Novel valley depolarization dynamics and valley Hall effect of exciton in mono- and bilayer MoS$_2$
通过求解动力学自旋Bloch方程，研究了单层和双层MoS $_2$中电子-空穴交换相互作用引起的激子谷退极化动力学和谷霍尔效应.明确考虑了电子-空穴交换相互作用对激子能谱的影响。对于谷去极化动力学，在单层MoS $_2$中，发现在强散射区，传统的运动窄化图像不再有效，并且打开了一个新的谷去极化通道。对于激子的谷霍尔效应，在单层和双层MoS $_2$中，当激子在K谷和K'谷中被均匀泵浦时，由于交换作用，系统可以演化到谷极化平行于有效磁场的平衡态。随着单轴应变对平衡态的漂移，交换相互作用可以诱导{ \it动量相关}谷/光致发光极化，从而产生谷/光致发光霍尔电流。具体地说，谷霍尔电导率的无序强度依赖性被揭示。在强散射区，谷霍尔电导率随无序强度的增加而减小;而在弱散射区，由于没有泡利阻塞，谷霍尔电导率饱和为一个常数，比费米系统中的大得多.
2015-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable valley and spin splittings in $\rm VSi_2N_4$ bilayer
谷值自由度和自旋自由度的控制和操纵在基础研究和先进信息技术中引起了极大的兴趣。与磁装置相比，非常期望实现谷值和自旋的更节能的电控制。使用第一性原理计算，我们证明了可调谷和自旋简并分裂在$\rm VSi_2N_4$双层膜，与援助的分层结构和相关的电控制。根据不同的层间磁耦合和堆叠顺序，$\rm VSi_2N_4$双层膜表现出谷和自旋简并的各种组合。在垂直电场的作用下，简并分裂的符号和幅度都变得高度可调。结果，可以选择性地实现一系列具有不同谷值和自旋指数的反常霍尔电流。这些有趣的特性为基于多个电子自由度之间的耦合设计节能设备提供了一种实用的方法。
2022-09-19 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
Berry curvature induced valley Hall effect in non-encapsulated hBN/Bilayer graphene heterostructure aligned with near-zero twist angle
本研究在非封装hBN/双层石墨烯异质结构中，通过近零扭转角对齐实现谷霍尔效应，利用非局域电阻测量验证，并可由位移场调控，Berry曲率计算支持实验。
2023-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Manipulation of Valleys in Bilayer Graphene: Theory and Applications
研究了双层石墨烯中谷的量子操纵。我们建立了一个有效的薛定谔模型，并确定了两个谷操纵的关键机制-能带结构翘曲和广义谷轨道相互作用。具体来说，我们在双层石墨烯中实现谷量子位/FET，作为构建基于谷的量子/经典信息处理的前瞻性量子器件。
2013-02-06 cond-mat.mes-hall
Spin-valley-layer coupling with dual control via stacking and electric field in antiferromagnetic bilayer Janus YIBr
School of Physics and Electronic Engineering, Jining University（济宁学院物理与电子工程学院）
研究反铁磁双层Janus YIBr结构，通过第一性原理计算和低能模型，发现不同堆叠下易轴方向不同，价带有狄拉克色散关系，存在自旋、谷和层耦合，外部电场可控制费米能级附近空穴，为探索新特性等提供帮助。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zeeman splitting via spin-valley-layer coupling in bilayer MoTe2
原子薄的过渡金属二硫属化物（TMD）具有自旋和谷自由度的耦合，使其有望用于自旋谷电子学。在单层TMD中，由于自旋-轨道耦合和反转对称性破缺，发射螺旋度被锁定在谷区，导致面外磁场存在时塞曼效应的谷区模拟。由于双层中的反转对称性被恢复，因此发射螺旋度不应再被锁定在谷中。在这里，我们表明，塞曼分裂，但是，仍然存在于双层，作为一个额外的自由度，即，层赝自旋和自旋谷层锁定。与单层膜相反，塞曼分裂在这里没有提升谷简并。圆偏振光致发光的程度可以用磁场从$-27\%$调谐到$27\%$。我们的研究结果表明，在双层自由度的控制与磁场，这与以前的电场控制，使双层一个有前途的平台，基于磁电效应的自旋谷量子门。
