Highly tunable valley polarization of potential-trapped moiré excitons in WSe2/WS2 heterojunctions
本文揭示了WSe2/WS2异质结中摩尔激子谷极化高度可调的机制源于摩尔超晶格填充，并定量确定了长程电子-空穴交换相互作用是低布居数下谷间散射的主要来源。
2025-03-08 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
One-dimensional van der Waals heterojunction diode
The University of Tokyo（东京大学）；Osaka University（大阪大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
该研究通过构建一维范德华异质结纳米管，实现了半导体-绝缘体-半导体异质结的整流效应。
2020-12-06 cond-mat.mes-hall
Electric field tunable multi-state tunnel magnetoresistances in 2D van der Waals magnetic heterojunctions
本文通过第一性原理研究双层CrI3/双层Cr2Ge2Te6范德华磁异质结MTJ，发现其具有八种稳定磁态和六种可区分电阻，最大TMR达620,000%，并可由外电场高效调控，为高性能多态自旋器件设计提供新思路。
2023-03-31 cond-mat.mes-hall
A cold-source paradigm for steep-slope transistors based on van der Waals heterojunctions
能够在低电源电压下操作的晶体管的可用性对于提高计算电路的关键性能度量是必不可少的，即，每单位能量的操作次数。在本文中，我们提出了一个新的器件概念，节能，陡斜率晶体管的基础上异质结的二维材料。我们表明，通过注入电子从一个孤立的和弱色散带到一个强色散的，亚音速亚阈值摆动可以得到，作为一个冷源效应和减少热化的载流子的结果。这种机制是通过在MOSFET架构中集成通过范德华异质结耦合的两种不同的单层材料来实现的，将隧道场效应晶体管（FET）的亚稳态行为与MOSFET架构对性能降低因素（例如陷阱、带尾和粗糙度）的鲁棒性相结合。关于隧道FET的另一个优点是仅需要n型或p型掺杂来制造器件。为了展示器件概念并讨论基本物理和设计选项，我们通过从头算和全量子输运模拟研究了利用两种最近报道的2D材料的可能实现。
2020-10-29 cond-mat.mes-hall
In-Plane Anisotropy-Driven Directional Charge Transport in van der Waals p-n Heterojunction
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学文化促进协会）；Sincrotrone Trieste s.c.p.a.（的里雅斯特同步辐射中心）；Indian Institute of Technology Tirupati（蒂鲁帕提印度理工学院）；UGC-DAE Consortium for Scientific Research（UGC-DAE科学研究联盟）
本研究通过构建p-GeS/n-MoS₂异质结二极管，利用GeS的能带各向异性实现定向电荷输运，并展示了各向异性的光电响应，为低对称性二维材料的应用提供了新途径。
2026-06-16 cond-mat.mes-hall
Black Phosphorus-Monolayer MoS2 van der Waals Heterojunction P-N Diode
Phosphorene是一种基本的2D材料，它是黑磷的单层，最近已经被机械剥离。在其块体形式中，黑磷显示出高载流子迁移率（~10000 cm 2/Vs）和~0.3 eV的直接带隙。性能良好的p型场效应晶体管，迁移率高达1000 cm 2/Vs，以及光电晶体管，已被证明在几层黑磷，显示其电子和光电子应用的前景，由于其高空穴迁移率和厚度依赖性的直接带隙。然而，现代电子和光电子器件的基本构件pn结尚未基于黑磷实现。在本文中，我们展示了一种基于p型黑磷/n型单层MoS 2范德华p-n异质结的栅极可调p-n二极管。在光照下，这些超薄p-n二极管在633 nm波长处显示出418 mA/W的最大光电探测响应率，以及0.3%的外量子效率的光伏能量转换。这些p-n二极管显示出用于宽带光电探测和太阳能收集的前景。
2014-07-13 cond-mat.mes-hall
Topological Exciton Bands in Moiré Heterojunctions
莫尔图案在范德瓦尔斯异质结构中很常见，并且可以用于将周期性势应用于元激发。我们表明，过渡金属二硫属化合物双层的光学吸收光谱会因长周期莫尔图案而发生深刻改变，这些图案引入了依赖于扭曲角的卫星激子峰。支持手性激子边缘态的具有非零陈数的拓扑激子带可以通过组合三种成分来设计：i）由电子-空穴交换相互作用诱导的谷Berry相，ii）莫尔势，以及iii）谷塞曼场。
2017-03-18 cond-mat.mes-hall
Stacking enabled strong coupling of atomic motion to interlayer excitons in van der Waals heterojunction photodiodes
