属二硫属化物（TMD）可以用于增强石墨烯的自旋-轨道耦合，从而预测栅极可控的自旋-电荷转换（SCC）。在这里，我们首次报告和量化的SHE在石墨烯接近WSe $_2$高达室温。与其他石墨烯/TMD器件不同，唯一的SCC机制是自旋霍尔效应，没有观察到Rashba-Edelstein效应。重要的是，我们能够通过施加栅极电压来控制SCC。SCC显示出高效率，以大于20 nm的前所未有的SCC长度测量。这些结果表明，二维材料的能力，以推进实现新的自旋为基础的设备和未来的应用。
2020-06-16 cond-mat.mes-hall
Controllable frequency tunability and parabolic-like threshold current behavior in spin Hall nano-oscillators
本研究通过微磁模拟探究有效磁化强度与磁阻尼对自旋霍尔纳米振荡器自振荡特性的独立影响，揭示面外磁场下电流与频率的非单调关系及阈值电流类抛物线行为，为其在神经形态计算中的应用提供支撑。
2024-02-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electron interferometry and quantum spin Hall phase in silicene
讨论了基于双路电子干涉的拓扑绝缘体相位检测装置。为此目的，我们考虑屈曲硅烯的局部能隙可以打开由垂直电场关闭的路径之一，量子自旋霍尔绝缘体条件控制的费米能量。在量子自旋霍尔相位中，由于自旋电流的分离而不存在干涉，并且器件的电导包括与局域共振相关的尖锐特征。在正常输运条件下，双径干涉在外加磁场中产生规则的Aharonov-Bohm振荡。
2019-01-29 cond-mat.mes-hall
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
Inversion-symmetry protected chiral hinge states in stacks of doped quantum Hall layers
我们证明了在准二维系统中存在的高阶拓扑绝缘体与保护手征铰链模式的耦合层堆叠在一个反转对称的方式。特别是，我们表明，外部磁场驱动一堆交替的p-和n-掺杂的屈曲蜂窝层到一个更高阶的拓扑相，其特征在于由一个非平凡的三维${\mathbb Z}_2$不变。我们确定硅烯多层膜作为一个潜在的材料平台，这种新型的拓扑绝缘相的实验检测。
2018-07-03 cond-mat.mes-hall
Effects of parallel electric and magnetic fields on Rydberg excitons in buckled two-dimensional materials
我们研究直接和间接磁激子里德堡态的单层和双层异质结构的Xenes（硅烯，锗烯，锡烯）在外部平行的电场和磁场，施加垂直于单层和异质结构。通过对薛定谔方程的数值积分，计算了里德堡态1 $s$、2 $s$、3 $s$和4 $s$的磁激子结合能，其中直接磁激子采用Rytova-Keldysh势，间接磁激子采用Rytova-Keldysh势和库仑势.后者允许理解在Xenes中筛选的作用。在外部垂直电场中，Xene单层的屈曲结构导致子晶格之间出现电势差，允许调节电子和空穴质量，从而调节磁激子的结合能和抗磁系数（DMC）。我们报道了电场和磁场对结合能和DMC的能量贡献。直接和间接磁激子的能量贡献的可调谐性的电场和磁场的证明。直接磁激子的直接磁激子效应可以通过电场来调节，间接磁激子的直接磁激子效应可以通过电场来调节，并通过h-BN层数来调控。因此，这些允许可以通过外部电场和磁场以及h-BN层的数量来控制的电子器件设计的可能性。对单分子膜和异质结构中磁激子的结合能和DMC的计算是新颖的，当它们可用时，可以与实验结果进行比较。
2021-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of biaxial strain on the electronic structures and band topologies of group-V elemental monolayers
采用第一性原理计算，系统地研究了四种V族元素（P，As，Sb和Bi）蜂窝状单分子膜的电子结构和能带拓扑.结果表明，这些单层膜在压缩应变下都可以从半导体转变为半金属。然而，如果施加拉伸应变，P，As和Sb单层经历相变从拓扑平凡到非平凡的制度，而Bi单层的拓扑绝缘性质保持不变。随着带隙和能带拓扑的可调谐性，可以预期这些元素单层可能是未来光电和自旋电子应用的有前途的候选者。
2017-01-22 cond-mat.mes-hall