2017-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Interlayer sliding direction as a symmetry selector in altermagnetic bilayer Fe2WS4: Switchable anomalous Hall and anomalous valley Hall effects
Jishou University（吉首大学）
研究交替磁双层Fe2WS4，通过第一性原理计算表明层间滑动方向是对称性选择控制参数。对角滑动可实现铁电可切换的反常霍尔效应，轴向滑动能导致可切换的反常谷霍尔效应，确立其为控制多种特性的非易失性对称性选择器。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Valley and Spin Valves in Bilayer Graphene
本研究利用 Fe3GeTe2 接触的双层石墨烯器件观察二阶非线性自旋电流及自旋阀行为，揭示铁磁邻近诱导的面外谷极化及其与自旋的耦合。
2024-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant High-order Nonlinear and Nonreciprocal Electrical Transports Induced by Valley Flipping in Bernal Bilayer Graphene
该研究通过Hartree–Fock计算和Boltzmann输运分析，揭示Bernal双层石墨烯1-口袋迷你能谷极化态可被面内电场翻转，从而产生直流迟滞及强非线性、非互易交流响应。
2025-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalously Robust Valley Polarization and Valley Coherence in Bilayer WS2
本研究在双层WS₂中观测到室温下仍保持的异常鲁棒能谷极化与能谷相干性，揭示了其自旋-层-能谷自由度耦合及能谷量子相干特性，为原子级薄半导体的量子操控提供新方向。
2014-03-25 cond-mat.mes-hall
Valley-polarized domain wall magnons in 2D ferromagnetic bilayers
Valleytronics是一个开创性的技术领域，依靠谷自由度来实现新颖的电子功能。基于谷电子学中的电势，对双层石墨烯中局限于畴壁的拓扑谷极化电子进行了广泛的研究。在这里，我们研究磁振版本的畴壁激发在二维蜂窝铁磁双层膜（FBL）共线秩序。特别是，我们探讨的影响Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（ESTA）和静电掺杂（ED）的存在和特性的一维磁振子局限于层堆叠畴壁FBL。研究发现，电畴和电畴的共存丰富了FBL中的拓扑结构，但相应的畴壁磁振子并没有明确的谷指数。另一方面，我们表明，层堆叠畴壁在DMI自由FBL构成一维通道的弹道输运的拓扑谷极化磁振子。我们的理论结果为基于原子级薄拓扑磁性材料的磁振子谷电子器件的发展带来了希望。
2020-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Chern-Selective multi-valley Flat Bands in Twisted Mono-Bilayer and Mono-Trilayer MoTe$_2$
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of physics, Chinese academy of sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese academy of sciences（中国科学院大学）；Center for Computational Quantum Physics, Flatiron Institute（平顿研究所计算量子物理中心）；Department of Physics, Princeton University（普林斯顿大学物理系）；Laboratoire de Physique de l’Ecole normale supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris-Diderot, Sorbonne Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室）
通过第一性原理和连续模型，发现扭转单双层和单三层MoTe$_2$中低能莫尔平带同时来自Γ和K/K'谷，具有不同Chern数，且可通过层数和堆叠调控。
2025-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin and Valley Polarized Multiple Fermi Surfaces of α-RuCl$_3$/Bilayer Graphene Heterostructure
