Control of Exciton Valley Coherence in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
过渡金属二硫属化合物单分子膜中的直接带隙跃迁受手性光学选择规则支配。由激光螺旋度确定，在动量空间中的$K^+$或$K^-$谷中诱导光学跃迁。线偏振激光激发制备谷态的相干叠加。在这里，我们展示了激子谷相干单层WSe 2通过调整所施加的磁场垂直于单层平面的控制。我们表明，在高达9 T的外加磁场中，谷态的相干叠加的旋转角度高达30度。这种在ps时间尺度上的激子谷相干控制可能是基于谷自由度的量子比特完全控制的重要一步。
2016-06-07 cond-mat.mes-hall
Valley Depolarization in Monolayer Transition-Metal Dichalcogenides with Zone-Corner Acoustic Phonons
虽然具有新颖谷功能的单层过渡金属双硫族化合物是实现谷电子器件的有希望的候选者，但对谷去极化机制的基本理解仍然不完全。基于对MoSe 2和WSe 2单层进行的泵浦-探测实验和密度泛函计算的佐证分析，我们证明了布里渊区K点处的相干声子可以有效地介导电子载流子的谷转移。在MoSe 2单层的情况下，我们将这种模式确定为弯曲声学ZA（K）模式，其具有破缺的反转对称性，因此可以在谷转移期间实现电子自旋翻转。另一方面，在单层WSe 2的情况下，其中自旋保持谷间弛豫是优选的，有效地产生具有偶反转对称性的相干LA（K）声子。这些研究结果表明，虽然谷间弛豫的具体情况取决于能带的自旋排列，但K点声子应被视为过渡金属二硫属化物单层中有效的谷去极化途径。
2020-10-22 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
Valley Dynamics of Excitons in Monolayer Dichalcogenides
单层过渡金属二硫属化物（TMDC）最近出现作为可能的候选人谷电子应用，作为自旋和谷赝自旋直接耦合和稳定的一个大的自旋分裂。在这些半导体材料中，光学激发的电子-空穴对形成具有大结合能的紧密库仑束缚激子。激子跃迁的选择规则允许使用共振激发直接光学产生谷偏振激子群体。在这里，我们调查激子谷动力学在三个不同的TMDC单分子膜的时间分辨克尔旋转在低温下。我们观察到明显的差异，在谷动力学的钨和钕基TMDC，这是直接相关的导带自旋分裂在这些材料中的相反顺序。
2017-06-07 cond-mat.mes-hall
Intrinsic spin-valley locking for conducting electrons in metal-semiconductor-metal lateral hetero-structures of $1H$-transition-metal dichalcogenides
原子层状材料的横向异质结构改变了原始晶体的电子性质，并提供了生产有用的单层材料的可能性。我们揭示了$1H$ -过渡金属二硫属化物的金属-半导体-金属横向异质结固有地具有具有自旋谷锁定的电子传导通道，例如，栅电极我们从理论上研究了横向异质结的电子结构和输运性质，并表明异质结通过半导体过渡金属二硫族化物中的$K$和$K'$谷产生导电通道，并由于谷依赖的电荷转移效应限制了每个谷中导电电子的自旋。此外，理论研究表明，WSe异质结$_2$实现了谷自旋锁定电子的高传输概率，即使在一个长的半导体区。异质结还提供有用的电子输运性质，阶梯状I-V特性。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall
Giant Valley-Polarized Spin Splittings in Magnetized Janus Pt Dichalcogenides
我们揭示了巨大的邻近感生磁性和谷极化效应的Janus Pt dichalcogenides（如SPtSe），当绑定到氧化铕（EuO）衬底。使用第一性原理模拟，令人惊讶地发现，电荷重新分布，由于接近EuO，导致形成两个K和K $^{'}$谷的导带。这些山谷中的每一个都显示出自己的自旋极化和特定的自旋纹理所决定的破碎反转和时间反转对称性，以及谷交换和Rashba分裂高达数百meV。这为探索低维半导体中的新型自旋谷物理提供了一个平台，潜在的自旋输运机制，如自旋轨道扭矩，对无序和温度效应更具弹性。
2022-01-11 cond-mat.mes-hall
Valley polarization and valleyresistance in monolayer transition metal dichalcogenides superlattice
操纵谷自由度来编码潜在谷电子器件的信息已经点燃了固态物理学的新方向。谷极电子学领域的一个重要的、基本的挑战是如何用实用的方法产生和调节谷极电流。在这里，我们发现了一个新的机制，产生谷极化在单层过渡金属二硫属化物超晶格，其中谷分辨间隙形成在超晶胞布里渊区边界和中心由于谷间散射。当入射电子的能量在间隙中时，可用的状态是谷极化的，从而从超晶格提供谷极化电流。我们表明，谷极化的方向和强度可以进一步调整通过改变施加的超晶格的潜力。对于4周期异质结，透射可以具有55%的净谷极化。此外，这样的串联的两个谷滤波器可以用作静电控制的巨谷电阻器件，表示与熟悉的巨磁阻器件对应的零磁场。
2020-01-09 cond-mat.mes-hall
Quantum Valley Hall Effect and Perfect Valley Filter Based on Photonic Analogs of Transitional Metal Dichalcogenides