Stacking and electric field effects on the electronic properties of the layered GaN
在van der Waals-密度泛函理论的框架下研究了GAN原子层的稳定性和电子性质。我们发现层状GAN的基态是一个平面的类石墨烯结构，而不是一个弯曲的块状结构。应用外部垂直电场的层状GAN诱导不同的堆叠依赖的功能的带隙的可调谐性;单层的带隙不改变，而三层GAN的显着降低为0.4 V/mA的外加电场。有人建议，这种堆叠依赖的可调谐性的带隙中存在的一个施加的字段可能会导致新的应用程序的设备的基础上的层状GAN。
2013-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Properties of Dirac Fermions in a Buckled Honeycomb Lattice
我们计算了具有内禀自旋-轨道耦合的屈曲蜂窝晶格（如硅烯）在垂直电场$E_z$作用下的磁响应，该晶格支持谷自旋极化能带。通过改变外电场的大小，可以调节所涉及的两个带隙的大小，并且当其中一个带隙变为零时，诱导从拓扑绝缘体（TI）到平凡带绝缘体（BI）的转变，并且系统进入谷自旋极化金属态（VSPM）。在外部磁场（$B$）中，在磁化强度相对于化学势的导数（$μ$）中可以看到跃迁的明显特征，其通过Streda关系给出霍尔平台的量子化。当绘制为外部电场的函数时，磁化强度在其最小值处具有斜率的突变，这表明VSPM状态。磁化率（$χ$）示出了当带隙交叉时作为$μ$的函数的跳跃，这提供了作为外部电场的函数的间隙变化的测量。或者，在固定的$μ$下，随着电场接近VSPM相的临界值，磁化率显示出越来越大的抗磁响应。在VSPM态，磁振荡存在于任何化学势值，而对于TI和BI态，$μ$必须大于系统中的最小间隙。当$μ$大于两个能隙时，在de-Haas van-Alphen振荡中有两个基本的回旋频率（也可以由$E_z$调谐），它们的幅度接近。这会导致一个突出的跳动模式出现。
2015-01-16 cond-mat.mes-hall
Quantum spin Hall effect induced by electric field in silicene
研究了锯齿形硅烯纳米管在外加电场作用下的输运性质。由于硅烯的屈曲结构，外加电场可以诱导出交错的亚晶格势和两种Rashba自旋轨道耦合。通过适当调节两种Rashba自旋轨道耦合，利用交错势打开了体能隙，在能隙中出现了无带隙的边缘态。此外，无带隙边缘态是自旋过滤的，并且对非磁性无序不敏感。这些结果证明了硅烯在外加电场作用下可以产生量子自旋霍尔效应，这对未来自旋电子学器件的应用具有一定的实际意义。
2012-12-19 cond-mat.mes-hall
On-Demand Spin-Orbit Interaction from Which-Layer Tunability in Bilayer Graphene
自旋轨道相互作用（SOI）是在很宽的范围内可调的门是必不可少的开发新的自旋现象。实现这一制度仍然是难以捉摸的，因为潜在的相对论耦合的弱点，并缺乏其在固体的可调性。在这里，我们概述了一个通用的策略，使特别高的可调谐性的SOI通过创建一个层的自旋轨道场的不均匀性在石墨烯多层膜。施加外部横向电场以在具有强SOI和弱SOI的层之间移动载流子。由于石墨烯层以亚纳米尺度分离，因此可以通过微小的载流子位移实现SOI的极高可调谐性。详细分析了实验相关的情况下，双层石墨烯的半导体过渡金属dichalchogenide基板。在该系统中，可以实现SOI的完全可调谐性，相当于其ON/OFF切换。自旋控制的新机会的例子与电驱动的自旋共振和拓扑相位与不同的量子化固有谷霍尔电导率。
2017-11-13 cond-mat.mes-hall
Photonic spin Hall effect in Haldane model materials
本文基于Haldane模型研究二维六角材料反射光束的光子自旋霍尔效应，揭示拓扑相变与自旋分离符号切换的关系，并提出可用于光学计量和陈数测定的新方法。
2024-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic oscillations of the anomalous Hall conductivity
已知在霍尔电阻率中可以观察到Shubnikov-de Haas振荡，尽管它们的振幅比对角电阻率振荡的振幅弱得多。采用二维具有反常霍尔效应的大质量狄拉克费米子模型，我们证明了反常霍尔电导率的Shubnikov-de Haas振荡的振幅与对角电导率的振幅相同.我们认为，通过研究石墨烯超晶格中的谷霍尔效应和低屈曲狄拉克材料中的自旋霍尔效应，可以观察到反常霍尔电导率的振荡.
