Valley and pseudospin-valley topologically protected edge states in symmetric pillared phononic crystals
提出了一种对称的双面柱撑声子晶体（PPnCs），它可以通过施加不同的几何微扰来模拟量子自旋霍尔效应（QSHE）和量子谷霍尔效应（QVHE）.事实上，狄拉克锥可以发生在低（深亚波长）和高频率制度，通过明智地转动参数的附加柱，甚至可以实现双狄拉克锥。我们实现了谷保护，赝自旋保护或赝自旋谷耦合的边缘状态与建议的平台。此外，在模拟QVHE时，我们还展示了谷偏振边缘态在锯齿形终端处的各种折射现象（正折射、负折射和倏逝折射）。进一步，我们说明了谷依赖的特征的赝自旋谷耦合的边缘状态，并证明了基于谷分裂的赝自旋保护的边缘状态在Y结波导。
2019-05-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spin-Valley Protected Kramers Pair in Bilayer Graphene
本文针对双层石墨烯（BLG）量子比特研究，发现其单载流子量子点基态的克拉默斯对受自旋-谷保护，制备可调谐器件测得其弛豫时间达38秒（比纯自旋阻塞态长两个数量级），且零磁场下单次读出保真度超99%，为长寿命半导体量子比特提供新方向。
2025-02-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Valley-protected backscattering suppression in silicon photonic graphene
本文研究了全介质硅光子石墨烯的谷自由度。从非零谷陈数的观点重新讨论了反转对称性破缺下的光子带隙开放物理。通过观察时变电场，揭示了具有相反轨道角动量的体谷模。光子狄拉克哈密顿量很好地说明了拓扑跃迁。研究了Z形弯曲波导的谷相关边缘态和谷保护后向散射抑制。
2016-02-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Valley Gapless Semiconductor: Models and Applications
提出能谷无隙半导体作为电控能谷电子学平台，通过栅极电压调节载流子类型控制能谷自由度，并在蜂窝晶格中利用Haldane模型验证其在全电控能谷过滤器中的输运特性。
2025-05-24 cond-mat.mes-hall
Magnetically and electrically controllable valley splittings in MXene monolayers
本文基于第一性原理研究多铁性Co$_2$CF$_2$ MXene单层的谷劈裂，发现H$^{\prime}$相和T$^{\prime}$相均可通过磁化方向旋转和电场调控谷劈裂的大小与符号，为谷电子学提供了多铁耦合调控新途径。
2023-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tight-binding simulations of electrically driven spin-valley transitions in carbon nanotube quantum dots
我们描述了在半导体碳纳米管（CNT）内静电定义的量子点中由交变电场驱动的自旋和谷跃迁的动力学。我们采用紧束缚方法来描述局域在量子点内的态，考虑了由于s-p杂化和外场引起的圆周自旋轨道相互作用。在量子点中局域化的本征态的基础被用于在自旋、谷和轨道自由度之间存在耦合的情况下由周期性微扰驱动的自旋翻转和谷间跃迁的描述的含时薛定谔方程的解。除了一阶跃迁，我们也发现分数共振。我们讨论的跃迁率的选择规则，解除原子的无序和弯曲的管。我们表明，垂直于CNT的轴的电场分量激活自旋跃迁，否则不存在，并且共振自旋翻转时间与电场的倒数成比例。
2014-09-03 cond-mat.mes-hall
Electrically driven electron spin resonance mediated by spin-valley-orbit coupling in a silicon quantum dot
利用电压依赖性电场操纵电子自旋的能力是量子自旋电子器件（诸如基于自旋的半导体量子比特）的操作的关键。电自旋控制的一种自然方法是利用所有材料中固有的自旋轨道耦合（SOC）。到目前为止，这种方法还不能应用到硅中的电子，由于其非常弱的SOC。在这里，我们报告了一个实验实现的电驱动的电子自旋共振在绝缘体上硅（SOI）纳米线量子点设备。底层驱动机制的结果从SOC和硅导带的多谷结构，这是增强在调查的纳米线几何形状之间的相互作用。我们提出了一个简单的模型捕捉基本的物理和使用紧束缚模拟更定量的分析。我们讨论了我们的研究结果的相关性，在硅中的紧凑和可扩展的电子自旋量子比特的发展。