我们认为理论上交错蜂窝晶格的光子，可以被看作是光子类似物的过渡金属二硫属化物（TMD）单层。我们提出了一个简单的实现光子量子谷霍尔效应（QVHE）之间的界面上的两个TMD模拟与相反的交错的每一边。这导致谷偏振传播模式的形成，其存在依赖于谷陈数之间的差异，这是一个$\mathbb{Z}_2$拓扑不变量。我们表明，基于TE和TM光子模式之间的能量分裂的光子自旋轨道耦合的大小允许控制这些接口模式的数量和传播方向。最后，我们考虑了在非零塞曼场作用下，交错晶格和规则蜂窝晶格之间的界面，从而表现出量子反常霍尔效应（QAHE）。在这种情况下，QAHE的拓扑保护的单向模式变为谷极化，并且系统表现为完美的谷滤波器。
2017-03-15 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
Valley Edelstein Effect in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
在这项工作中，我们预测出现的谷Edelstein效应（VEE），这是一个电场诱导的自旋极化效应，在门控单层过渡金属二硫属化物（MTMD）。我们发现了一个非常规的谷依赖性响应，其中自旋极化平行于所施加的电场，相反的谷产生相反的自旋极化。这与传统的Edelstein效应形成鲜明对比，在传统的Edelstein效应中，诱导的自旋极化垂直于所施加的电场。我们确定VEE的起源为传统的Edelstein效应和谷依赖Berry曲率诱导的共存Rashba和Ising SOC门控MTMD的综合效应。实验方案来检测的VEE也被认为是。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall
Edge states and spin-valley edge photocurrent in transition metal dichalcogenide monolayers
本文基于双能带${\bf kp}$ -哈密顿量的一般边界条件，发展了过渡金属二硫属化物单分子膜边缘态的解析理论。考虑到{ \it edge}自旋-轨道相互作用，我们发现边缘状态，在一般情况下，具有线性色散，这是由三个真正的唯象参数的边界条件。在没有边缘自旋轨道相互作用的情况下，边缘态由单个实参数描述，其符号决定它们的光谱是否与体隙相交。在前一种情况下，我们表明，由圆偏振光照明的结果在自旋和谷极化光电流沿边缘。边缘光电流的流动方向、自旋和谷偏振由照射光的圆偏振方向确定。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall
Thermally driven pure spin and valley current via anomalous Nernst effect in monolayer group-VI dichalcogenides
分析了单层MoS2和其他VI族二硫族化合物的自旋和谷相关的反常能斯特效应。我们发现，纯自旋和谷电流可以产生垂直于在这些二维材料的平面中所施加的热梯度。这种效应为自旋热电子学的应用提供了一个通用的平台。引入自旋电流纯度因子来量化这种效应。当时间反演对称性被破坏时，例如绝缘磁性基底上的二维材料，总能斯特系数出现下降峰特征。对于浸渍状态，它被发现，只有一个自旋和从一个谷的载流子被驱动的温度梯度。
2015-10-31 cond-mat.mes-hall
Valley-selective confinement of excitons in transition metal dichalcogenides with inhomogeneous magnetic fields
该研究针对二维过渡金属二硫化物体系，利用磁化铁磁结构边界的非均匀磁场，基于塞曼效应实现了激子的能谷选择性空间局域，且该分离可通过圆偏振光探测、多参数可调。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall
Magnetoelectric effects and valley controlled spin quantum gates in transition metal dichalcogenide bilayers
在单层VI族过渡金属二硫属化物（TMDC）中，电荷载流子具有自旋和谷自由度，两者都与磁矩相关联。另一方面，多层膜中的层自由度与电极化相关联。在这里，我们表明，TMDC双层提供了一个前所未有的平台，以实现强耦合之间的自旋，层赝自旋，和谷自由度的孔。这种耦合不仅引起了自旋霍尔效应和自旋圆二色性在反转对称双层，但也导致了各种磁电效应允许量子操纵这些电子自由度。振荡的电场和磁场都可以驱动空穴自旋共振，其中这两个场具有谷依赖的干涉，使得自旋和谷之间的原型相互作用成为可能，作为潜在的谷自旋电子应用的信息载体。我们展示了如何在谷位控制的自旋量子位上实现量子门。
2013-03-16 cond-mat.mes-hall
Valley Plasmonics in the Dichalcogenides
在dichalcogenides等离子体激元激发丰富的现象学分析作为掺杂的功能。采用从头算模型，考虑材料-真实库仑相互作用、能带结构和自旋轨道耦合，计算了多体极化、介电响应函数和电子能量损失谱.聚焦于MoS $_2$的代表性情况，观察到过多的等离子体激元带，源自导带或价带谷内和之间的散射过程。我们讨论由此产生的平方根和线性集体模式，所产生的长程与短程屏蔽的库仑势。我们发现，多轨道性质的带和自旋轨道耦合强烈影响谷间散射过程中，通过缺口某些两粒子模式在大动量转移。
2016-01-07 cond-mat.mes-hall
Microscopic Origin of the Valley Hall Effect in Transition Metal Dichalcogenides Revealed by Wavelength Dependent Mapping