本研究分析了$α$-RuCl$_3$/双层石墨烯异质结构的输运性质，揭示了由自旋选择性能带杂化引起的自旋和谷极化多重空穴型费米口袋，确立了该异质结构作为工程化低能能带结构的杰出平台。
2023-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Valley Transport of Gapped Dirac Magnons in Bilayer Ferromagnetic Insulators
双层海森堡铁磁绝缘体保持与六边形布里渊区的两个相对谷相关联的简并太赫兹狄拉克磁振子模式。我们表明，这种能量简并可以通过破坏反演对称性（I），导致拓扑磁振子谷电流。我们进一步表明，该电流导致谷塞贝克效应的磁振子，从而可检测。我们在双层CrBr 3的具体例子中进行计算，其中我可以通过静电掺杂来打破。
2020-08-22 cond-mat.mes-hall
Bilayer graphene under pressure: Electron-hole Symmetry Breaking, Valley Hall Effect, and Landau Levels
双层石墨烯的电子结构在压力下发展非常有趣的功能与三角翘曲的增强和分裂的抛物线接触带在倒易空间的K点成四个狄拉克锥，一个在K和三个沿T对称线。随着压力的增加，这些锥体在倒易空间和能量上分离，打破了电子-空穴对称性。由于它们的能量分离，在谷霍尔效应实验和朗道能级结构中可以观察到它们相反的Berry曲率。基于由密度泛函理论得到的电子结构，我们发展了一个描述压力对系统的霍尔电导率和朗道能级等可测量量的影响的低能哈密顿量。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley splitter and transverse valley focusing in twisted bilayer graphene
我们研究了扭曲双层石墨烯中的输运，并表明静电势垒可以作为谷分裂器，其中来自$K$（$K'$）谷的电子仅传输到例如\顶部（底部）层，导致谷层锁定电流。我们表明，当势垒在莫尔尺度上缓慢变化时，可以获得这样的谷分裂器，并诱导穿过结的Lifshitz转变，即费米表面拓扑结构的变化。此外，我们表明，对于一个给定的山谷的反射和透射电流的横向偏转，作为时间反演对称性有效地打破了在每个山谷分别，导致在零磁场谷选择性横向聚焦。
2020-10-29 cond-mat.mes-hall
Interface states in bilayer graphene and valleytronics
我们研究了导电和绝缘双层石墨烯（BLG）之间的界面附近的状态，并表明它们具有非常不寻常的特性，在传统系统中没有类似的。此外，属于BLG的布里渊区中的两个独立谷的状态显示出对比的性质，其允许相对更容易的实验实现谷电子学中期望的各种基于谷的功能，而不需要任何复杂的技术。
2011-04-19 cond-mat.mes-hall
Valley-polarization in biased bilayer graphene using circularly polarized light
实现两个不相等的山谷之间的人口不平衡是任何valleytronic设备的关键第一步。使用圆偏振光可以在偏置的双层石墨烯中诱导谷偏振。在本文中，我们提出了一个详细的理论研究偏置双层石墨烯谷极化。我们发现，一个近乎完美的谷极化可以实现与适当的选择外偏置和脉冲频率。我们发现最佳脉冲频率$ω$由$\hbarω=2a,$给出，其中$2a$是石墨烯层之间的势能差。我们还发现，谷极化起源于狄拉克点本身，而是从周围的状态环。谷间散射被发现可以大大降低高频脉冲的谷极化。热人口被发现显着减少谷极化小的偏见。这项工作提供了对双层石墨烯中谷极化起源的深入了解，并将有助于实验人员在实验室中研究谷极化。
2021-01-19 cond-mat.mes-hall
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
Electronic structure and layer-resolved transmission of bilayer graphene nanoribbon in the presence of vertical fields
由于其特殊的手征性质和激发载流子分散性，双层石墨烯的电子性质与传统的二维电子气和单层石墨烯不同。研究了应变对双层石墨烯纳米结构的电子结构、边缘态和零温下电荷输运的影响。我们证明了在垂直磁场作用下，双层石墨烯在偏压下会产生谷极化量子霍尔效应。在该系统中，通过调节面间应变，可以发生从量子谷霍尔到谷极化量子霍尔相的拓扑相变。此外，我们研究了层分辨输运性质，通过计算层极化量，使用递归格林函数技术，并表明所得到的层极化值确认所获得的相位。这些预测可以通过实验来验证，我们的结果表明，在电子和valleytronics设备的外部场的存在下，利用应变双层石墨烯的可能性。