2016-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Engineering quantum anomalous Hall phases with orbital and spin degrees of freedom
结合紧束缚模型和第一性原理计算，研究了在外加交换场中，具有sp轨道的屈曲蜂窝晶格中由内禀自旋轨道耦合（SOC）引起的量子反常Hall（QAH）效应.详细的分析表明，非平凡的拓扑性质，可以出现利用不仅自旋，而且在强SOC限制的轨道自由度，当带获得非零陈数后，进行所谓的轨道纯化。我们选择Bi（111）双层作为强SOC的屈曲蜂窝晶格的原型，详细分析了它的拓扑性质。特别是，我们显示了几个QAH阶段的出现后，自旋交换的陈数作为SOC强度和交换场的大小的函数。有趣的是，我们观察到，在这样的阶段之一，即在量子自旋陈绝缘体阶段，量子化的电荷和自旋霍尔电导率共存。我们考虑了通过与等电子Sb合金化来调节Bi双层中SOC强度的可能性，并推测由于其组分的拓扑性质的竞争，可以预期在这样的合金化系统中具有奇异的性质。最后，我们证明了3d掺杂可以用来诱导一个相当大的交换场在Bi（111）双层，导致非平凡的陈绝缘体属性。
2013-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Spin Hall Effect in Silicene
量子自旋霍尔效应（quantum spin量子态态，QSHE）作为一种新的量子态，由于其在自旋电子学中的重要应用，近年来引起了人们的极大兴趣。考虑到Si、Ge作为半导体材料的重要性和量子自旋电子学中量子自旋电子效应的实现，本文采用第一性原理计算研究了最近合成的硅烯的自旋轨道开放能隙和能带拓扑结构。我们证明了具有拓扑非平凡电子结构的硅烯可以通过利用绝热连续性和直接计算Z2拓扑不变量来实现QSHE。我们预测，QSHE硅烯可以观察到在实验上可访问的低温制度的自旋轨道带隙为1.55 meV，远高于石墨烯，由于大的自旋轨道耦合和低屈曲结构。此外，我们发现，在一定的压力应变的间隙将增加到2.90 meV。最后，我们还研究了具有类似低屈曲稳定结构的锗，并预测SOC打开了23.9 meV的带隙，远高于液氮温度。
2011-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Temperature-induced phase transitions in the quantum Hall magnet of bilayer graphene
量子霍尔系统由于其内部的多个电子自由度和可调谐性，可以用来研究多体物理。虽然量子相变已被深入研究，但对该系统的温度诱导相变的研究有限。我们在很宽的温度范围内测量了双层石墨烯中量子霍尔反铁磁态的纯体电导率，并揭示了与长程序和短程反铁磁程序的破坏相关的两步相变。我们的发现是理解量子霍尔系统中电子相关性的基础。
2021-08-25 cond-mat.mes-hall
Magneto Acoustic Spin Hall Oscillators
本文介绍了一种新型的振荡器，结合了自旋霍尔驱动的纳米振荡器的可调谐性和高泛音体声波谐振器（HBAR）的高品质因数（Q），集成在同一芯片上的CMOS参考和可调谐振荡器。在这样的磁声自旋霍尔（MASH）振荡器中，由自旋轨道转矩（SOT）引起的跨磁隧道结（MTJ）的电压振荡由HBAR的传输响应整形，HBAR由于其大的时间常数而充当多峰带通滤波器和延迟元件，从而提供延迟反馈。经滤波的电压振荡可经由a）应变、b）电流或c）磁场反馈到MTJ。我们开发了一个基于SPICE的电路模型相结合的实验基准模型，包括随机朗道-Lifshitz-吉尔伯特（sLLG）方程的磁化动力学和巴特沃斯范戴克（BVD）电路的HBAR。使用自洽模型，我们项目高达$\sim$ 50倍增强的振荡器线宽与Q达到52825在3 GHz，同时保持可调谐性锁定STNO最近的高Q峰值的HBAR。我们希望我们的研究结果将激发基于MEMS的解决方案，以自旋电子器件相结合的各种应用领域的吸引力的功能。
2018-01-19 cond-mat.mes-hall
Non-Hermitian topology in the quantum Hall effect of graphene
本文通过栅极电压调控石墨烯异质结中载流子密度，展示了非厄米拓扑手性的可调性，发现高填充因子处非厄米拓扑不变量最佳量子化，并在ν=0绝缘平台中观测到额外的非厄米拓扑相，证实了无序诱导平庸相的预言。
2024-10-18 cond-mat.mes-hall
Tunable dispersion of the edge states in the integer quantum Hall effect