通过对WSe $_2$ /MoSe $_2$异质结光电二极管的光电流测量，揭示了原子运动与层间激子的叠加诱导强耦合.强耦合表现为明显的周期性边带的光电流光谱中的频率窗口接近层间激子共振。的边带，重复在大片的层间激子光电流谱，发生在能量增量直接对应于一个突出的异质结的振动模式。这种周期性的图案，连同层间光电导振荡，生动地展示了非常强的激子-声子耦合的出现-及其对层间激发的影响-在堆叠工程范德华异质结构器件。我们的研究结果建立光电流光谱作为一个强大的工具，询问层间激子的振动耦合，并提出了一个新兴的战略，以控制振动物理在固态。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intervalley mixing of interface excitons at lateral heterojunctions
本研究揭示过渡金属二硫化物扶手椅型横向异质结的低对称性能引发K谷间混合，阐明其对电子g因子、激子精细结构及光致发光偏振特性的调控规律，为二维异质结谷电子学与激子器件设计提供理论依据。
2024-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selectively controlled ferromagnets by electric fields in van der Waals ferromagnetic heterojunctions
电荷转移在异质结构的界面处起着关键作用，它可以影响电子结构，并最终影响材料的物理性质。然而，一旦界面形成，电荷转移就难以在外部操纵。在这里，我们报告的Fe 3GeTe 2/Cr2 Ge 2 Te 6/Fe 3GeTe 2全磁范德华异质结构，它可以被用来选择性地修改顶部或底部Fe 3GeTe 2电极的磁性能的电可调电荷转移。从金属Fe 3GeTe 2到半导体Cr2 Ge 2 Te 6的定向电荷转移显著地改变了Fe 3GeTe 2的磁各向异性能，导致显著抑制的双折射率。在这项研究中所展示的铁磁体的电选择性控制可以刺激基于范德华磁体的自旋电子器件的发展。
2022-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A van der Waals pn heterojunction with organic/inorganic semiconductors
由二维（2D）材料形成的范德华（vanderWaals，vdW）异质结由于其优异的电学/光学性质和器件应用而引起了极大的关注。然而，目前的2D异质结主要限于原子晶体，并且很少探索混合有机/无机结构。在这里，我们制造混合二维异质结构与p型二辛基苯并噻吩并噻吩（C8-BTBT）和n型二硫化钼。我们发现，用VDW外延方法可以在单层MoS 2上生长出少层C8-BTBT分子晶体，其界面原始，厚度可控，可降至单层。C8-BTBT/MoS 2垂直异质结器件的操作是高度可调的偏置和栅极电压之间的三个不同的制度：界面复合，隧穿和阻塞。在室温下，PN结表现出类似二极管的特性，整流比高达105。我们的器件还表现出光伏响应，功率转换效率为0.31%，光响应度为22 mA/W。通过广泛的材料组合，这种混合2D结构将为光电子器件提供可能性，而这些光电子器件是不可能由单独的成分制成的。
2015-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-Aligned van der Waals Heterojunction Diodes and Transistors
一般的自对准制造方案在这里报道了不同类别的电子器件的基础上范德华材料和异质结。特别地，自对准使得能够在单层MoS 2中制造具有接近理想的电流饱和特性和低至135 nm的沟道长度的源极-栅极晶体管。此外，自对准的范德华p-n异质结二极管实现了完全的静电控制的p型和n型组成半导体在一个双栅极的几何形状，在栅极可调的平均值和方差的反双极高斯特性。通过有限元器件模拟，阐明了源极-栅极晶体管和双栅极反双极器件的工作原理，从而为采用自对准几何结构的其他器件提供了设计规则。例如，通过接触掺杂的二硫化钼同质结二极管和基于有机半导体的混合维异质结证明了该方案的多功能性。这种方法的可扩展性也显示通过制造自对准短沟道晶体管的子衍射沟道长度在150 nm至800 nm的范围内，使用光刻的化学气相沉积生长的大面积二硫化钼膜。总的来说，这种自对准制造方法代表了将范德华异质结器件可扩展地集成到更复杂的电路和系统中的重要一步。
2018-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Room-temperature and tunable tunneling magnetoresistance in Fe3GaTe2-based all-2D van der Waals heterojunctions with high spin polarization
本研究基于Fe3GaTe2/WS2/Fe3GaTe2异质结构实现了室温磁隧道结，在10 K下TMR比达213%、自旋极化率达72%，并发现TMR可通过偏置电流调制甚至发生符号反转，为低能耗全二维自旋电子器件提供了新途径。
2023-03-09 cond-mat.mes-hall
Intrinsic anomalous, spin and valley Hall effects in ex-so-tic van-der-Waals structures
本研究针对石墨烯基范德华异质结构，通过约化有效哈密顿量并利用格林函数，解析推导了霍尔电导率随费米能级和栅压的变化，发现了量子化的谷电导率。
2024-04-20 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
Gate-Tunable Semiconductor Heterojunctions from 2D/3D van der Waals Interfaces