2013-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiple magnetic states, valley electronics, and topological phase transitions in two-dimensional Janus XYZH (X = Sc, Y, La, Y = Cl, Br, I, and Z = S, Se, Te): From monolayers to bilayers
本研究提出27种二维Janus XYZH铁磁半导体单层，揭示其谷极化、应变诱导拓扑相变及双层中的多铁性、层极化谷霍尔效应和交变磁性，为量子器件设计提供理论基础。
2025-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Pressure-tuned many-body phases through $Γ$-K valleytronics in moiré bilayer WSe$_2$
该研究结合从头算与关联模型方法，探究压力下转角双层WSe$_2$的多体效应，揭示层间距调控K与Γ谷相对能级的机制，构建压力-掺杂相图，证明其可压力调控多种关联相。
2024-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Generation of valley polarized current in bilayer graphene
我们提出了一种在双层石墨烯中产生谷极化电流的器件。通过分析这种材料在横向电场存在下对强太赫兹频率光的响应，我们证明了在带隙能区诱导了动力学态，并且如果系统参数适当调节，这些态只存在于一个谷区。谷极化状态然后可以用于过滤任意电子电流，从而产生谷极化电流。
2009-08-20 cond-mat.mes-hall
Helical scattering and valleytronics in bilayer graphene
我们描述了一个角度不对称的界面散射机制，它允许在空间上分离的电子在两个低能量的双层石墨烯谷。该效应发生在静电定义的界面分离不同的赝自旋极化的区域，并与跨界面的赝自旋矢量的螺旋缠绕相关联，这打破了每个谷中的反射对称。电子在其中一个谷中的大能量范围内以高达60度的优选方向传输，并且在另一个谷中以-60度的优选方向传输。在Y结几何结构中，这可以用于创建和检测谷偏振。
2010-11-04 cond-mat.mes-hall
Electrical control of the valley Hall effect in bilayer MoS2 transistors
固体中电子的谷自由度被认为是电荷和自旋之外的一种新的信息载体。最近的实验演示的谷极化的光学取向和通过谷霍尔效应在单层二硫化钼谷电流的产生显示了潜在的二维半导体过渡金属二硫属化物谷为基础的电子和光电应用。然而，单层MoS2（非中心对称晶体）中的谷霍尔电导率不能容易地调谐，这对基于谷的应用提出了挑战。在这里，我们报告的山谷霍尔效应的控制双层二硫化钼晶体管通过一个门。垂直于平面的栅极施加的电场打破了双层MoS 2中存在的反转对称性。利用克尔旋转显微镜对纵向电流引起的器件沟道边缘附近的谷极化进行了成像。极化是平面外的，对于两个边缘具有相反的符号，并且强烈地依赖于栅极电压。观察结果与双层MoS2中对称依赖的Berry曲率和谷霍尔电导率一致。我们的结果是另一个步骤的信息处理的基础上谷自由度。
2015-08-12 cond-mat.mes-hall
Magnetoelectric effect in bilayer graphene controlled by valley-isospin density
我们发现，双层石墨烯表现出磁电效应，形式上类似于那些常见的带绝缘体与打破反转和时间反转对称性。双层石墨烯表现出的磁电响应具有三个不寻常的特征：（i）与大多数其他磁电介质不同，双层石墨烯是导体，（ii）双层石墨烯具有非量子化的磁电耦合，即使其电子结构不破坏宇称和时间反转对称性，以及（iii）双层石墨烯中的磁电耦合的大小由谷-同位旋密度确定，谷-同位旋密度可以通过实验来操纵。这最后一个属性也使一个纯粹的电子测量谷-同位旋密度。虽然我们的理论论证使用双层石墨烯作为例子，但它们通常适用于具有类似对称性的任何材料。
2014-08-25 cond-mat.mes-hall
Twisted bilayer BC$_3$: Valley interlocked anisotropic flat bands
在这里，我们提出BC $_3$，一种已经合成的石墨烯衍生物，作为一个平台，通过引入具有失配堆叠的莫尔图案来实现奇异的量子相。在扭转双层BC $_3$中，它示出了从二维到准一维能带结构的交叉发生与扭转角作为控制参数。这是范德瓦尔斯堆叠系统中指导原理的典型表现：相邻层中布洛赫波函数之间的量子干涉对有效层间隧穿有显著影响。有趣的是，准一维化以谷依赖的方式发生。也就是说，在谷指数和准1D方向性之间存在互锁，这使得BC $_3$成为谷电子器件的合理候选者。此外，谷联锁准一维状态的强相关制度减少到一个有趣的变体的Kugel-Khomskii模型，其中交织的谷和自旋自由度可能会导致奇异的量子相位。值得注意的是，由于三重谷简并性，Kugel-Khomskii模型的这种变体不能在常规固体中实现。