2018-02-07 cond-mat.mes-hall
An electrically driven spin qubit based on valley mixing
基于半导体量子点的单自旋量子比特的电控制对于可扩展的量子计算具有极大的兴趣，因为与磁场相比，电场提供了用于量子比特控制的替代机制，并且也可以更容易地产生。在这里，我们概述了在异质界面处存在台阶的情况下，硅量子点量子比特的电驱动自旋旋转频率急剧增强的机制。这种增强是由于当电子波函数克服界面台阶引起的势垒时，基态和激发态之间发生强耦合。理论上计算了硅/二氧化硅界面上量子点的单量子位门时间为170 ns。尽管硅中的自旋轨道耦合很弱，但这种步骤的工程设计可以用来实现自旋量子比特的快速电旋转和纠缠。
2016-11-21 cond-mat.mes-hall
Long-lived valley states in bilayer graphene quantum dots
本文测量了双层石墨烯量子点器件中谷态的特征弛豫时间，发现其超过500ms且比自旋态长一个数量级以上，证明了双层石墨烯是承载电控长寿命谷量子比特的实用平台。
2024-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrically tunable polarizer based on two-dimensional orthorhombic ferrovalley materials
铁谷材料的概念是最近提出的。在这种六方二维材料中，由于铁磁性引起的自发谷极化的存在使得非易失性谷电子应用成为可能。本文介绍了一种具有正交晶格的铁谷族新成员，即单层IV族单硫族化合物（GIVMs），它的谷极化源于铁电性，而不是铁磁性。结合群论分析和第一性原理计算，我们证明了与六方晶格中谷选择性圆二色性不同，新型铁谷材料中存在对谷的线偏振光学选择性。基于这种独特的特性，实现了电调谐偏振器的原型。在基于铁谷的偏振器中，激光束可以可选地在x方向或y方向上偏振，这取决于由外部电场控制的铁谷状态。这种器件可以进一步优化，以发射具有特定手性的圆偏振辐射，并实现工作波长的可调谐性。因此，我们表明，二维正交铁谷材料是一个有前途的候选人，提供了一个有利的平台，实现偏振器的电驱动手段，这是非常重要的，在扩大谷电子学的实际应用。
2017-06-20 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
Protected valley splitting against interface disorder toward scalable silicon electron spin qubits
通过单轴应变增强谷分裂并使其免受界面杂波影响，提升硅基自旋量子比特的栅极均匀性，为可扩展量子处理器奠定基础。
2025-11-27 cond-mat.mes-hall
Topologically-protected refraction of robust kink states in valley photonic crystals
最近发现的谷型光子晶体（VPC）模拟了许多二维带隙谷型电子材料（如双层石墨烯或二硫化钼）的不寻常特性。光通信最感兴趣的是它们能够在两个VPC之间的内部畴壁处支持拓扑保护的手性边缘（扭结）状态，所述两个VPC具有光谱重叠的带隙区和相反的半整数valley-Chern指数。我们通过实验证明了VPC中的扭结态的鲁棒性，该扭结态支持简并横电类（TE）和横磁类（TM）拓扑相位，从而使单个拓扑波导中的偏振复用成为可能。扭结态的传播方向被锁定到反向Brave晶格的谷，因此，在没有谷间散射的情况下不能反向。在内部畴壁和将VPC与自由空间分离的外部边缘之间的相交处，扭结状态被示出为表现出>97%的耦合效率到定向自由空间光束中。这构成了第一个实验演示的meron像谷投影拓扑相位与半整数谷陈指数。
2017-06-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Impurity-assisted electric control of spin-valley qubits in monolayer MoS$_2$