过渡金属二硫属化物（TMDs）半导体单层结构的能带结构具有两个简并谷，其Berry曲率大小相等但方向相反。已经预测，当用圆偏振光照射时，带间跃迁在这些谷中产生电子和空穴的不平衡的非平衡群体，导致当电流流过系统时在零磁场处的有限霍尔电压。这就是最近在实验中观察到的所谓谷霍尔效应。在这里，我们表明，这种效果是由光生的中性激子和带电trions介导的，而不是由带间跃迁产生独立的电子和空穴。我们进一步展示了一种实验策略，基于波长依赖的霍尔电压的空间映射，这使得激子和trion贡献的谷霍尔效应被区分在测量中。这些结果代表了我们对半导体过渡金属二硫属化合物中光致谷霍尔效应微观起源的理解向前迈出了重要一步，并通过实验证明了复合准粒子（例如trions）也可以具有有限的Berry曲率。
2017-08-31 cond-mat.mes-hall
Spin-valley dynamics in alloy-based transition metal dichalcogenide heterobilayers
本文通过时间分辨克尔旋转光谱和理论建模，研究了基于合金单层半导体的二维过渡金属硫族化物异质双层中的自旋谷弛豫动力学，揭示了层间激子复合与载流子自旋退极化在谷动力学中的作用，为未来二维谷电子器件发展提供微观机制见解。
2020-07-07 cond-mat.mes-hall
Valley-resolved Fano resonance in monolayer transition metal dichalcogenides nanoribbons with attached stubs
本文发现单层过渡金属二硫化物纳米带中，通过短桩边缘局域态与连续通道的量子干涉形成谷分辨法诺共振，实现谷极化，为谷电子学提供新途径。
2022-03-15 cond-mat.mes-hall
Symmetry governed valley-pseudospin textures of the full-zone excitonic bands of transition-metal dichalcogenide monolayers
在光激发的过渡金属二硫属化物单分子膜（TMD-ML）中保持激子的高度谷极化对于基于谷的光子应用是理想的，但被广泛认为是一个困难的任务，受到固有的电子-空穴交换相互作用的阻碍。在这项研究中，我们提出了一个全面的研究谷极化的有限动量激子在WSe $_2$ -MLs在整个布里渊区通过求解密度泛函理论（DFT）为基础的Bethe-Salpeter方程（BSE）的对称性分析的指导下。我们发现，有限动量激子实际上是在一般情况下，以及从交换诱导的谷去极化免疫，除了那些特定的激子动量方向与轴相一致的$3σ_v$和$3C_2'$对称性在TMD-ML。受对称性的支配，动量空间中的全区域激子带的谷赝自旋织构局部地由单个Skyrmion状结构表征，其中高度谷极化的有限动量激子态集中在该结构中。值得注意的是，我们表明，高程度的谷极化的有限动量激子状态是非常好地转移到所产生的声子辅助光致发光的光学偏振，这表明这些谷间激子在谷为基础的光子学的前景有用。
2020-10-11 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
Manipulating Spin-polarized Photocurrent in 2D Transition Metal Dichalcogenides
利用电场或光场控制半导体中电子的自旋极化是基于自旋电子学的概念性自旋电子学的一个基本主题。本文介绍了一种利用圆偏振光抽运在过渡金属双硫族化合物（TMD）单层膜中产生自旋极化的方法。完全自旋极化的光电流是通过谷依赖的光学选择规则和自旋谷锁定在单层WS 2实现的，并通过具有铁磁接触的横向自旋阀结构进行电检测。所展示的长自旋寿命，独特的谷对比物理和自旋-谷锁定使单层WS 2成为基于半导体的自旋电子学的前所未有的候选者。
2015-09-02 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect in spin-valley coupled monolayer transition-metal dichalcogenides
研究了过渡金属二硫属化物自旋谷耦合单层膜中的本征和非本征自旋霍尔效应。我们发现，而斜散射的贡献被抑制的大的带隙，侧跳的贡献是可比的标量和磁散射的存在下，具有相反的符号的固有的。谷间散射倾向于抑制由于相干性的损失而引起的侧跳贡献。通过调节谷内散射与谷间散射的比值，自旋霍尔电导率在空穴掺杂样品中显示出符号变化。研究了其它掺杂区的多带效应，发现在重空穴掺杂区存在符号变化，而在电子掺杂区不存在。
2013-09-19 cond-mat.mes-hall
Interplay of valley polarization and dynamic nuclear polarization in 2D transition metal dichalcogenides
本文揭示了TMDs中超精细相互作用通过自旋谷电流产生动态核极化并反馈饱和极化的机制，提出了通过反常霍尔电流检测该效应的实验方案。
2017-08-25 cond-mat.mes-hall
Moiré band theory for M-valley twisted transition metal dichalcogenides
本文提出用第IV族/IVB族三角TMDs（Zr、Hf、Sn的硫/硒化物）扭曲双层构建莫尔材料，通过DFT导出莫尔周期哈密顿量，揭示其六味导带态解耦及自发谷极化以输运各向异性为标志。
2025-11-06 cond-mat.mes-hall