范德华（vdW）半导体对于高度缩放的器件和异质集成是有吸引力的，因为它们可以被隔离成自钝化的二维（2D）层，从而实现优异的静电控制。这些属性导致了场效应器件的大量演示，从晶体管到三极管。通过利用共价键合的三维（3D）半导体和2D半导体的钝化表面中的受控的替代掺杂方案，可以构建可以超过“全2D”vdW异质结的性能指标的器件。在这里，我们展示了2D/3D半导体异质结，使用MoS 2作为原型2D半导体，放置在Si和GAN作为3D半导体层上。通过调整费米能级在二硫化钼，我们展示了同时表现出超过七个数量级的整流比和电导调制的设备。我们的研究结果进一步表明，界面质量并不一定会影响费米能级调谐在结开辟了新的2D/3D异质结器件架构的可能性。
2020-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Giant Zeeman splitting inducing near-unity valley polarization in van der Waals heterostructures
半导体过渡金属二硫属化物的单层表现出有趣的基础物理学的强耦合自旋和谷自由度的载流子。虽然利用这些特性进行信息处理的可能性刺激了对谷电子学概念的协同研究活动，但在单个单层中保持对自旋谷极化的控制被证明具有挑战性。一个有前途的替代路线探讨人工范德华异质结构中的II型能带排列。层间激子的形成结合了长载流子寿命和自旋谷锁定的优点。在这里，我们展示了直接磁操纵谷极化的WSe 2/MoSe 2异质结通过巨大的谷塞曼分裂层间过渡。值得注意的是，即使在非选择性注入后，所观察到的$g$因子与$-15$一样大，在磁场下诱导具有100 ns寿命的长寿命激子的接近统一的极化。对自旋谷物理的控制突出了新颖的人工设计的材料系统的特殊方面，以及它们对原子薄谷电子器件的承诺。
2017-04-07 cond-mat.mes-hall
Hybrid, Gate-Tunable, van der Waals p-n Heterojunctions from Pentacene and MoS2
最近出现的各种各样的二维（2D）材料为器件概念和应用创造了新的机会。特别地，除了半金属石墨烯和绝缘氮化硼之外，半导体过渡金属二硫属化物的可用性已经使得能够制造所有2D范德华异质结构器件。此外，范德华异质结构的概念有可能被大大扩展到层状固体之外。例如，分子和聚合物有机固体，其表面原子具有饱和键，也已知通过范德华力相互作用，因此提供了与2D材料可扩展集成的替代方案。在这里，我们展示了有机小分子p型半导体，并五苯，与二维n型半导体，二硫化钼2的集成。所得到的p-n异质结是栅极可调的，并显示出反双极传输特性的非对称控制。此外，并五苯-MoS 2异质结表现出归因于II型能带排列的光伏效应，这表明MoS 2可以在混合太阳能电池中充当受体。
2015-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Highly Valley-Polarized Singlet and Triplet Interlayer Excitons in van der Waals Heterostructure
二维半导体的特点谷电子学现象，由于锁定的自旋和动量谷的电子。然而，谷极化本质上是有限的单层晶体中的快速谷间电子空穴交换。异质双层晶体已被证明具有较长的激子寿命和谷去极化时间。但目前已报道的谷极化程度较低，谷选择规律和谷去极化机制仍存在争议。在这里，我们报告单重态和增亮三重态层间激子都超过80%的谷偏振，交叉和共偏振的泵浦激光，分别。这是在WSe 2/MoSe 2异质双层膜中实现的，具有精确的动量谷对准和窄的发射线宽。高的谷极化使我们能够识别异质结构中的能带极小值，并明确地确定了直接带隙激子跃迁、超快电荷分离、强烈抑制的谷去极化。我们的研究结果铺平了道路，使用半导体异质双层控制谷选择规则的valleytronic应用。
2019-01-31 cond-mat.mes-hall
Valley-polarized quantum anomalous Hall effect in van der Waals heterostructures based on monolayer jacutingaite family materials
本文数值研究了单层水囊石族材料Pt $_{2}$ AX $_{3}$（A = Hg，Cd，Zn; X = S，Se，Te）的vanderWaals（vdW）异质结构中的一般谷极化和反常霍尔效应。我们对单层Pt $_{2}$ AX $_{3}$和二维铁磁绝缘体组成的vdW异质结构的原子、电子和拓扑性质进行了系统的研究。我们发现四种vdW异质结构都具有谷极化的量子反常霍尔相，即，Pt $_{2}$ HgS $_{3}$ /NiBr $_{2}$、Pt $_{2}$ HgSe $_{3}$ /CoBr $_{2}$、Pt $_{2}$ HgSe $_{3}$ /NiBr $_{2}$和Pt $_{2}$ ZnS $_{3}$ /CoBr $_{2}$中的最大谷分裂为134.2meV，Pt $_{2}$ HgS $_{3}$/NiBr $_{2}$中的相当大的全局带隙为58.8meV。我们的研究结果表明，一个理想的平台，实现应用拓扑谷电子。
2022-11-25 cond-mat.mes-hall
Advanced DFT-NEGF transport techniques for novel 2D-material and device exploration including HfS2/WSe2 van-der-Waals Heterojunction TFET and WTe2/WS2 metal/semiconductor contact