2022-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Gapped Dirac materials and quantum valley currents in dual-gated hBN/bilayer-graphene heterostructures
本研究在双栅hBN/双层石墨烯异质结中实现了可由垂直电场调控的谷电流，观测到符合谷霍尔效应标度理论的非局域电阻，且低温下其在量子极限附近饱和，证实了量子谷电流的存在。
2024-10-08 cond-mat.mes-hall
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
Realization of an Interacting Two-Valley AlAs Bilayer System
通过使用不同的宽度为两个AlAs量子阱组成的双层系统，我们迫使在两个层中的X-点导带电子占据具有不同的费米轮廓，电子有效质量，和g-因子的谷。由于被占据的谷在布里渊区的不同X点处，所以尽管电子层间距很近，层间隧穿还是小得可以忽略不计。我们证明了该系统的实现，通过磁输运测量和观察的相位相干，双层$ν$ =1量子霍尔状态两侧的再入绝缘相。
2003-09-16 cond-mat.mes-hall
Berry phase mediated topological thermoelectric transport in gapped single and bilayer graphene
我们考虑带隙单层和双层石墨烯中的异常热电输运，其中间隙可能是由于反转对称性破缺。在间隙的存在下，非平凡的Berry相位效应可以被示出为即使在没有垂直磁场的情况下，响应于所施加的温度梯度来介导横向热电电压。这种自发的、反常的能斯特效应对于石墨烯能带结构中两个不相等的谷中的非均匀化学势是非零的。相反，能斯特响应可用于在两个横向样品边缘之间产生谷折射率偏振，如在类似的谷霍尔效应中。
2009-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable valley dynamics in twisted WSe$_2$/WSe$_2$ bilayers
扭曲自由度为设计范德华异质结构的电学和光学性质提供了一个强有力的新工具。在这里，我们表明，扭转角可以用来控制过渡金属dichalcogenide双层的自旋谷属性，通过改变在两个层中的谷的动量对齐。具体地说，我们观察到扭曲的WSe $_2$ /WSe $_2$双层的层间激子表现出高（>60%）的圆极化度（DOCP）和长的谷寿命（>40 ns）在零电场和磁场。谷寿命可以通过静电掺杂调节超过三个数量级，使得DOCP能够从n掺杂状态中的~80%切换到p掺杂状态中的<5%。这些结果为可调手性光-物质相互作用开辟了新的途径，使利用谷自由度的新型器件方案成为可能。
2019-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Valley-polarised tunnelling currents in bilayer graphene tunnelling transistors
我们从理论上研究了在垂直于单层石墨烯/六方氮化硼/双层石墨烯隧穿结的外部磁场中的电子流。我们表明，在双层石墨烯的不同石墨烯层上的电子的有效隧穿势垒宽度的变化，再加上其朗道能级波函数在两个谷之间反向分布的层之间不均匀分布的事实，导致隧穿电流的谷极化。我们估计在$B=1$ T的高质量器件中可以实现谷极化$\sim 70\%$。此外，我们证明了强谷极化可以得到在强动量守恒隧穿的限制，并在较低质量的设备，这一限制被解除。
2019-02-15 cond-mat.mes-hall
Spin-Layer- and Spin-Valley-Locking in CVD-Grown AA'- and AB-Stacked Tungsten-Disulfide Bilayers
谷选择性光学选择规则和过渡金属双硫属化物（TMDC）单分子膜中的自旋谷锁定是“谷电子物理”的核心，谷电子物理利用谷自由度，是近年来的一个主要研究课题。相比之下，TMDC双层的谷电子特性到目前为止还没有受到如此多的关注。在这里，我们报告的valleytronic性能和光学特性的双层WS 2作为一个代表性的TMDC材料。特别地，我们研究了TMDC均质双层样品中相对层取向对其偏振相关光学性质的影响。因此，CVD生长的WS 2双层样品已经制备，有利于反转对称AA'堆叠或AB堆叠没有反转对称在合成过程中。随后，在不同的偏振条件下的反射对比度和光致发光光谱进行了详细的分析。我们观察到的光致发光的圆二色性和线性二色性是更明显的AB堆叠配置。我们的实验结果支持的理论计算表明，所观察到的二向色性可以链接到光学选择规则，保持自旋谷锁定在AB堆叠的WS 2双层，而自旋层锁定是目前的反转对称AA'双层代替。此外，我们的理论计算预测一个小的相对位移的激子共振在这两个堆叠配置，这也是实验观察到的。