Electronic transmission in the lateral heterostructure of semiconducting and metallic transition-metal dichalcogenide monolayers
我们分别研究了半导体和金属过渡金属二硫属化物单分子膜MoSe $_2$和NbSe $_2$的横向异质结的电子输运性质。我们采用基于第一性原理能带结构的多轨道紧束缚模型计算了电子的传输几率。传输概率取决于自旋和谷自由度。这种依赖性通过界面结构而发生质的变化。具有锯齿形界面的异质结构在传输过程中保留了电子的自旋和谷值。另一方面，扶手椅界面使导电电子能够随着谷的变化而传输，并由于谷翻转传输而增加了空穴掺杂结中的电导。我们还讨论了异质结中电流的自旋极化和谷极化。
2019-04-03 cond-mat.mes-hall
Complete Spin and Valley Polarization by Total External Reflection from Potential Barriers in Bilayer Graphene and Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
结果表明，双层石墨烯（BLG）和单层过渡金属二硫属化物（TMD）中的势垒可以将谷非极化入射电流分裂为具有相反谷极化的反射和透射电流。谷不对称传输不可避免地发生，因为低对称性的总哈密顿量，当发生全外反射的传输是100%的谷极化的BLG和100%的自旋和谷极化的TMD，除了指数小的修正。通过调节电位，可以获得100%的极化，而不管势垒的晶体取向如何。谷偏振器可以通过将准直的载流子束布置成在全外反射的角度范围内入射到阻挡件上来实现。相对转动为$\pmπ/3$的势垒的透射系数与对称性有关。这允许使用两个势垒来证明电流是谷极化的。一个软壁势被用来模拟的障碍和方法来找到传输系数的解释。在单层TMD的情况下，使用4带k.p哈密顿量，并通过拟合从头算能带结构获得k.p参数。
2021-09-10 cond-mat.mes-hall
Electrically switchable valley polarization, spin/valley filter, and valve effects in transition-metal dichalcogenide monolayers interfaced with two-dimensional ferromagnetic semiconductors
过渡金属二硫属化物单层中的电子谷驱动新的物理学，并允许设计多功能架构的应用。我们建议通过能带工程来操纵这些系统中的自旋/谷滤波器和阀器件的电子谷。在我们的策略中，电子谷直接耦合到二维铁磁体的自旋极化态，而不是在以前的研究中广泛使用的磁邻近效应。我们发现，这种耦合的结果在谷选择性的间隙开放，由于自旋动量锁定在过渡金属二硫属化物单层。这种物理现象引起了各种意想不到的电子性质和现象，包括半金属性，电可切换的谷极化，自旋/谷过滤器和阀效应的过渡金属二硫属化物单层。基于第一性原理计算，我们在MoTe $_2$/CoCl $_2$和CoCl $_2$/MoTe $_2$/CoCl $_2$ van der Waals异质结中进一步证明了我们的想法.因此，我们的研究提供了一种新概念器件的过渡金属二硫属化物单分子膜的电子谷工程的方法。
2021-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inherently high valley polarizations of momentum-forbidden dark excitons in transition-metal dichalcogenide monolayers
过渡金属二硫属化物单分子膜中光学活性激子的高度谷极化在基于谷的光子应用中是至关重要的，但已知可能被固有的电子-空穴交换相互作用破坏。在这项研究中，我们提出了一个理论研究的谷和WSe $_2$ -ML有限动量暗激子的光学性质通过求解密度泛函理论（DFT）的Bethe-Salpeter方程（BSE）的对称性分析的指导下。我们发现，在一般情况下，有限动量激子实际上是很好的免疫交换引起的谷去极化，除了那些特定的激子动量与$3σ_v$和$3C_2'$对称性的$D_{3h}$点群的TMD-ML一致。我们发现，不像明亮的激子不可避免地受到电子-空穴交换相互作用，谷间有限动量暗激子在WSe $_2$ -ML是很好的免疫交换诱导的谷去极化和固有的高度谷极化下的强制执行的晶体对称性。更重要的是，在WSe $_2$ -ML中的谷间暗激子的优越的谷偏振被示出几乎完全可转移到声子辅助的光致发光中的光学偏振，因为在二阶光学过程中的交换诱导的去偏振的本机抑制。声子辅助光致发光的分析解释了最近在钨基TMD-ML中观察到的谷间暗激子态的亮度、高光学偏振度和长寿命。
2021-06-12 cond-mat.mes-hall
Dark excitons and the elusive valley polarization in transition metal dichalcogenides
提出了一个速率方程模型的黑暗和明亮的激子动力学解释了广泛的变化，在不同的TMD单分子膜中观察到的PL发射的圆偏振度。我们的工作表明，暗激子状态发挥了重要的，以前没有想到的作用，在确定的PL发射的偏振度。暗激子基态为谷极化提供了鲁棒的储集器，其试图经由谷内亮暗激子散射机制来维持相同谷中的亮激子态的玻尔兹曼分布。MoSe $_2$中圆偏振度对激发失谐能的依赖关系表明，对于TMD中的谷间散射，电子-空穴交换相互作用比双LA声子发射机制占主导地位。
2017-01-17 cond-mat.mes-hall
Hyperfine interaction in atomically thin transition metal dichalcogenides