在这里，我们提出了先进的DFT-NEGF技术，我们已经在我们的ATOMOS建模求解器中实现，ATOMOS，以探索新材料和器件的传输，特别是在范德华异质结晶体管。我们描述我们的方法，使用平面波DFT，其次是Wannierization步骤，和线性组合的原子轨道DFT，导致一个正交和非正交NEGF模型，分别。然后，我们详细描述了我们的非正交NEGF的实现，包括在一个非正交的框架内的Sancho-Rubio和电子-声子散射。我们还提出了我们的方法来提取电子-声子耦合的第一性原理，并包括在我们的输运模拟。最后，我们将我们的方法应用于新型2D材料和器件的探索。这包括2D材料选择和动态掺杂FET的最终规模的MOSFET，VDW TFET的探索，特别是HfS 2/WSe 2 TFET，可以实现高导通电流水平，并通过金属半导体WTe 2/WS 2 VDW结晶体管的肖特基势垒高度和传输的研究。
2021-06-14 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Room-Temperature Spin-Valve Effect in Fe$_3$GaTe$_2$/MoS$_2$/Fe$_3$GaTe$_2$ 2D van der Waals Heterojunction Devices
由于自旋阀效应在许多自旋电子器件中的应用潜力，自旋阀效应一直是自旋电子学研究的热点。二维（2D）范德华（vdW）材料被高度期望构建自旋阀异质结。然而，vdW铁磁2D晶体的居里温度（TC）大多低于室温（~30-220 K）。开发室温、铁磁（FM）2D晶体基自旋阀器件是非常具有挑战性的，迄今为止仍然不可用。报道了第一个室温、FM二维晶体基全二维vdW Fe 3GaTe 2/MoS 2/Fe 3GaTe 2自旋阀器件。在2.3 K和10 K时，全器件的磁电阻（MR）分别达到15.89%和11.97%，是Fe $_3$ GaTe $_2$ /MoS $_2$ /Fe $_3$ GaTe $_2$和常规NiFe/MoS $_2$ /NiFe自旋阀MR的4-30倍.典型的自旋阀效应表现出强烈的依赖于二硫化钼的间隔层厚度在VDW异质结。重要的是，自旋阀效应（0.31%）在300 K下在低至10 nA（0.13 A/cm $^2$）的低工作电流下仍然稳健地存在。研究结果为室温下二维FM晶体二维自旋阀器件的研究提供了一个通用的vdW平台。
2022-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interfacial Charge Transfer Circumventing Momentum Mismatch at 2D van der Waals Heterojunctions
过渡金属二硫属化合物（TMDCs）异质结界面电荷分离和复合是二维光电技术的重要研究内容。由于电子和空穴被限制在每层的K谷中，这些过程可能涉及平行动量矢量的巨大变化。由于这些高动量谷通常不对齐跨界面的两个TMDC单层，如何在电荷分离或重组过程中保持平行动量成为一个关键问题。在这里，我们探索这个问题使用的模型系统的II型异质结形成的MoS_2和WSe_2单分子膜和飞秒泵浦探测光谱的实验技术。在异质结处的WSe 2的特定光激发后，我们观察到从WSe 2到MoS2的超快（<40 fs）电子转移，与角度对准以及因此两个TMDC之间的动量失配无关。由此产生的层间电荷转移激子通过非辐射复合衰减，从样品到样品的变化率高达三个数量级，但与层间角取向无关。我们建议，最初的界面电荷分离和随后的界面电荷复合过程规避动量失配通过过剩的电子能量和通过缺陷介导的重组，分别。
2017-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport across a topoelectrical Weyl semimetal heterojunction
提出了一种利用周期性三维拓扑电（TE）电路网络实现和计算Weyl半金属（WSM）异质结构中透射率的一般方法。通过类比电感电容电路晶格和量子力学紧束缚（TB）模型，我们表明TE网络中的能流类似于TB哈密顿量中的概率流。TE系统提供了一个关键的优势，因为它们可以很容易地调整，以实现不同的拓扑WSM相简单地通过改变电容和电感。上述类比为研究跨TE电路中分离不同类型WSM的异质结的隧穿开辟了道路，这种情况在物理WSM材料中几乎不可能实现。我们发现，在WSM异质结构的能量通量传输高度依赖于传输方向和$k$空间倾斜方向的相对取向。对于从I型WSM源极引线到II型WSM漏极引线的传输，当倾斜和传输方向彼此垂直时，所有谷相等地传输。相反，当倾斜和传输方向彼此平行时，需要大的谷间散射用于传输，从而导致谷相关传输。我们描述了I型和II型相之间的III型WSM相。在I型源极和III型漏极之间发生“反克莱因”隧穿，其中对于垂直入射的某些谷，传输被完全抑制。这与狄拉克材料中通常的克莱因隧道形成直接对比，在狄拉克材料中，正常入射通量可以完美传输。由于易于制造和实验的可达性，TE电路提供了一个很好的测试平台，以研究在WSM基异质结构的异常输运现象。
2019-08-09 cond-mat.mes-hall
Esaki diodes in van der Waals heterojunctions with broken-gap energy band alignment
由二维（2D）层状材料组成的范德华（vdW）异质结作为固态材料家族而出现，其表现出可以为高性能电子和光子应用提供动力的新颖物理现象。在这里，我们提出了一个重要的积木在VDW固体：室温（RT）江崎隧道二极管的第一个演示。江崎二极管是在由黑磷（BP）和二硒化锡（SnSe 2）制成的VDW异质结构中实现的，这两种半导体具有带隙偏移。BP和SnSe 2之间存在薄的绝缘势垒，使得在正向偏置电流-电压特性中观察到显著的负微分电阻（NDR）区域，峰谷比在300 K为1.8，在80 K为2.8。一个弱的温度依赖性的NDR表明电子隧穿是占主导地位的传输机制，和理论模型显示出良好的协议与实验结果。此外，破隙带对齐证实了结光响应和磷双平面在一个单一的BP层中的解决在透射电子显微镜（TEM）的第一次。我们的研究结果代表了对vdW异质结的基本理解的重大进展，并拓宽了二维层状材料的潜在应用基础。