2019-05-07 cond-mat.mes-hall
Valley separation of photoexcited carriers in bilayer graphene
University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）；University of Exeter（埃克塞特大学）
通过考虑三角翘曲引起的低能带结构强各向异性，理论预测无带隙和带隙双层石墨烯中光激发载流子在不同谷间分离，并提出了基于线性偏振光增强谷极化和圆偏振光检测谷极化的光学谷霍尔效应。
2026-05-29 cond-mat.mes-hall
Spin-Valley Polarized Quantum Anomalous Hall Effect and a Valley-Controlled Half Metal in Bilayer Graphene
研究了双层石墨烯在反铁磁交换场、层间偏压和光照下的拓扑相。我们发现在有限的偏压和光强下，系统跃迁到一个未知的自旋谷极化量子反常霍尔（SVP-QAH）绝缘体态，其中一个自旋的子系统是谷霍尔拓扑绝缘体（TI），另一个自旋的子系统是QAH绝缘体.我们评估的TI阶段发生在系统中通过分析计算的自旋谷依赖陈数，并通过考虑在纳米尺度的边缘状态来表征它们。我们证明了SVP-QAH边缘态导致了畴壁中独特的自旋整流效应。沿着相边界，我们观察到Berry相为2π的体半金属态。
2020-04-28 cond-mat.mes-hall
Valley protected one-dimensional states in small-angle twisted bilayer graphene
理论预测，施加电场打破了扭曲双层石墨烯中AB和BA堆叠畴的反转对称性，导致形成一维谷保护螺旋态的三角形网络。这种一维态的二维网络已经在几项研究中观察到，但仍然缺乏直接的实验证据表明这些一维态中的电子输运是谷保护的。在这项研究中，我们报告的小角度扭曲的双层石墨烯在室温下的网络的存在。此外，通过分析最小扭曲双层石墨烯的原子分辨扫描隧道显微镜图像的傅立叶变换，我们提供了令人信服的实验证据，即在反向传播的一维状态的电子输运确实是谷保护。
2021-09-09 cond-mat.mes-hall
Interplay Between Stacking Order and In-plane Strain on the Electrical Properties of Bilayer Antimonene
本文研究了不同堆积顺序的锑烯双层膜的电学性质。采用vanderWaals（vdW）修正的密度泛函理论研究了其电学性能。两种结构的带隙相当大，而其他结构的带隙接近于零。施加面内双轴应变以改变电性能。带隙在特定的应变水平下达到最大值，然后在更大的压缩和拉伸应变下关闭。导带中的三个谷（$Γ$、Q和K）的能量随着应变而被探索。导带最小值随着应变在这些谷之间切换。两个带也有助于价带最大值，这两个带的能量为各种应变进行了研究。最后，得到了导带和价带谷的有效质量。在$Γ$ -谷处的有效质量证明了最低有效质量。
2020-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring excitonic states of van der Waals bilayers through stacking configuration, band alignment and valley-spin
单层半导体中的激子由于与光场的强耦合而具有大的光学跃迁偶极。异质双层中的层间激子具有电子和空穴组分的层分离，其特征在于大的电偶极子，其能够实现与电场的强耦合和激子-激子相互作用，代价是光学偶极子基本上被猝灭（几个数量级）。在这封信中，我们证明了在过渡金属二硫属化物（TMD）异质和同质双层中创建一类新激子的能力，该双层结合了单层和层间激子的优点，即具有大的光偶极子和大的电偶极子。这些激子由被很好地限制在单个层中的电子和在两个层中很好地延伸的空穴组成，在此通过载体物种特异性层杂交来实现，所述载体物种特异性层杂交通过旋转、平移、带偏移和谷自旋自由度的相互作用来控制。我们在不同的异质双层和均质双层系统中观察到不同种类的这种层杂化谷激子，其可用于实现强相互作用激子/极化激子气体，以及具有能量上转换或下转换的双向层间载流子转移的光量子相干控制。
2019-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The valley filter efficiency of monolayer graphene and bilayer graphene line defect model