载流子在过渡金属二硫属化物（TMD）单层（ML）中的局部化显著增加自旋和谷相干时间，并且通过与其他系统类比，超精细相互作用的作用应该增强。基于群表示理论，我们对TMD多层膜中谷间超精细相互作用进行了理论分析。我们证明，自旋谷锁定导致的螺旋结构的面内超精细相互作用。在上价带中，超精细相互作用是伊辛型的，可以用来制备具有长自旋和谷相干时间的原子级薄量子点。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall
Spin-valley Hall effects and pseudospin-1 system in transition-metal dichalcogenides: three band model approach
本文基于三能带模型研究过渡金属二硫族化物的能谱，揭示了由自旋-轨道相互作用引起的自旋谷霍尔效应，并指出高对称点电子表现出赝自旋-1系统特性，为拓扑量子计算提供新见解。
2023-11-21 cond-mat.mes-hall
Review of Ultrafast Spectroscopy Studies of Valley Carrier Dynamics in Two Dimensional Semiconducting Transition Metal Dichalcogenides
二维层状过渡金属二硫属化合物为未来基于谷的信息处理提供了新的机会，也为研究激子效应提供了理想的平台。在各种器件物理的中心，对他们可能的电子和光电应用是理解各种多粒子电子态的动态演化，特别是激子占主导地位的TMD的光电响应，在新的背景下的自由度谷。在这里，我们提供了一个简单的回顾，在使用螺旋度分辨超快光谱，特别是超快泵浦探测光谱，研究半导体单层过渡金属二硫属化物谷相关的多粒子电子态的动态演化的实验进展。
2016-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Keldysh field theory of spin- and valley-distinguished polariton nonlinearities in transition-metal dichalcogenide monolayers
Abrikosov Center for Theoretical Physics, Moscow Center for Advanced Studies（阿布里科索夫理论物理中心，莫斯科高等研究中心）；National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)（国立研究核大学MEPhI（莫斯科工程物理学院））；Russian Quantum Center, Skolkovo IC（俄罗斯量子中心，斯科尔科沃创新中心）
本文利用Keldysh路径积分场论方法，推导了考虑所有亮暗激子种类的TMD单层极化激元系统的16种非线性相互作用项，发现谷内暗激子对蓝移的贡献远高于亮激子。
2026-09-22 cond-mat.mes-hall
Magnetic control of the valley degree of freedom of massive Dirac fermions with application to transition metal dichalcogenides
我们研究了过渡金属二硫属化物等多通道系统中大质量狄拉克费米子的谷相关磁性和输运性质。第零朗道能级在谷间的不对称性和磁化率的增强可以归因于与每个谷相关的不同轨道磁矩。这允许通过调节外部磁场和掺杂水平来控制谷极化。由于这种磁场引起的谷极化，存在对普通霍尔效应的额外贡献。所有这些效应都可以用一个带谷轨耦合项的低能有效理论来描述。
2013-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dissecting intervalley coupling mechanisms in monolayer transition metal dichalcogenides
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；CNR-IFN（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）
本研究通过实验与模拟解析单层过渡金属二硫化物中层间耦合机制，揭示声子辅助散射在激子圆二色性衰减中的作用，并发现高效单自旋翻转机制。
2025-09-26 cond-mat.mes-hall
Bright excitons in monolayer transition metal dichalcogenides: from Dirac cones to Dirac saddle points
在单层过渡金属二硫属化物中，已经发现了紧密结合的激子，其具有可以通过偏振选择规则光学寻址的谷赝自旋。在这里，我们表明，这个谷赝自旋强烈耦合到激子的质心运动，通过电子空穴交换。这种耦合实现了光锥内的激子（即亮激子）的手征指数I=2的无质量狄拉克锥。在中等应变下，I=2的狄拉克锥分裂成两个简并的I=1的狄拉克锥，并且在明亮的激子色散中出现具有线性狄拉克谱的鞍点。有趣的是，在结合一个额外的电子后，带电激子变成了一个大质量的狄拉克粒子，与一个大的谷霍尔效应相关联，免受谷间散射的影响。我们的研究结果指出了独特的机会，研究狄拉克物理学，与激子的光学寻址在指定的动量，能量和赝自旋。应变可调的谷轨道耦合也意味着新的结构的激子凝聚体，激子电路的新功能，和机械控制的谷赝自旋的可能性。
2014-01-03 cond-mat.mes-hall
Coupled spin and valley physics in monolayers of MoS2 and other group-VI dichalcogenides