2015-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zero-energy modes and valley asymmetry in the Hofstadter spectrum of bilayer graphene van der Waals heterostructures with hBN
我们调查的双层石墨烯（BLG）和六方氮化硼（hBN）组成的异质结构的磁性微带的数值对角化的两个带的哈密顿量，描述在存在的莫尔电位的BLG中的电子。由于莫尔势的反转对称性破缺特性，谱的谷对称性被破缺，但尽管如此，BLG中的零能量朗道能级仍然存在，尽管简并度降低。此外，我们推导出有效的模型的低能量功能的磁迷你带，并证明了二次狄拉克点的外观在价带，我们证实了数值模拟。然后，我们分析了在载流子密度和磁场变化的情况下，分形能谱中的单粒子隙如何产生一系列不可压缩态。
2016-03-07 cond-mat.mes-hall
Detection of spin- and valley-polarized states in van der Waals materials via thermoelectric and non-reciprocal transport
University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）
研究通过热电效应和非 reciprocity 传输检测范德瓦耳斯材料中的自旋和谷极化态，利用自旋轨道耦合和谷极化提供实验可探测的信号。
2026-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Valley Degree of Freedom in Two-Dimensional van der Waals Materials
层状材料可以具有除了动量之外彼此无法区分的谷。这些谷在第一布里渊区中的K和K'点处的动量空间中是可单独寻址的。这种谷可寻址性开辟了利用准粒子的动量态作为量子和经典信息处理的全新范例的可能性。本文主要介绍谷极化现象背后的物理机制，并讨论了层状材料中谷自由度（VDF）的载体。然后，我们提供了一个简单的光谱技术，通常用于识别和操纵谷极化范德华分层材料的详细调查。最后，我们总结了设备应用中VDF操作的最新进展以及相关挑战。
2021-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect healing and charge transfer mediated valley polarization in MoS$_2$/MoSe$_2$/MoS$_2$ trilayer van der Waals heterostructures
与剥离的TMDC相比，通过化学气相沉积（CVD）生长的单层过渡金属二硫属化物（TMDC）受到显著较低的光学质量的困扰。在这项工作中，我们表明，CVD生长的MoSe $_2$的光学质量是完全恢复，如果该材料被夹在MoS $_2$/MoSe $_2$ /MoS $_2$三层范德华异质结。我们表明，通过密度泛函理论，这一显着的和意想不到的结果是由于缺陷愈合：S原子的反应性更高的MoS $_2$层捐赠愈合硒空位缺陷中的中间MoSe $_2$层。此外，三层结构表现出相当大的电荷转移介导的谷极化的MoSe $_2$，而不需要共振激发。我们的制造方法仅依赖于简单的薄片转移技术，为大面积TMDC材料的可规模生产铺平了道路。
2017-06-14 cond-mat.mes-hall
Unconventional bias-dependent tunneling magnetoresistance in van der Waals ferromagnetic/semiconductor heterojunctions
本文报道了全范德华Fe3GaTe2/GaSe/Fe3GaTe2磁性隧道结中非常规的偏压依赖隧穿磁阻现象，并提出面内电子动量分辨隧穿模型，同时考虑k//相干性和波函数衰减，合理解释了常规与非常规TMR行为，深化了对半导体自旋输运的理解。
2025-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Tuning the valley and chiral quantum state of Dirac electrons in van der Waals heterostructures
手征性是电子的基本性质，在石墨烯和拓扑绝缘体中发现了相对论性光谱。它在相对论现象中起着至关重要的作用，例如克莱因隧道，但它很难直接可视化。在这里，我们报告的直接观察和操纵的手征和赝自旋极化的电子之间的隧道几乎完美的排列石墨烯晶体。我们使用一个强大的平面内磁场作为工具来解决的手征电子状态，其矢量波函数的两个组件之间的相位差的贡献。我们的实验不仅揭示了手性，而且还展示了一种在选定的谷中以特定的量子手性态制备石墨烯的狄拉克电子的技术。
2016-08-08 cond-mat.mes-hall
Interplay between spin proximity effect and charge-dependent exciton dynamics in MoSe$_2$ / CrBr$_3$ van der Waals heterostructures