以MoS $_2$为例，对过渡金属二硫属化物单分子膜中静电限定量子点中的单电子自旋谷量子比特进行了理论研究.用于相干控制的量子比特基态的耦合是具有挑战性的，因为它需要同时翻转自旋和谷。在这里，我们表明，一个倾斜的磁场连同短程杂质，如空位，替代缺陷，或吸附原子，可以引起量子比特基态之间的耦合。该机制使得面内$g$因子非零，并且允许用面内ac电场控制量子位，类似于电驱动的自旋共振。我们评估的平面内的$g$ -因子和电诱导量子比特拉比频率上的杂质的类型和位置的依赖性。我们揭示了高度非常规的功能的耦合机制，所产生的禁止谷间散射的情况下，当杂质位于S网站。我们的研究结果提供了二维半导体中电可控量子位的设计准则。
2018-04-12 cond-mat.mes-hall
Spin-valley dynamics of electrically driven ambipolar carbon-nanotube quantum dots
考虑了由半导体碳纳米管上的电势变化定义的双极性$n$ - $p$双量子点。我们专注于（1 e，1h）电荷配置与一个多余的电子在导带状态限制在$n$型点和一个单一的丢失的电子在价带状态的$p$点，解除泡利封锁的电流被观察到在电偶极子自旋共振[E. A. Laird等人，Nat. Nanotech. 8，565（2013）]。利用Floquet理论和含时组态相互作用方法研究了周期电场驱动下系统的动力学行为，确定了原子紧束缚哈密顿量的单电子自旋谷轨道.我们发现，解除泡利封锁的过渡强烈的影响耦合到真空状态与一个空的$n$点和一个充满$p$点。这种耦合移动了跃迁能，并强烈地改变了轴向磁场的有效$g$因子。耦合是由点之间的偏置调制，但它似乎有效的（1 e，1h）基态和真空（0 e，0 h）状态之间的惊人的大能量分裂。多光子跃迁和高次谐波产生效应也进行了讨论。
2016-11-07 cond-mat.mes-hall
All-electrical manipulation of silicon spin qubits with tunable spin-valley mixing
我们表明，硅量子位（qubit）中的自旋和谷自由度之间的混合可以通过作用在谷分裂$Δ$上的电场来控制。由于自旋-轨道耦合，量子位可以在自旋模式（其中量子信息被编码为自旋）和谷模式（其中量子信息被编码为谷）之间连续切换。在自旋模式下，量子比特在非弹性弛豫和退相干方面更鲁棒，但几乎不能电寻址。然而，它可以被带入谷模式，然后返回到自旋模式以进行电操纵。这为在硅上开发鲁棒的、可扩展的、电可寻址的自旋量子比特开辟了新的前景。我们说明了这一点与紧束缚模拟上的所谓的“角点”在绝缘体上硅器件的限制和谷分裂可以独立定制的前和背栅。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall
Interplay between topological protected valley and quantum Hall edge transport
在二维电子气中实现拓扑保护态的一种既定方法是通过施加垂直磁场，从而产生量子霍尔边缘通道。有趣的是，在静电间隙的双层石墨烯中，即使在没有磁场的情况下，拓扑保护的电子态也可以出现在自然发生的堆叠畴壁处。虽然这两种类型的拓扑保护状态都被单独研究过，但它们之间有趣的相互作用仍然知之甚少。在这里，我们专注于拓扑畴壁态和量子霍尔边缘输运的八重简并零朗道水平的高品质悬浮双层石墨烯之间的相互作用。我们发现，两端电导保持近似恒定的低磁场在整个不同的量子霍尔态，因为导电通道之间的畴壁和设备的边缘。然而，对于高磁场，我们观察到的证据，运输抑制在畴壁，这可以归因于出现的频谱迷你间隙。这表明堆叠畴壁确实潜在地不对应于序参量中的拓扑畴壁。
2021-11-10 cond-mat.mes-hall
Electrically controlled emission from triplet charged excitons in atomically thin heterostructures
激子是复合玻色子，可以具有自旋单重态和三重态。在通常的半导体中，如果没有额外的自旋翻转机制，三重态激子是效率极低的光发射体。过渡金属二硫属化物（TMD）中的大自旋轨道耦合使圆偏振光与具有选择性谷和自旋的激子耦合。在这里，我们证明了电子控制的MoSe $_2$ /WSe $_2$ TMD范德华（vdW）异质结中的自旋三重态层间激子的增亮。在TMD异质结构中的vdW层的原子注册为层间激子提供了准角动量，使得能够从否则暗的自旋三重态激子发射。利用磁场，我们证明了在同一个谷中的三重态和单重态激子发射的光子具有相反的手征性。我们还测量有效的激子g因子，提出直接和定量的证据三重态层间激子。我们进一步证明了单重态和三重态带电激子之间的相对光致发光强度的门调谐。单重态和三重态激子之间的电控发射使得光电子器件能够配置激子手性、自旋和谷量子态。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall
Superlattice-induced insulating states and valley-protected orbits in twisted bilayer graphene
扭曲双层石墨烯（TwBLG）是最简单的范德华异质结构之一，但它产生了一个复杂的电子系统，具有复杂的相互作用之间的摩尔物理和层间杂化效应。我们报告的高迁移率小角度TwBLG设备的电子输运测量显示在超晶格带边缘的绝缘状态的明确证据，与热激活间隙比理论预测的大几倍。此外，Shubnikov-de Haas振荡和紧束缚计算表明，能带结构由两个相交的费米轮廓，其交叉点是有效的未杂化。我们将此归因于大于莫尔波矢的动量转移的指数抑制层间跳跃振幅。
2016-07-18 cond-mat.mes-hall
All Electrical Control and Temperature Dependence of the Spin and Valley Hall Effect in Monolayer WSe2 Transistors
基于重金属的二维范德华材料具有大的、耦合的自旋和谷霍尔效应（SVHE），其在自旋电子学和谷电子学中具有潜在的用途。SVHE的光学测量主要是在30 K以下进行的，并且对SVHE诱导的自旋/谷极化的理解是有限的。在这里，我们研究了单层p型二硒化钨（WSe 2）中的SVHE。克尔旋转（KR）测量显示的SVHE在不同温度下的空间分布，其持久性高达160 K，它可以通过栅极和漏极偏置电调制。自旋/谷漂移和扩散模型与反射谱数据一起被用来解释KR数据，并预测在90 K以下的下限自旋/谷寿命为4.1 ns，在160 K下为0.26 ns。沿边缘的每单位长度的过量自旋和谷被计算为在45 K下每微米109，这对应于边缘上的6%的自旋/谷极化。这些结果是走向实际使用的SVHE的重要步骤。
2022-02-23 cond-mat.mes-hall
Design of GaAs-based valley phononic crystals with multiple complete phononic bandgaps at ultra-high frequency
我们报告的GaAs基单片谷声子晶体（VPnCs）的设计与多个完整的声子带隙，它支持同时谷保护边缘状态在千兆赫（GHz）范围内具有不同的对称性。三角形孔洞的旋转打破了镜像对称性，这种取向自由度使得结构表现出不同的谷涡手征。我们数值模拟了多带谷保护边缘态的传输，在不同VPnCs之间的界面的尖角处具有抑制的背散射。这种单片半导体结构通过使用光刻技术为超高频拓扑纳米声子应用铺平了道路。
2019-01-05 cond-mat.mes-hall
Symmetry Protected Topological Charge in Symmetry Broken Phase: Spin-Chern, Spin-Valley-Chern and Mirror-Chern Numbers
陈数是一个真正的拓扑数。另一方面，对称保护拓扑（SPT）荷只有在对称存在时才是拓扑数。我们提出了一个公式的SPT收费作为一个衍生物的陈数的格林函数在这样一种方式，它是有效的，相关的霍尔电流，即使当对称性被打破。我们估计偏离量化值的量作为对称性破缺强度的函数。我们提出两个例子。首先，我们考虑蜂窝晶格上自旋轨道耦合的Dirac电子，其中SPT电荷由自旋-陈数、谷-陈数和自旋-谷-陈数给出。虽然在存在Rashba耦合的情况下，自旋-陈电荷没有量子化，但在硅烯（石墨烯的硅表亲）的情况下，估计偏差为$10^{-7}$。其次，我们分析了拓扑晶体绝缘体薄膜中镜像陈数的镜像对称破缺效应。
2014-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Robust all-electrical topological valley filtering using monolayer 2D-Xenes
我们提出了一个可实现的设备设计的全电鲁棒谷滤波器，利用自旋保护拓扑界面态托管在单层2D-Xene材料与大的内在自旋轨道耦合。与传统的量子自旋霍尔边缘状态周围的$X$点，出现在拓扑结构不同的阶段之间的畴壁的界面状态是从$K$或$K^{'}$点，使它们成为谷极化通道的合适的前景。我们发现，一个大的带隙量子自旋霍尔效应的存在下，使空间分离的自旋谷锁定螺旋界面态的谷态被保护的自旋守恒，导致对短程非磁性无序的鲁棒性。通过采用散射矩阵形式主义在一个适当设计的设备结构，谷分辨输运的非磁性短程无序的存在下，不同的2D-Xene材料也进行了详细的分析。我们的数值模拟证实了自旋-轨道耦合的作用，在实现一个完美的量子电导归因于拓扑保护的界面态的改进的谷滤波器的性能。我们的分析进一步阐述了在设计优化的valleytronic过滤器装置时需要考虑的材料、装置几何形状和其他因素的正确选择。