我们发现，反转对称性破缺与自旋轨道耦合导致耦合自旋和谷物理在单层的二硫化钼和其他VI族dichalcogenides，使可能的控制自旋和谷在这些二维材料。在价带边缘的自旋-谷耦合抑制自旋和谷弛豫，因为谷对比自旋分裂单独禁止每个指数的翻转。谷霍尔效应和自旋霍尔效应同时存在于电子掺杂和空穴掺杂体系中。光学带间跃迁具有依赖于频率的偏振选择规则，其允许具有谷和自旋指数的各种组合的载流子的选择性光激发。光致自旋霍尔和谷霍尔效应可以在样品边界上产生长寿命的自旋和谷积累。这里讨论的物理提供了一条路线，在多谷材料与强自旋轨道耦合和反转对称性破缺的valleytronics和自旋电子学的集成。
2012-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin transport in n-type single-layer transition metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化物（TMD）电子能谱的谷不对称性源于自旋轨道耦合。在K和K'谷中存在符号相反的自旋-轨道场，再加上谷间散射的可能性，导致了非平凡的自旋动力学。这种动力学反映在非局部电阻对外部磁场的依赖性（Hanle曲线）中。我们从理论上计算了TMD中的Hanle形状。看来，不像传统的材料没有谷不对称性，汉勒形状在TMD是不同的正常和平行的外部场的取向。对于正常取向，它有两个峰的慢谷间散射，而快速谷间散射的形状是常见的。对于平行取向，Hanle曲线在零场处呈现尖点。这个尖点是一个缓慢衰减的谷非对称模式的自旋动力学的签名。
2016-02-13 cond-mat.mes-hall
Understanding Variations in Circularly Polarized Photoluminescence in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
单层过渡金属双硫族化合物是一种很有前途的谷电材料。它们在布里渊区表现出两个不等效的谷，并且可以使用圆偏振光激发和发射直接控制和确定谷群。光致发光偏振反映了两个谷群的比率。单层WS2的圆偏振发射度Pcirc的值范围很广，尽管差异的原因尚不清楚。在这里，我们光学填充一个山谷，并测量Pcirc探索谷人口动态在室温下在大量的单层WS2样品通过化学气相沉积合成。在共振激发下，Pcirc的范围从2%到32%，我们观察到光致发光（PL）强度和Pcirc之间的显着的反比关系。表现出强PL和长激子弛豫时间的高质量样品表现出低程度的谷极化，反之亦然。在单层WSe2样品和转移的WS2中也证明了这种行为，表明这种相关性可能更普遍地观察到，并解释了Pcirc报告的广泛变化。时间分辨PL提供了洞察辐射和非辐射贡献的作用，所观察到的偏振。短的非辐射寿命通过限制去极化散射事件的机会而导致更高的测量极化。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall
Emergent Quantum Valley Hall Insulator from Electron Interactions in Transition-Metal Dichalcogenide Heterobilayers
Academic Centre for Materials and Nanotechnology, AGH University of Krakow（克拉科夫AGH大学材料与纳米技术学术中心）
研究揭示了在摩尔MoTe₂/WSe₂双层中拓扑相的出现，强调自旋轨道耦合和库仑相互作用在两孔每摩尔单元格中的关键作用，发现稳定的量子谷体绝缘体相，并展示长程相互作用可调节层间电子隧道效应，即使在没有相应单粒子跃迁的情况下也能产生拓扑非平凡带。
2026-04-23 cond-mat.mes-hall
Intervalley coupling by quantum dot confinement potentials in monolayer transition metal dichalcogenides
单层过渡金属二硫属化物（TMD）为在最终二维（2D）极限下实现量子点（QD）提供了新的机会。考虑到在单层中发现的电子谷赝自旋的丰富控制可能性，这种量子自由度可以是利用TMD QD中的单电子的潜在量子自旋电子学的有前途的信息载体。一个突出的问题是确定谷杂交的程度，由于量子点的限制，这可能会显着改变量子点的谷物理从它的形式在2D散装。在这里，我们进行了系统的研究扩展TMD单分子膜上的QD约束势的谷间耦合。我们发现，在这种几何结构中的谷间耦合一般是弱的，由于在量子点边界处的电子波函数的振幅消失，因此谷杂交应被更强的自旋谷耦合在单层TMD和量子点可以很好地继承的谷物理的二维块淬火。我们还发现谷间耦合强度对约束势的中心位置和横向尺度的敏感依赖性，这可能允许通过外部控制来调谐谷间耦合
2014-10-23 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit coupling induced valley Hall effects in transition-metal dichalcogenides
在过渡金属二硫属化物中，K谷中的电子可以经历伊辛和拉什巴自旋轨道耦合。在这项工作中，我们表明，Ising和Rashba自旋轨道耦合的共存导致了一种特殊类型的谷霍尔效应，我们称之为自旋轨道耦合诱导谷霍尔效应。重要的是，在导带边缘附近，由自旋-轨道耦合产生的谷依赖的Berry曲率通过外部门高度可调，并且在可访问的实验条件下主导源自轨道自由度的固有Berry曲率。我们发现，自旋轨道耦合诱导的谷霍尔效应表现在谷霍尔电导率的栅极依赖性，这可以检测到的克尔效应实验。