除了电子的电荷和自旋，新材料还有另一个自由度，谷。对于由两个正常端子夹在中间的谷滤波器组成的结，我们重点研究了基于单层和双层石墨烯的两种谷滤波器模型在无序状态下的谷效率。应用传输矩阵法，得到了谷值分辨的透射系数。我们发现：i）在弱无序下，当线缺陷长度超过约$15\rm nm$时，它起理想沟道的作用（量化电导）和谷值滤波器在扩散区，背散射和体态辅助的谷间传输的组合效应增强了电导，抑制了谷极化;（3）对于很长的线缺陷，虽然电导很小，但极化与长度无关。在垂直磁场作用下，对电荷和谷输运特性的影响很小。最后讨论了谷极化电流在混合体系中的输运效率。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall
Quantum Anomalous Hall Effect in Single-layer and Bilayer Graphene
量子反常霍尔效应可以发生在具有交换场和自旋轨道耦合的单层和少层石墨烯系统中。本文研究了具有Rashba自旋轨道耦合的单层和栅控双层石墨烯系统中的量子反常霍尔效应。我们计算每个谷点的Berry曲率，发现单层石墨烯的霍尔电导率在$σ_{xy} = 2e^2/h$量子化，每个谷贡献一个单位电导和相应的手性边缘状态。在双层石墨烯中，我们发现当栅压$U$小于交换场$M$时，量子化的反常霍尔电导率是单层情况的两倍，否则为零.虽然当$U > M$时，陈数为零，但系统仍然表现出量子化的谷霍尔效应，相反谷中的边缘态沿相反方向传播。利用外部栅极电压在不同拓扑状态之间调谐的可能性表明了可能的基于石墨烯的自旋电子学应用。
2011-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
$Γ$-valley assisted intervalley scattering on monolayer and bilayer WS2 revealed by time-resolved Kerr rotation spectroscopy
利用时间分辨克尔旋转（TRKR）和微分反射率测量技术，研究了单层和双层WS 2在10 K时的谷退极化和载流子弛豫过程.两个衰减过程中提取的TRKR信号观察单层和双层WS 2。在单层WS 2中，通过与载流子衰减过程的比较，将初始超快衰减分量（小于1 ps）解释为电子和空穴在一个谷中的受激发射或Pauli阻塞。在低激发能（小于2.21 eV）下，相对慢的分量约为4 ps，然后随着激发能增加，其接近15 ps的饱和值。2.21 eV的起始激发能表明，在非共振激发条件下，K谷和K'谷之间的$Γ$谷辅助谷间散射在谷去极化过程中起关键作用.相比之下，双层WS 2的慢衰减分量（48 ps）与载流子寿命（58 ps）相当。由于其间接带隙半导体的特性，这是由于从K（或K '）到$Γ$谷的不可逆散射过程。
2017-07-19 cond-mat.mes-hall
Two-Dimensional Topological Insulator State and Topological Phase Transition in Bilayer Graphene
我们发现，门控双层石墨烯主机强拓扑绝缘体（TI）相Rashba自旋轨道（SO）耦合的存在下。我们发现，在保持时间反演对称性的情况下，栅控双层石墨烯对于小的Rashba SO耦合$λ_{\mathrm{R}}$是量子谷霍尔绝缘体，当$λ_{\mathrm{R}} > \sqrt{U^2+t_\bot^2}$（其中$U$和$t_\bot$分别为层间势和隧穿能）时，栅控双层石墨烯跃迁到强的TI.与传统的量子自旋霍尔态不同，我们的强TI相的边缘模式表现出自旋和谷滤波，因此共享量子自旋霍尔和量子谷霍尔绝缘体的属性。强TI相在弱石墨烯本征SO耦合的存在下保持稳健。
2011-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley subband splitting in bilayer graphene quantum point contact
我们报告了双层石墨烯量子点接触中一维子带分裂的研究，其中以$4\,e^2/h$为步骤的量化电导被明确定义到最低子带。虽然我们的源漏偏置光谱测量揭示了非常规的限制，我们观察到在垂直于双层石墨烯平面的高磁场下，对于限制和库仑相互作用最强的前两个最低子带，谷简并完全提升，并且观察到来自具有指数$(N,N+2)$的两个不相邻子带的$K$和$K'$谷的特殊合并/混合，这由我们的半-唯象模型
2018-09-17 cond-mat.mes-hall
Helical networks in twisted bilayer graphene under interlayer bias
扭曲的石墨烯双层在局部堆叠中表现出三角形莫尔图案，其在三种基本类型AA '、AB'和BA '之间平滑地交替。在层间偏置U下，后两种类型产生光谱间隙，其特征在于相反的谷陈数。我们表明，足够大的莫尔周期和偏见，这些地区成为电子耗尽，拓扑保护螺旋模式出现在它们的边界。这就产生了一个离域的拓扑网络的Chalker-Coddington型，由谷电流涡。该网络可以通过控制谷混合吸附物的沉积来定制，该吸附物阻止选定链接中的传输，从而打开定制拓扑纳米电子学的可能性。