2021-10-13 cond-mat.mes-hall
Non-adiabatic quantum control of valley states in silicon
非绝热量子效应，经常在实验上观察到半导体纳米器件，如单电子泵工作在高频率，可能会导致不希望的和不可控的行为。然而，当与硅固有的谷自由度结合时，这些不利的影响可以用于量子信息处理方案。利用薛定谔方程的显式时间演化，数值研究了SiGe/Si异质结构中量子点中电子两个最低谷态之间的非绝热跃迁.当量子点的中心变化时，在顶部SiGe/Si界面处存在单个原子层台阶在电子光谱中打开了反交叉。我们表明，一个电场施加垂直的接口允许调谐的反交叉能隙。结果，通过使电子移动通过该反交叉，并且通过电改变能隙，可以电控制两个最低谷态的概率。
2021-11-22 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable MoSe$_2$/WSe$_2$ heterostructure-based quantum dot
Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；University of Ottawa（渥太华大学）；University of Regensburg（雷根斯堡大学）
基于密度泛函理论和紧束缚模型，研究了电可调MoSe$_2$/WSe$_2$异质结构中量子点的电子结构，揭示了垂直电场对谷极性和占据的控制。
2024-12-20 cond-mat.mes-hall
Electrical control of intervalley scattering in graphene via the charge state of defects
我们通过低温输运测量研究了缺陷石墨烯中的谷间散射。当缺陷带电时，散射率被强烈抑制。这一发现突出了“屏蔽”的短程部分的潜在的远程部分。吸附钙的石墨烯的实验证实了长程库仑势的作用。这种效应适用于其他多通道系统，只要缺陷的电荷状态可以电调谐。我们的研究结果提供了一种手段，以电控制谷弛豫和谷动力学在谷电子材料具有重要意义。
2016-02-21 cond-mat.mes-hall
Control of valley dynamics in silicon quantum dots in the presence of an interface step
最近在硅纳米结构上的实验已经在可扩展的、长寿命的量子信息处理方面取得了突破。谷自由度在这些器件中起着基础作用，硅量子点的两个最低能量的电子态可以形成谷量子比特。在这项工作中，我们表明，在硅/势垒界面处的单原子高台阶诱导量子比特和面内电场的强相互作用，并分析这种增强的相互作用对量子比特动力学的后果。量子位状态的电荷密度通过界面步骤而不同地变形，从而允许通过谷到电荷转换的非破坏量子位读出。栅极诱导的平面内电场与界面台阶一起使得能够经由电驱动的谷谐振来快速控制谷量子位。我们计算单和双量子位门时间，以及弛豫和失相时间，并提出预测的参数范围内的门时间可以比弛豫时间短得多，失相减少。
2016-04-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Symmetry-enabled tunable square-lattice Hubbard models in $Γ$-valley moiré bilayers
Fudan University（复旦大学）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文提出利用Γ-谷扭曲正方形双层结构实现可调Hubbard模型，通过层间位移场调控电子态，展现宽范围的 hopping 比调控能力。
2026-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Valley pair qubits in double quantum dots of gapped graphene
石墨烯的兴起为量子位实现打开了新的大门，如最近在带隙石墨烯的双量子点中的谷对量子位的提议中所讨论的（Wu等人，arXiv：1104.0443 [cond-mat.mes-hall]）。这里的工作提出了全面的理论基础的建议。它讨论了在这种结构中电子与外部磁场和电场的相互作用。具体来说，它研究了一个强大的，独特的机制，即，一阶相对论效应的类似物。这种机制是状态混合自由，并允许，与电可调交换耦合，一个快速，全电操纵量子位通过电子门，在时间尺度为ns。这项工作还研究了典型情况下的容错问题，在10 oK时产生长量子位相干时间（~O（ms））。