范德华异质结构中的半导体铁磁-非磁界面提供了一个独特的机会来研究依赖于多种现象的磁邻近相互作用，包括谷和层赝自旋，莫尔周期性或异常强的库仑结合。在这里，我们报告的MoSe $_2$和CrBr $_3$的光致发光之间的磁邻近效应的电荷状态的依赖性，从而谷极化的MoSe $_2$ trion状态符合密切的本地CrBr $_3$磁化，而中性激子状态保持不敏感的铁磁体。我们把这归因于自旋相关的层间电荷转移发生在激子和三重子辐射寿命之间的时间尺度上。更进一步，我们通过磁光克尔效应和光致发光揭示了对比谷偏振的域状空间形貌，我们推断其是锯齿状的或高度复杂的，其特征小于400 nm，对应于我们的光学分辨率。我们的研究结果提供了一个独特的洞察短寿命的谷激子和自旋相关的层间隧穿之间的相互作用，同时也突出了MoSe $_2$作为一个有前途的候选人，在范德华结构的奇异自旋纹理光学接口。
2020-10-21 cond-mat.mes-hall
Magnetic field induced Valley-Polarized Quantum Anomalous Hall Effects in Ferromagnetic van der Waals Heterostructures
谷极化量子反常霍尔效应（VQAHE）由于独特地结合了谷电子学和自旋电子学以及非平凡能带拓扑而引起了人们的广泛兴趣。基于第一性原理计算和基于Wannier函数的紧束缚（WFTB）模型，我们揭示了在二维铁磁范德华异质结（vdWHs）中可以发生谷型霍尔效应，特别是由外部磁场引起的VQAHE.结果表明，由塞曼交换能引起的谷分裂驱动这些vdWHs产生谷反常霍尔效应，进而产生VQAHE.利用手征边缘态和量子化霍尔电导证实了VQAHE的存在。此外，我们还发现外加电场（或层间距调节）可以促进VQAHE的实现，因此我们给出了磁场和电场（或层间距）在宽参数范围内的相图。我们的工作不仅提供了一类铁磁vdWHs来实现各种基于谷的霍尔相位，而且可以指导基于VQAHE的具有自旋谷滤波效应的拓扑器件的设计进展。
2021-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of interlayer excitons in two-dimensional van der Waals heterostructures
基于过渡金属二硫属化物的范德华异质结构中具有独特自旋谷物理特性的长寿命层间激子使其在下一代器件的信息处理中具有前景。虽然已经广泛研究了不同类型的异质堆叠中的层间激子的发射特性，但是仍然缺乏改变谷态或调谐发射能量和强度所需的这些激子的操纵。在这里，我们证明了这种控制层间激子MoSe 2/WSe 2异质结构。我们的堆叠与h-BN的封装确保超净界面，使我们能够解决四个单独的窄层间发射峰。我们观察到两个主要的层间过渡与相反的螺旋圆偏振激发下，保存或反转入射光的偏振。我们进一步证明了控制的波长，强度和极化激子发射的电场和磁场。这种操纵层间激子及其极化的能力可以为新型激子和谷电子器件应用铺平道路。
2018-03-16 cond-mat.mes-hall
A High-Quality Entropy Source Using van der Waals Heterojunction for True Random Number Generation
用于高端应用（如密码学）的随机序列生成器依赖于熵源的不确定性。受量子力学定律支配的物理过程是自然界中熵的极好来源。然而，从这样的系统中提取足够的熵来生成真正的随机序列是具有挑战性的，同时保持提取过程对于现实世界应用的可行性。在这里，我们提出了一个紧凑的和全电子范德华（vdW）异质结为基础的设备能够检测离散的电荷波动提取熵的物理过程，并使用它产生的独立和同分布（IID）的真随机序列。我们提取一个创纪录的高值（$>0.98~bits/bit$）的最小熵使用所提出的计划。我们证明了熵产生率可调多个数量级，并显示持久性的基本物理过程的温度范围从低温到环境条件。我们使用NIST SP 800- 90 B标准和其他统计措施等测试来验证所生成的序列的随机性，并使用NIST SP 800-22标准来验证我们的随机序列对于密码应用的适用性。生成的随机序列，然后用于实现各种随机化算法，没有任何预处理步骤。
2022-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin-orbit coupling and linear crossings of dipolar magnons in van der Waals antiferromagnets
在具有垂直磁各向异性和反铁磁层间耦合的单斜堆叠双层蜂窝自旋晶格中，导出了由偶极-偶极相互作用引起的磁振子自旋-轨道耦合.线性交叉预测的磁振子谱带的最小值附近的G谷，以及在高频率范围内的区域边界。当层内偶极-偶极相互作用或Kitaev相互作用超过层间偶极-偶极相互作用时，连接声学和光学带的K和K'谷中的线性交叉可以被间隙化，导致从半金属到绝缘体的相变。我们的结果对分析范德华反铁磁体中的磁振子自旋动力学和输运性质是有用的。
2020-09-28 cond-mat.mes-hall
Room Temperature Valley Polarization and Coherence in Transition Metal Dichalcogenide-Graphene van der Waals Heterostructures
由石墨烯和过渡金属二硫属化物（TMD）制成的范德华异质结构是用于光电、自旋电子和谷电子器件的新兴平台，其可以受益于（i）TMD中的强的光-物质相互作用和自旋谷锁定以及（ii）石墨烯中的特殊的电子和自旋输运。这种器件的操作需要显著的谷极化和谷相干性，理想地高达室温。在这里，使用一个全面的穆勒偏振分析，我们报告\textit{artifact-free}室温度的谷极化高达$40~\%$，值得注意的是，谷相干高达$20~\%$在单层二硫化钨（WS $_2$）/石墨烯异质结构。即使在低温下，二硒化钼（MoSe $_2$）中的谷反差也特别难以实现。在将单层MoSe $_2$与石墨烯接合时，谷极化和相干性的室温程度分别与$14~\%$和$20~\%$一样高。我们的研究结果进行了讨论，根据最近的报道，高效的层间耦合和激子转移的TMD/石墨烯异质结构和室温手性轻物质相互作用和相干光谷电子器件的承诺。