拓扑方面目前代表了凝聚态物理的一个推动领域。然而，很少有人建议拓扑现象的技术应用。然而，最重要的是通过整数量子霍尔效应校准电阻标准。我们提出了修改的样品显示整数量子霍尔效应，使费米速度的可调谐性可能通过外部控制参数，如栅极电压。以这种方式，到目前为止未探索的可能性出现，以实现设备，如可调延迟线和干涉仪。
2017-10-30 cond-mat.mes-hall
Numerical studies of the fractional quantum Hall effect in systems with tunable interactions
GaAs基半导体器件中分数量子霍尔效应的发现导致了凝聚态物理的新进展，特别是具有分数甚至非阿贝尔准粒子统计的奇异拓扑相物质的可能性。基于GaAs的实验系统的主要限制之一是二维电子之间的有效相互作用缺乏可调谐性，这使得难以稳定一些更脆弱的状态，或以受控的方式诱导相变。在这里，我们回顾了最近的研究，探讨了可调谐的相互作用提供的替代二维系统，其特征在于非平凡的Berry相，包括石墨烯，双层石墨烯和拓扑绝缘体的影响。这些系统中的可调谐性通过改变质量间隙的外部场或通过在设备附近的介电板进行屏蔽来实现。我们的研究指出了许多不同的方法来操纵有效的相互作用，并以可控的方式在量子霍尔液体和可压缩状态之间进行相变。
2012-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electric spin and valley Hall effects
Jiangsu University（江苏大学）
本文提出电荷自旋和谷Hall效应，通过垂直电场在二维材料中产生横向自旋和谷电流，揭示了电场诱导的背反射相位机制，为自旋和谷Hall效应提供了新方法。
2025-10-02 cond-mat.mes-hall
Spin Injection and Detection via the Anomalous Spin Hall Effect in a Ferromagnetic Metal
我们报道了一种新的自旋注入和检测机制，通过反常霍尔效应在铁磁金属。反常自旋霍尔效应（ASHE）是指铁磁体内部产生的横向自旋电流。我们利用ASHE及其相互作用，在非局域几何的磁性绝缘体中电注入和检测磁振子。我们的实验表明，坡莫合金可以有一个更高的自旋注入和探测效率的铂，由于ASHE。我们还证明了通过坡莫合金磁化方向的ASHE的可调谐性，从而为自旋电子学应用创造了新的可能性。
2017-08-05 cond-mat.mes-hall
Competing Fractional Quantum Hall and Electron Solid Phases in Graphene
本文报道了在N $=$ 2朗道能级上观察到的石墨烯中的可重入整数量子霍尔效应。类似于高迁移率GaAs/AlGaAs异质结构，这种效应是由于不可压缩的分数量子霍尔态和电子固相之间的竞争。石墨烯的可调谐性允许我们测量电子-固相的$B$ - $T$相图。重入态的层次结构表明自旋和谷自由度在确定基态能量中起作用。我们发现熔化温度与磁场成比例，并建立了电子液固相变相图。
2018-08-07 cond-mat.mes-hall
Acoustically Induced Giant Synthetic Hall Voltages in Graphene
任何偏离石墨烯平坦性的地方都会导致人造规范场的出现，这些规范场通过相关的伪磁场作用于狄拉克费米子的运动。在这里，我们证明了强规范场的可调性在非本地实验中使用一个大的平面石墨烯片，符合由表面声波的压电层的变形。在没有外部磁场的情况下，声波感应纵向和巨大的合成霍尔电压。合成霍尔电势和常规霍尔电压的叠加可以在大的外部磁场下消除样品的横向电势。因此，表面声波提供了一个有前途的和简易的途径，利用规范场在大型平面石墨烯系统。
2022-07-07 cond-mat.mes-hall
In-Plane Magnetization Induced Quantum Anomalous Hall Effect in Atomic Crystals of Group-V Elements
从理论上证明了在V族元素弯曲蜂窝晶格的原子晶体层中可以实现面内磁化诱导的量子反常霍尔效应（QAHE）。我们首先通过Slater Koster双中心近似构造了一个含$sp^3$轨道的一般紧束缚哈密顿量，然后数值计算表明，对于弱和强自旋轨道耦合，系统中存在QAHE，其Chern数分别为$\mathcal{C}=\pm1$和$\pm2$.对于$\mathcal{C}=\pm1$相，我们发现通过调节自旋-轨道耦合强度，从普通绝缘体到QAHE的临界相变磁化强度可以变得非常小。虽然所得到的带隙很小，但可以通过使磁化稍微偏离面内取向而显著地增强。对于$\mathcal{C}=\pm2$相，我们发现带隙足够大，可以在室温下观察到。虽然临界磁化强度相对较大，但可以通过施加应变来有效地减小。这表明，利用V族元素原子晶体层的面内磁化实现高温QAHE在实验上是可行的。