2011-07-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hot-electron effect in spin relaxation of electrically injected electrons in intrinsic Germanium
利用动力学自旋布洛赫方程，对本征锗中电注入电子自旋弛豫过程中的热电子效应进行了解析和数值研究。结果表明，在$E\lesssim 0.5$ ~kV/cm的弱电场区，我们的计算与最近的自旋注入组态输运实验有合理的一致性[Phys. Rev. Lett. { \bf 111}，257204（2013）]。结果表明，在弱电场$E\lesssim 50$ ~V/cm存在下，自旋弛豫在低温下显著增强，这是由于弱的电子-声子相互作用引起的明显的质心漂移效应，而热电子效应的影响较小.这可以解释实验观察与先前理论计算[Phys. Rev. B { \bf 86}，085202（2012）]之间的差异，其在低温下偏离实验结果约两个数量级。它进一步表明，在强电场制度与$0.5\lesssim E \lesssim 2$ ~kV/cm，自旋弛豫增强由于热电子效应，而漂移效应被证明是边际。最后，我们发现当$1.4 \lesssim E\lesssim 2$ ~kV/cm处于强电场区域时，一小部分电子（$\lesssim 5\%$）可以从L谷被驱动到$Γ$谷，并且在没有杂质的本征样品中，$Γ$和L谷的自旋弛豫速率是相同的.由于$Γ$谷区的自旋动力学对整个系统的影响可以忽略不计，因此可以用标准的直接光学跃迁方法从$Γ$谷区测量L谷区的自旋动力学。
2015-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topologically protected gap states and resonances in gated trilayer graphene
门控三层石墨烯在其最稳定的ABC堆叠中表现出能隙。在这里，我们表明，当堆叠顺序从ABC到CBA的变化，三个无隙状态出现在每个谷。这些态是拓扑保护的，它们的数目与谷陈数在堆叠边界上的变化有关。堆叠变化是通过在顶层和底层中的剥离或脱层来实现的，这同时在相邻层对中（在双层中）产生两个AB/BA堆叠畴壁。这又导致对于某些栅极电压，两对拓扑共振另外出现在传导带和价带连续带中。
2020-05-23 cond-mat.mes-hall
Spin-valley system in a gated MoS$_2$-monolayer quantum dot
本研究的目的是设计一种基于MOS $_2$单分子层中的栅极定义的量子点的纳米器件，通过施加控制电压来调节器件的限制电势并强制谷间跃迁。本发明的Rashba自旋-轨道耦合另外允许自旋操作。此外，这两种效应都使自旋谷SWAP成为可能。考虑到可行的点形成电位和控制Rasha耦合的电场，器件结构被逼真地建模。因此，通过进行可靠的数值模拟，我们展示了如何通过电气控制设备中电子的状态，我们可以在自旋谷双量子位系统中获得单量子位和双量子位（因此是通用的）门。通过模拟，我们研究了基于单电子的双量子位\textit{locally}的实现的可能性，具有一个有趣的特点，即双量子位门比单量子位门更容易实现。
2019-11-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin States Protected from Intrinsic Electron-Phonon-Coupling Reaching 100 ns Lifetime at Room Temperature in MoSe$_2$
我们目前的时间分辨克尔旋转测量，显示自旋寿命超过100纳秒，在室温下在单层MoSe $_2$。这些长的寿命是伴随着一个有趣的温度依赖性的克尔振幅，它随温度增加到50 K，然后突然开关的迹象。使用从头计算模拟，我们解释后者的行为在内在的电子-声子耦合和激活的过渡到二级谷。光激发的电子-空穴对的声子辅助散射在激光激发后的最初几ps内准备谷自旋极化。总谷磁化强度的符号，从而克尔振幅，开关作为温度的函数，作为传导和价带状态表现出不同的声子介导的谷间散射率。然而，ps时间尺度上的电子-声子散射不能解释长自旋寿命。因此，我们推断初始自旋极化必须转移到受本征电子-声子耦合保护的自旋态，并且最有可能是不属于巡回价或导带态的一部分的驻留载流子。