2018-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Origin of band gaps in graphene on hexagonal boron nitride
最近在制备良好控制的二维范德华异质结方面的进展开辟了材料物理学的新前沿。在本文中，我们解决了有趣的能隙，有时观察到的石墨烯片时，放置在六方氮化硼基板，表明它们是由一个有趣的结构和电子性能之间的相互作用，包括电子多体交换相互作用。我们的理论是能够解释所观察到的间隙行为占第一个石墨烯的碳原子的结构弛豫时，放置在氮化硼基板，然后为低能量$π$ -电子位于松弛的碳原子网站上的基板的影响。我们采用的方法可以应用到许多其他的范德华异质结。
2014-07-27 cond-mat.mes-hall
Large-area, low-voltage, anti-ambipolar heterojunctions from solution-processed semiconductors
具有惰性或悬挂无键表面的半导体材料的出现为形成范德华异质结构创造了机会，而没有传统外延生长的限制。例如，分层的二维（2D）半导体已经被结合到具有栅极可调电子和光学功能的异质结构器件中。然而，2D材料提出了处理挑战，这些挑战已经阻止了这些异质结构以足够的可扩展性和/或均匀性来生产，以使其能够并入大面积集成电路中。在这里，我们扩展了范德华异质结的概念，半导体p型单壁碳纳米管（s-SWCNT）和n型非晶铟镓锌氧化物（a-IGZO）薄膜，可以在晶圆级的高空间均匀性的溶液处理或溅射。所得到的大面积、低电压p-n异质结表现出具有高开/关比的反双极转移特性，非常适合于电子、光电和电信技术。
2014-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Control of the exciton valley dynamics in van der Waals heterostructures
在具有过渡金属二硫属化合物单层的范德华异质结中，激子谷动力学是由激子中电子和空穴之间的长程交换相互作用驱动的。它耦合在相反的圆极化导致在单层平面中传播的激子的纵向-横向分裂的活跃状态。在这里，我们从理论上研究的电介质环境的影响上的远程交换相互作用，并演示如何在六方氮化硼的封装修改激子横向分裂。我们计算激子自旋/谷极化弛豫由于长程交换相互作用，并表明单层环境的变化导致显着的，高达五倍，增强激子谷极化寿命。
2020-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spontaneous Valley Spirals in Magnetically Encapsulated Twisted Bilayer Graphene
范德华异质结构提供了一个丰富的平台，涌现物理由于其可调的杂化电子轨道和自旋自由度。在这里，我们表明，由扭曲的双层石墨烯夹在铁磁绝缘体之间形成的异质结构发展的平带源于扭曲，交换接近和自旋轨道耦合之间的相互作用。我们证明，在这个平带制度，自旋自由度是杂化的，从而产生一个有效的三角形超晶格谷作为一个退化的赝自旋自由度。半填充时的电子相互作用的减弱导致自发的谷混合态，即，谷扇区中的相关状态与谷旋量的几何挫折。我们发现，电层间偏置产生的有效模型中的人工谷轨道耦合，控制谷各向异性和相关态的微观细节，这两种现象理解的谷-海森堡模型与易平面各向异性交换。我们的研究结果提出了扭曲的石墨烯之间的磁性范德华异质结构作为平台，探索纯粹的谷相关态的石墨烯。
2020-08-14 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
Light Generation and Harvesting in a Van der Waals Heterostructure
二维材料由于其有趣的物理性质和从纳米电子学到传感器和光子学的广泛潜在应用而受到广泛的研究。半导体过渡金属二硫属化物MoS2或WSe2的单层已经被提出作为场效应晶体管（FET）的有前景的沟道材料。与有机和晶体块状半导体相比，它们的高机械灵活性、稳定性和质量加上潜在的廉价生产方法提供了潜在的优势。由于量子力学限制，单层MoS2中的带隙本质上是直接的，导致与光的强相互作用，其可用于构建光电晶体管和超灵敏光电探测器。在这里，我们报告的实现的发光二极管的基础上组成的n型单层二硫化钼和p型硅的垂直异质结。仔细的接口工程使我们能够实现二极管显示整流和光发射从整个表面的异质结。电致发光光谱显示出与导带和价带之间的光学跃迁相关的直接激子的明显迹象。我们的pn二极管也可以作为太阳能电池使用，典型的外量子效率超过4%。我们的工作为更复杂的光电子器件开辟了道路，如激光器和基于二维（2D）半导体和硅的混合物的异质结构太阳能电池。
2014-03-11 cond-mat.mes-hall
Van der Waals Engineering of Ferromagnetic Semiconductor Heterostructures for Spin and Valleytronics
磁性材料与半导体的集成已经成为基础科学的肥沃土壤，并且对信息处理和存储的无缝集成具有极大的实际意义。在这里，我们创建一个铁磁半导体CrI3和WSe2的单层形成的范德华异质结构。我们观察到前所未有的控制自旋和谷赝自旋在WSe2，在那里我们检测到一个大的磁交换场的近13 T和快速切换的WSe2谷分裂和极化通过翻转的CrI3磁化。的WSe2的光致发光强度强烈地依赖于在WSe2和CrI3的磁化光激发自旋之间的相对对齐，由于超快自旋相关的电荷跳跃整个异质结界面。谷赝自旋的光致发光检测提供了一种简单而灵敏的方法来探测有趣的畴动力学在超导磁体，以及丰富的自旋相互作用的异质结构。