2019-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Valley Zeeman Effect of Dark Excitons in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides in a Tilted Magnetic Field
研究了单层过渡金属二硫属化物（TMD）的激子光致发光（PL）谱随外加磁场倾角的变化关系。从一个四带哈密顿量，我们构建了一个理论，定量再现现有的实验PL谱垂直和面内磁场。在存在倾斜磁场的情况下，我们证明了暗激子PL峰由于磁场的面内分量而变亮，并且由于磁场的垂直分量而对于具有不同圆偏振的光分裂。这种分裂是钨基TMD中亮激子峰分裂的两倍多。我们提出了一个实验装置，将允许访问的PL光谱中的暗激子峰的预测分裂。
2018-02-22 cond-mat.mes-hall
Valley-controlled chiral magnetism in transition metal dichalcogenide monolayers
University of Hamburg（汉堡大学）；Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立罗蒙诺索夫大学）；Ioffe Institute（约费研究所）
该研究提出过渡金属二硫化物单层中的RKKY相互作用可作为控制手性磁结构的工具，经理论与模拟证实其能改变反铁磁体相图，为二维范德华异质结构的相关研究提供了新控制手段。
2026-08-04 cond-mat.mes-hall
Determination of scattering time and of valley occupation in transition-metal dichalcogenides doped by field effect
过渡金属二硫属化物作为一种可能的垫脚石，吸引了大量的关注，走向原子级薄和灵活的场效应晶体管。描述电荷传输的一个关键参数是两个连续散射事件之间的时间-传输散射时间。在最近的一份报告中，我们已经表明，它是可能的使用密度泛函理论，以获得能带结构的二维半导体在场效应掺杂的存在。在这里，我们报告了一个简单的方法来提取散射时间从实验电导率和知识的能带结构。我们将我们的方法应用到单层和多层的MoS $_2$，MoSe $_2$，MoTe $_2$，WS $_2$，和WSe $_2$在存在栅极。在WS $_2$中，我们发现散射时间与费米能级的态密度成反比。最后，我们表明，它是可能的，以确定不同的谷开始被占用的临界掺杂从掺杂依赖的导电性。
2016-02-02 cond-mat.mes-hall
Nonlinear valley Hall effect in a bilayer transition metal dichalcogenide
本文以MoS2双层为例，通过非线性输运机制在单轴应变下实现谷对比霍尔输运，发现应变诱导的能带倾斜和自旋轨道耦合劈裂可产生显著且高度可调的非线性谷霍尔电导率，拓展了谷电子学材料选择。
2024-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron Spin Relaxation in a Transition-Metal Dichalcogenide Quantum Dot
研究了在静电门控下过渡金属二硫属化物单层膜中圆形量子点中单电子自旋的弛豫。过渡金属二硫族化合物由于其带隙、自旋谷物理和强自旋轨道耦合等特性，为量子点纳米结构的研究提供了一个有趣而有前途的领域。首先，我们将讨论在不同的B-场制度的束缚态的解决方案可以被用来作为量子比特状态的基础。我们发现，在低B场结合自旋谷Kramers量子比特是合适的，而在大磁场纯自旋或谷量子比特可以预见。然后，我们提出了通过各种不同的弛豫通道的电子-声子相互作用介导的单电子自旋的弛豫的讨论。在低B场区域，我们考虑了自旋谷Kramers量子比特，并包括在无序量子点中出现的杂质介导的谷混合。Rashba自旋-轨道混合机制允许通过变形势或压电耦合由面内声子松弛，另外涉及面外声子的直接自旋-声子机制引起松弛。我们发现，弛豫速率的尺度为$\propto B^6$的平面声子耦合通过变形势和压电效应，而由于直接自旋-声子耦合的尺度不依赖于B-场的最低阶，但强烈的尺度上的设备机械张力。我们还将讨论在大B场区域中形成的纯自旋或谷量子比特的弛豫机制。
2017-03-08 cond-mat.mes-hall
Unidirectional valley-contrasting photo-current in strained transition metal dichalcogenide monolayers
我们研究了单轴应变的过渡金属二硫属化物单分子膜的完整的静态非线性光学响应，在导带中掺杂有限的载流子密度，在无序的存在下。我们发现，习惯的移位电流被抑制，但我们确定了一个强大的，谷依赖的非互易性响应，我们的术语\textit{unidirectional valley-contrasting photo-current}（UVCP）。这种直流电流源于应变和Kramers对称性破缺的三角翘曲的组合效应，而由于各个谷的贡献可以通过磁化在它们之间引入能量偏移来分离。后一个事实使人们能够监测谷间过渡。UVCP与迁移率成正比，并且通过激子库仑相互作用和谷间散射以及顶栅偏压来增强。我们讨论检测策略在国家的最先进的实验。
2022-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disentangling orbital and valley Hall effects in bilayers of transition metal dichalcogenides