2019-04-08 cond-mat.mes-hall
Magnetic gradient free two axis control of a valley spin qubit in SiGe
SiGe量子点中的自旋是量子比特的有希望的候选者，但由于谷简并性也是具有挑战性的，谷简并性可能导致自旋退相干和弱自旋-轨道耦合。在这项工作中，我们证明了谷态可以作为一种资产，使双轴控制的单重态-三重态量子比特形成在一个双量子点，而无需施加磁场梯度。我们使用塞曼分裂三重态的磁场光谱测量每个点中的谷谱。基态之间的点间跃迁需要一个电子在谷之间翻转，这反过来又提供了两个点之间的g因子差$Δg$。该$Δg$用作有效的磁场梯度，并且允许量子位旋转，其速率随着外部磁场线性增加。我们测量了几个点间跃迁，发现这个谷引入$Δg$是普遍的和电调谐。这可以通过去除对难以设计的磁场梯度的要求来潜在地简化SiGe平台中的按比例放大量子信息处理。
2021-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nature of long-lived moiré interlayer excitons in electrically tunable MoS$_{2}$/MoSe$_{2}$ heterobilayers
本文研究了MoS$_{2}$/MoSe$_{2}$异质双层中长寿命莫尔层间激子的本质，发现莫尔超晶格导致谷依赖光学选择定则反转，并使激子在微秒级寿命中保持谷极化，为研究玻色子相互作用和开发激子电路提供了平台。
2024-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perfect Valley Filter in Topological Domain Wall
我们提出了一种基于量子反常霍尔绝缘体和量子谷霍尔绝缘体之间的手征畴壁通道的完美谷滤波器的实现。独特的是，所有这些通道都位于同一个谷中，并单向传播，$100\%$谷偏振通过载波，而没有反向散射。的谷指数，手性，和通道的数量的拓扑电荷的保护，可控的外部领域，和检测的圆二色性。
2014-12-31 cond-mat.mes-hall
Topological valley plasmons in twisted monolayer-double graphene moiré superlattices
本研究将拓扑光子学与莫尔超晶格结合，理论证明小角度转角单层-双层石墨烯莫尔超晶格可作为谷保护等离激元的天然平台，其因畴区光导率差异形成完整带隙，具有非零谷陈数和抗谷间散射的边缘态单向输运特性。
2024-03-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum Spin-Valley Hall Kink States: From Concept to Materials Design
提出了一种基于二维六角拓扑绝缘体的可调谐量子自旋谷霍尔扭结（QSVHK）态阵列的实现方法.通过对Berry曲率和拓扑荷的分析，发现QSVHK态受到谷反转和时间反转对称性的拓扑保护。值得注意的是，QSVHK状态的电导仍然量子化对无论是磁无序或长程磁无序，验证了格林函数计算。基于第一性原理的结果，我们表明，QSVHK状态，保护与间隙高达287毫电子伏，可以实现在铋的合金工程，表面功能化，或电场，支持非挥发性应用的自旋谷过滤器，阀门和波导，即使在室温下。
2021-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Valleytronics in Silicene: Quantum-Spin-Quantum-Anomalous Hall Insulators and Single-Valley Semimetals
谷基电子，被称为谷电子，是突破电子新阶段的关键之一。谷自由度在蜂窝网格系统中是普遍存在的。硅的蜂窝状晶格结构被称为硅烯，是谷电子的一个迷人的游乐场。我们通过在$A$和$B$上引入不同的交换场来研究硅烯的拓扑相。出现了丰富多样的拓扑保护状态，每个都有一个独特的自旋谷结构。单狄拉克锥半金属是这样一种状态，其中一个能隙是闭合的，而其他三个能隙是开放的，避免了尼尔森-二宫费米子加倍问题。我们发现了一种新的混合拓扑绝缘体，称为量子自旋量子反常霍尔绝缘体，其中一个谷发生量子反常霍尔效应，另一个谷发生量子自旋霍尔效应.沿着其相边界，出现单谷半金属，其中只有一个谷是与简并自旋无隙。这些半金属也是拓扑保护的，因为它们出现在不同的拓扑绝缘体的界面上。这样的自旋谷相关的物理将通过光学吸收或边缘模式观察到。