2017-06-06 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
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
Quantum anomalous Hall effect in atomic crystal layers from in-plane magnetization
从理论上证明了在\textit{in-plane}磁化下，二维原子晶体层中保持反转对称性，但面外镜面反射对称性被破坏，可以实现量子反常霍尔效应（QAHE）.我们以蜂窝晶格为例，发现使系统满足对称性判据的低屈曲结构是诱发QAHE的关键。携带$\mathcal{C}=\pm1$的Chern数的拓扑非平凡体隙在鞍点$M$附近打开，其中带色散表现出强各向异性。我们进一步证明了在Bernal堆叠多层膜系统中可以实现具有电学可调Chern数的QAHE，并且施加层间电势差可以显著降低临界磁化强度，使QAHE在实验上可行。
2017-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Hall Effects in Strained Twisted Bilayer WSe$_2$
最近，有人指出双层WSe $_2$的扭曲会在费米能级附近产生拓扑非平凡的平坦带。在这项工作中，我们表明，扭曲双层WSe $_2$（tWSe $_2$）与单轴应变表现出大的非线性霍尔（NLH）响应由于非平凡的Berry曲率的平带。在拓扑相变点附近，非线性光学效应得到了很大的增强。重要的是，非线性霍尔信号在拓扑相变点上改变符号，并提供了一种识别拓扑相变和探测平坦带的拓扑性质的方法。拓扑相变点附近的NLH效应的强增强和高可调谐性使得tWSe $_2$和相关的莫尔材料成为用于整流和二次谐波产生的新平台。
2022-12-27 cond-mat.mes-hall
Layer Coherence Origin of Planar Hall Effect: from Charge to Multipole and Valley
本研究发现二维范德华薄膜中层相干电子可作为平面霍尔效应的新起源，可通过应变、层间滑动调控，还能拓展至多极、谷霍尔效应及量子化霍尔响应，为二维材料平面输运研究提供新方向。
2025-06-12 cond-mat.mes-hall
Controllable Quantum Spin Hall Phases in Bi$_2$Te$_3$-Family van der Waals Heterobilayers
Ilum School of Science, Brazilian Center for Research in Energy and Materials (CNPEM)（巴西能源与材料研究中心伊卢科学学院）
通过第一性原理和紧束缚方法，在Bi$_2$Te$_3$族平庸五层堆叠的范德华异质结中发现量子自旋霍尔相，并展示通过层间应变和电场可开关拓扑边缘态，且对层间扭转鲁棒。
2026-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum spin Hall effect in bilayer honeycomb lattices with C-type antiferromagnetic order
提出在具有C型反铁磁序的双层蜂窝晶格中结合自旋轨道耦合与交错势实现时间反演破缺量子自旋霍尔绝缘体，并由自旋陈数、相图、量子化电阻及PT对称性保护加以验证。
2025-02-19 cond-mat.mes-hall
Valley-polarized quantum anomalous Hall phases and tunable topological phase transitions in half-hydrogenated Bi honeycomb monolayers
基于第一性原理计算，我们在半氢化Bi蜂窝单层膜中发现了新颖的谷极化量子反常霍尔（VP-QAH）相，在适当的屈曲角下，该相具有-0.19 eV的大禁带，并在自发磁化驱动下发生了可调的拓扑相变.根据磁化方向，可以出现四个不同的相，即，VP-QAH两相，铁磁绝缘态和金属态。当磁化从+ $\mathbf{z}$方向反转到- $\mathbf{z}$方向时，伴随着陈数的符号变化（从-1到+1），手征边缘状态从谷$K$移动到$K'$。我们的研究结果提供了一个平台，设计无耗散电子和谷电子在一个更强大的方式，通过调整的磁化方向。