2017-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering quantum interference in van der Waals heterostructures
在本文中，我们提出了一种新的路线，可调谐的自发谷相干的异质结构的二维谷电子材料与其他层状材料托管各向异性极化激元模式。我们首先讨论的依赖性的一般异质结构的各向异性部分的电导率张量和它的几何配置上的这种一致性。随后，我们提出了两个实现-一个，使用各向异性等离子体在磷烯和另一个双曲声子极化激元在MoO 3。在这两个系统中，我们第一次展示了自发谷相干性的静电可调谐性，在室温下在近中红外波长处达到了前所未有的高达80%的值。这些异质结构中所显示的这种谷相干性的可调谐性将使有源谷电子量子电路的实现成为可能。
2019-10-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ferroelectric tuning of the valley polarized metal-semiconductor transition in Mn2P2S3Se3/Sc2CO2 van der Waals heterostructures and application to nonlinear Hall effect devices
本研究提出利用二维铁电材料Sc2CO2的极化切换调控Mn2P2S3Se3/Sc2CO2异质结的谷极化金属-半导体相变与Berry曲率偶极矩，并据此设计非线性霍尔效应探测器件。
2024-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Manipulation by Optically Tuning the Magnetic Proximity Effect in WSe$_2$/CrI$_3$ Heterostructures
单层谷半导体，例如二硒化钨（WSe $_2$），具有谷赝自旋自由度，其是光学可寻址的但能量退化。通过打破时间反演对称性来提升能量简并度对于谷值操纵至关重要。这已经通过直接施加磁场或经由由强圆偏振光脉冲产生的伪磁场来实现。然而，扫描大的磁场对于设备是不切实际的，并且伪磁场仅在存在超快激光脉冲的情况下有效。最近兴起的二维（2D）磁铁解锁新的方法来控制谷物理通过范德华异质结构工程。在这里，我们展示了宽的连续调谐的谷偏振和谷塞曼分裂的激光激发功率的变化很小的异质结构形成的单层WSe $_2$和二维磁性三碘化铬（CrI $_3$）。谷操纵通过CrI $_3$磁化的光学控制来实现，其在20 T的范围内调谐磁交换场。我们的研究结果揭示了一个方便的新途径，对谷赝自旋和范德华磁性异质结构的光学控制。
2018-05-22 cond-mat.mes-hall
Twist Angle-Dependent Bands and Valley Inversion in 2D Materials/hBN Heterostructures
在范德华异质结构中相邻原子层之间使用相对扭转角已经成为一种新的自由度，以调整基于2D材料的器件的电子和光电特性。使用ABA堆叠三层（TLG）石墨烯作为模型系统，我们表明，与传统的智慧相反，二维材料的能带结构是系统可调的，这取决于它们之间的相对取向角六方BN（hBN），即使在非常大的扭曲角。此外，添加或去除hBN底物导致TLG的最低朗道能级（LL）中的K和K'谷的反转。我们的工作说明了衬底在范德华异质结中所起的关键作用，并打开了通过衬底和扭转角工程的能带结构修改和谷控制的大门。
2018-03-09 cond-mat.mes-hall
Strain-induced valley transport in CrBr$_3$/WSe$_2$/CrBr$_3$ van der Waals heterostructure
该研究提出CrBr$_3$封装WSe$_2$的谷电子器件，利用压缩应变和相对磁化实现约100 meV的可调谷劈裂，并模拟验证自旋-谷电流极化率超过80%。
2024-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Valley-dependent Multiple Quantum States and Topological Transitions in Germanene-based Ferromagnetic van der Waals Heterostructures
基于第一性原理计算，发现锗烯铁磁异质结构可实现多种谷依赖量子态（如QAHE、QVHE等），并通过磁场调控磁取向实现拓扑相变，为电子学与自旋电子学提供新材料平台。
2024-02-08 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Direct determination of momentum resolved electron transfer in the photo-excited MoS2/WS2 van der Waals heterobilayer by TR-ARPES
过渡金属二硫属化物异质双层膜中的光致电荷分离正在探索莫尔激子，自旋谷极化和激子/电子的量子相位。虽然不同的动量空间可能会严重参与电荷分离动力学，很少有人知道直接从实验。在这里，我们确定动量分辨电子动力学的WS 2/MoS 2异质双层使用时间和角度分辨光电子能谱（TR-ARPES）。在K谷的光激发后，我们在短至~70 fs的时间尺度上检测到M/2、M和Q谷/点中的电子，然后在~400 fs中在K和Q谷中动态平衡。层间电荷转移伴随着特定动量的能带重整化。这些发现揭示了声子散射的重要作用，直接和间接层间激子的共存，以及对自旋谷极化的限制。
2020-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