2013-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generation and detection of pure valley current by electrically induced Berry curvature in bilayer graphene
谷值是非耗散电子器件的有用自由度，因为即使在绝缘材料中也可以流动的谷值电流不伴随电子电流。我们使用双栅双层石墨烯的霍尔棒几何形状，以电控制破缺的反转对称性或Berry曲率以及载流子密度，以产生和检测纯谷电流。我们发现一个大的非局部电阻和立方标度之间的非局部电阻和局部电阻率在绝缘制度在零磁场和70 K的纯谷电流的证据。在零电导率的极限中的谷电流的电控制允许谷电流从电场的非耗散感应，并且因此为非耗散电子学的进步提供了显著贡献。
2015-01-20 cond-mat.mes-hall
Chiral valley phonons and flat phonon bands in moiré materials
我们研究了扭曲双层WSe 2中声子模的手征性，并证明了扭曲角接近$0^{\circ}$和接近$60^{\circ}$时$K/K^\prime$谷声子的不同手征行为。特别是，多个手征非简并$K/K^\prime$谷声子被发现的扭曲角附近的$60^{\circ}$，而没有发现非简并手征模式的扭曲角接近$0^\circ$。此外，我们发现了两套新兴的手征谷模式，起源于在莫尔尺度上的反转对称性破缺，并在应变工程双层WSe 2和MoSe 2/WSe 2异质结构的莫尔图案中找到了类似的模式。在声学和光学模式之间的能隙，形成一个广泛的扭曲角的平面声子带中观察到的扭曲双层WSe 2。我们的研究结果是相关的理解电子-声子和激子-声子散射的莫尔材料，也为设计的声子类似物的平带电子。
2022-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Broken-Symmetry Quantum Hall States in Twisted Bilayer Graphene
扭曲双层石墨烯提供了一种独特的双层二维电子系统，其中层分离仅在亚纳米尺度。与Bernal堆叠双层不同，层自由度与自旋和谷分离，在低能态提供八倍简并。我们研究了扭曲双层石墨烯中由于谷、自旋和层极化的相对强度的相互作用而导致的对称性破缺量子霍尔（QH）态及其跃迁。对称性破缺的QH态的能隙表现出电子-空穴非对称性，其对感生位移场的依赖性在偶数和奇数填充因子态之间是相反的。这些结果强烈地表明，具有破谷和自旋对称性的QH态通过层间隧穿而杂化，并且由于层间电荷不平衡，QH态的层次结构对磁场和位移场都敏感。
2016-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton g-factors in monolayer and bilayer WSe$_2$ from experiment and theory
单层和双层过渡金属二硫属化物半导体的光学性质由不同自旋和谷构型的激子控制，为范德华异质结构和器件提供了多方面的特性。我们目前的实验和理论研究的激子能量分裂在外部磁场中的中性和带电的WSe $_2$单层和双层晶体中嵌入的场效应器件的主动掺杂控制。我们开发的理论方法来计算激子$g$ -因素从第一性原理和紧束缚的所有可能的自旋谷配置的激子在单层和双层WSe $_2$，包括谷间接激子配置。我们的理论和实验研究结果揭示了单层和双层WSe $_2$的一些特征光致发光峰。在更一般的条款，我们的工作的理论方面提供了新的指导方针，表征单层和几层过渡金属dichalcogenides，以及它们的异质结构，在外部磁场的存在下。
2020-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-plane Chiral Tunneling and Out-of-plane Valley-polarized Quantum Tunneling in Twisted Graphene Trilayer
在这里，我们表明，扭曲的石墨烯三层由错误取向堆叠的石墨烯单层上的Bernal石墨烯双层可以表现出丰富的和定制的电子特性。对于石墨烯单层和双层是强耦合的情况，无质量的狄拉克费米子和大量的手征费米子共存于扭曲的三层中，导致独特的面内手征隧穿。对于两个石墨烯系统之间的弱耦合，单层和双层中准粒子的不同手性和赝自旋纹理使它们之间的垂直谷极化量子隧穿成为可能。有趣的是，谷极化的极性可以通过控制两个系统之间的旋转角度来反转。我们的研究结果表明，从单个原子平面组装的层状范德华结构可以创造出具有不寻常特性和新功能的材料，这取决于晶体层的堆叠方式。
2014-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