2015-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Topological magnetotransport in modified-Haldane systems
National Centre for physics（国家物理中心）；Department of Physics, Quaid-I-Azam University（真纳大学物理系）；Department of Physics, Zhejiang Normal University（浙江师范大学物理系）；Zhejiang Institute of Photoelectronics（浙江光电子研究所）
研究修正哈达玛模型中量子磁输运和磁光性质，通过调节子晶格势和自旋轨道耦合，揭示拓扑区域并分析其在Landau能级、态密度和磁光吸收光谱中的表现，展示电控拓扑相变及在TMDC中的应用。
2026-04-01 cond-mat.mes-hall
Tunable spin-charge conversion in class-I topological Dirac semimetals
我们从理论上证明了第一类拓扑狄拉克半金属（TDSM）可以提供一个平台，实现电和磁可调自旋电荷转换。在时间反转对称的情况下，沿着单轴旋转轴（$z$ -轴）的自旋分量近似守恒，这导致各向异性自旋霍尔效应-所产生的自旋霍尔电流依赖于外部电场和$z$ -轴之间的相对取向。另一方面，磁场的应用破坏了时间反转对称性，将TDSM驱动到外尔半金属相，并且因此将自旋电流部分地转换为电荷霍尔电流。使用久保公式，我们数值计算的自旋和电荷霍尔电导率的基础上的一个低能量的TDSM哈密顿与塞曼耦合。除了自旋霍尔电导率$σ_{xy}^z$的常规张量元外，我们发现非常规的分量，如$σ_{xy}^x$和$σ_{xy}^y$，也存在并随着磁场的旋转而变化.同样，电荷霍尔电导率也表现出明显的可调谐性时的变化的磁场。我们表明，这种可调谐性-以及大的自旋-电荷转换效率-产生的TDSM的对称性和能带拓扑结构的相互作用。
2022-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Group theoretical and topological analysis of the quantum spin Hall effect in silicene
硅烯由单层硅原子组成，呈弯曲的蜂窝状结构。最近发现，这种系统的对称性允许有趣的Rashba自旋轨道效应。垂直的电场能够耦合到亚晶格赝自旋，使得可以电调谐和闭合带隙。因此，外部电场可以产生从拓扑绝缘体到正常绝缘体（或半金属）的拓扑相变，反之亦然。本文对硅烯研究的贡献是双重的：首先，我们进行了群论分析，系统地构造了布里渊区$K$点附近的哈密顿量，并发现了一个新的，但对称允许项。随后，我们确定了一个紧束缚模型，对应于集团理论推导的哈密顿附近的$K$点。其次，我们从这个紧束缚模型出发，通过明确计算能带结构的$Z_2$拓扑不变量，分析了硅烯的拓扑相图。为此，我们计算的$Z_2$拓扑不变量的蜂窝晶格在一个明显的规范不变的方式，使我们能够包括$S_z$对称性破缺条款-如Rashba自旋轨道相互作用-到拓扑分析。有趣的是，我们发现两个Rashba项的相互作用可以在硅烯中产生一个非平凡的量子自旋霍尔相。这与更广泛研究的蜂窝系统石墨烯形成鲜明对比，其中已知Rashba自旋轨道相互作用以潜在有害的方式与量子自旋霍尔效应竞争。
2013-09-02 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall valley splitters and tunable Mach-Zehnder interferometer in graphene
石墨烯是电子量子光学领域非常有前途的实验平台。然而，一个完全可调谐和相干的电子分束器仍然缺失。我们报告了石墨烯中的电子分束器的演示，该电子分束器耦合具有相反谷偏振的量子霍尔边缘通道。我们的分束器的电子透射率可以从零调整到接近1。通过独立地将石墨烯PN结的两个角处的分束器设置为中间传输，我们实现了完全可调谐的电子马赫-曾德尔干涉仪。这种可调谐性使我们能够明确地识别由于马赫-曾德尔干涉仪的量子干涉，并研究它们与分束器传输和干涉仪偏置电压的依赖关系。与传统半导体干涉仪的比较指向了在这两个不同的2D系统中驱动量子退相干的通用过程，其中石墨烯对它们的影响更加鲁棒。
2021-07-19 cond-mat.mes-hall