最近已经表明，在2 H结构相中的过渡金属二硫属化物（TMD）的单层在它们的能带隙内表现出相对大的轨道霍尔电导率平台，其中它们的自旋霍尔电导率消失。然而，由于这些系统中的谷霍尔效应（VHE）也产生轨道角动量的横向流动，因此区分这些材料中的两种效应在实验上变得具有挑战性。VHE需要反转对称性破缺发生，这发生在TMD单层中，而不是在双层中。我们发现，双层的2 H-MoS $_2$是一个轨道霍尔绝缘体，表现出相当大的OHE在没有自旋和谷霍尔效应。这个阶段的特点是一个轨道陈数，假定值$\mathcal{C}_{L}=2$的2 H-MoS $_2$双层和$\mathcal{C}_{L}=1$的单层，确认这些轨道霍尔绝缘体系统的拓扑性质。我们的研究结果是基于密度泛函理论（DFT）和低能量有效模型计算，并强烈建议，双层的TMD是非常合适的平台，直接观察的轨道霍尔绝缘相在二维材料。我们的研究结果的影响，试图观察的VHE在TMD双层进行了讨论。
2021-02-05 cond-mat.mes-hall
$Γ$-Valley Transition-Metal-Dichalcogenide Moirè Bands
大多数第VI族过渡金属二硫属化物薄膜的价带最大值保持在$Γ$ -点的所有方式从体到双层。在本文中，我们发展了一个连续理论的莫尔带形成的$Γ$ -谷同质双层膜的价带中的一个小的相对扭曲。我们的有效理论是基准对大规模从头计算的电子结构计算，占晶格弛豫。作为一个涌现的$D_6$对称性的结果，我们发现，低能量$Γ$ -谷莫尔孔定性地不同于他们的K-谷对应前面提到的;在能量顺序的前三个带实现i）蜂窝晶格上的单轨道模型，ii）蜂窝晶格上的双轨道模型，和iii）kagome晶格上的单轨道模型。
2020-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Exciton valley depolarization in monolayer transition-metal dichalcogenides
谷自由度是单层过渡金属二硫属化物中的一个重要的量子数。类似于半导体中的光学自旋取向，吸收光子的螺旋度可以传递到光激发电子和空穴的谷（赝自旋）量子数。与量子力学自旋类似，谷量子数也不是守恒量。由于长程电子-空穴交换，单层过渡金属二硫属化物中激子的谷去极化在低温下通常需要几ps。类似于这种行为的是单层MoSe $_2$和MoTe $_2$，其中去极化快得多。我们阐明了这些材料的神秘异常，发现它起源于Rashba诱导的暗激子和亮激子分支旁边的简并点耦合。当光激发的激子在简并区域附近的状态之间的能量弛豫期间散射时，它们在失去初始螺旋度后到达光锥。谷去极化在单层WSe $_2$、WS $_2$和可能的MoS $_2$中没有那么快，其中Rashba诱导的耦合可以忽略不计。
2019-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical valley filtering in transition metal dichalcogenides
本文研究了过渡金属二硫族化合物空穴电谷滤波的可行性。我们专门研究了利用势垒产生谷依赖隧穿率的方案，并使用基于k.p的分析方法和基于递归格林函数的数值方法进行研究。研究结果表明，在均质和非均质体系中，空穴通过横向量子势垒时，透射系数随入射能量和横波矢量的变化关系为扶手椅型或锯齿型.主要结论如下：1）隧穿电流谷极化随着势垒宽度或高度的增加而增加，2）谷-轨道相互作用和能带结构翘曲都有助于谷相关隧穿，其中前一种贡献在具有不对称势垒的结构中是明显的，而后者是取向相关的并且在扶手椅方向上达到最大传输，以及3）对于透射率~ 0.1，可以实现10%数量级的隧穿电流谷极化。
2018-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Degenerate Regimes for Single Quantum Dots in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
过渡金属二硫属化物（TMDC）单层中强的自旋-轨道耦合导致在$K$和$K'$谷附近的自旋可分辨的能带结构，使得在零场中TMDC单层中的二维量子点（QD）的本征基由Kramers对$|0\rangle_-=|K'\uparrow\rangle$、$|1\rangle_-=|K\downarrow\rangle$和$|0\rangle_+=|K\uparrow\rangle$、$|1\rangle_+=|K'\downarrow\rangle$描述。强的自旋-轨道耦合限制了单个TMDC量子点作为自旋量子比特的有用性。自旋简并态的可能制度，克服单层TMDC量子点中的自旋-轨道耦合的研究在零场，其中自旋和谷自由度成为四倍简并，并在一些磁场，本地化到一个给定的谷的两倍简并。这样的制度被证明是可实现的MoS $_{2}$，其中的自旋轨道耦合是足够低的和正确的符号，使得自旋分辨导带相交点周围的$K$和$K'$谷，并因此可以通过选择合适的临界点半径。
2018-04-24 cond-mat.mes-hall
Valley polarized magnetic state in hole-doped mono layers of transition metal dichalcogenides
我们计算的谷/磁相图的单层过渡金属dichalcogenides在空穴掺杂区的自旋轨道效应是特别相关的。考虑到由于过渡金属原子的存在，中等到高的局部电子-电子相互作用，我们表明，该系统是不稳定的巡游铁磁相，其中所有的载流子是自旋和谷极化。这个相位显示出异常电荷霍尔和异常自旋霍尔响应，因此可以通过实验检测到。
2017-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