Spontaneous Gully Polarized Quantum Hall States in ABA Trilayer Graphene
Bernal堆叠的多层石墨烯是一个多功能的平台，以探索量子输运现象和相互作用物理，由于其特殊的可调谐性，通过静电门。例如，在施加垂直电场时，其能带结构在每个谷中呈现出若干偏离中心的狄拉克点（所谓的狄拉克谷）。在这里，形成的狄拉克沟和沟的相干性的相互作用引起的故障，探讨通过高品质的Bernal堆叠（ABA）三层石墨烯的磁输运测量。在没有磁场的情况下，多个Lifshitz转换作为电场和载流子密度的函数，表明狄拉克沟的形成被确定。在量子霍尔制度和高电场，狄拉克沟的出现是明显的朗道能级简并的增加。当调整电场和磁场时，电子-电子相互作用可以可控地增强，直到沟道简并最终被解除。出现的相关基态与之前预测的自发打破旋转沟对称性的向列相一致。
2021-09-01 cond-mat.mes-hall
Light-engineered Multichannel Quantum Anomalous Hall Effect in High-order Topological Plumbene
通过光子调控，研究了plumbene中高阶拓扑绝缘体的多通道量子反常霍尔效应，实现了高陈数的可调性，为无损耗电子器件的发展提供新方向。
2025-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional Quantum Hall Effect and Tunable Spin Hall Effect in MoS2 Trilayers
分析了三层MoS 2薄膜的朗道能级结构和自旋霍尔效应。由于轨道的不对称性，低能狄拉克费米子的质量变得很大，LL的能量与$B$成线性增长，而不是与$\sqrt{B}$成线性增长。自旋轨道耦合打破自旋和谷简并LL的两个时间反演不变的群体，与LL交叉效应存在于价带。我们发现了一个依赖于场的非常规霍尔平台序列$ν=...$ $-2M-6$，$-2M-4$，$-2M-2$，$-2M-1$，.，-5，-3，-1，0，2，4 ...在p-n结中，自旋分辨分数量子化电导出现在两端测量中，具有可在界面处探测的可控自旋极化电流。我们还展示了零场自旋霍尔电导率的可调谐性。
2012-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological transport in monolayer jacutingaite
本文研究了单层jacutingaite在圆偏振激光场和交错子晶格势下的丰富拓扑相，计算了Berry曲率与电导率，发现通过调节电场、光场和化学势可控制拓扑相变与光学跃迁。
2024-12-22 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
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
Room Temperature Ferroelectricity, Ferromagnetism, and Anomalous Hall Effect in Half-metallic Monolayer CrTe
研究证明单层CrTe在室温以上具有动力学稳定的多铁性，结合铁磁性、半金属性、铁电性及磁电耦合，并实现电场可调谐的反常霍尔效应，在自旋电子学领域具应用潜力。
2023-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-tunable, even-denominator fractional quantum Hall state in the lowest Landau level of an anisotropic system
分数量子霍尔态（HHS）在偶数分母朗道能级填充因子（$ν$）是主要的兴趣，因为它们被预测为主机异国情调，拓扑状态的物质。我们在这里报告的观察在$ν=1/2$在一个二维的电子系统的质量非常高，局限于一个宽的AlAs量子阱，其中的电子可以占据多个导带谷与各向异性的有效质量。各向异性和多谷自由度提供了$ν=1/2$ MEMS前所未有的可调谐性，因为我们可以通过施加面内应变来控制谷占有率，以及通过在磁场中倾斜样品以改变电子电荷分布来控制短程和长程库仑相互作用的强度之间的比率。由于这种可调性，我们观察到相变从一个可压缩的费米液体到一个不可压缩的超导体，然后到绝缘相作为倾斜角的函数。我们发现，这种演变和能隙的$ν=1/2$沟强烈依赖于谷占用。
2023-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