2013-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Electrically Tunable Flat Bands and Magnetism in Twisted Bilayer Graphene
扭曲的石墨烯双层提供了一个通用的平台，工程超材料与新的新兴性质，利用由此产生的几何莫尔超晶格。已知这种超晶格在微小角度（$α\approx 0.3 ^\circ$）处具有体谷电流，并且在魔角（$α\approx 1^\circ$）处具有平坦带。我们发现，调谐扭转角$α^*\approx 0.8^\circ$产生平坦带远离电荷中性与三角形超晶格周期。当每个莫尔单元掺杂有$\pm 6$电子时，这些能带被半填充，并且电子相互作用产生具有铁磁有序的自旋极化区域的自旋断裂基态（Stoner不稳定性）。层间电场的应用打破了反转对称性，并引入了猝灭磁序的谷相关色散。有了这些结果，我们提出了一个固态平台，实现电可调强相关。
2019-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electrically Tunable Magnetoconductance of Close-Packed CVD Bilayer Graphene Layer Stacking Walls
本文研究密排CVD双层石墨烯层堆叠壁中量子谷霍尔通道的相互作用，发现不同应变源可形成分离良好与密排的LSW，并证明密排LSW束具有电可调磁电导，为可编程量子输运平台提供新途径。
2024-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Maximal Rabi frequency of an electrically driven spin in a disordered magnetic field
本文从理论上研究了单电子在量子点中的自旋动力学。自旋动力学是由电驱动和空间无序磁场的存在的相互作用引起的，后者横向于均匀磁场。我们专注于强驾驶的情况，即，当电子波包的振荡幅度$A$与量子点长度$L$相当时。我们表明，电驱动的自旋共振可以诱导在这个系统中的亚谐波驱动，即，如果激励频率是拉莫尔频率的整数分数（1/2、1/3等）。在强驱动下，我们发现（i）在亚谐波共振下的拉比频率与在基波共振下的拉比频率相当，以及（ii）在每个亚谐波共振下，拉比频率可以通过将驱动强度设置为最佳的有限值来最大化。我们的简单模型被用来描述弱无序碳纳米管中自旋谷量子比特的电控制。
2014-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Valley dependent anisotropic spin splitting in silicon quantum dots
硅量子点（QD）中的自旋量子位由于其异常长的相干时间和与硅晶体管平台的兼容性而具有吸引力。为了实现用于量子位可缩放性的自旋的电控制，最近的实验已经利用来自集成微磁体的梯度磁场来产生自旋和电荷之间的非本征耦合，从而电驱动电子自旋共振（ESR）。然而，硅量子点中的自旋经历了自旋、电荷和谷自由度之间复杂的相互作用，受到限制界面的原子尺度细节的影响。在这里，我们报告的实验观察到的谷依赖的各向异性自旋分裂的硅量子点与集成的微磁铁和外部磁场。我们表明，原子计算的自旋轨道相互作用（SOI），这是经常被忽略的体硅，起着重要的作用，在测量的各向异性。此外，不均匀性，如界面台阶强烈影响自旋分裂和它们的谷依赖性。这种对控制谷依赖自旋性质的内在和外在因素的原子尺度理解是在Si QD中成功操纵量子信息的关键要求。
2017-08-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fermionic symmetry-protected topological state in strained graphene
石墨烯的低能物理学是由具有自旋和谷自由度的相对论狄拉克费米子描述的。机械应变可用于在两个谷中产生指向相反方向的伪磁场。我们研究了石墨烯中相互作用的电子在外加实磁场和应变诱导的赝磁场中的相互作用。当这两个场的比例达到一定时，可以实现费米子对称性保护的拓扑态。状态的特点是详细使用模型波函数，陈-西蒙斯场论，和数值计算。我们的论文表明，具有人工规范场的石墨烯可能具有丰富的拓扑态。
2017-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological valleytronics: Brought to light
拓扑谷霍尔效应被预测为电子系统的体拓扑的结果。现在它已经在光子晶体中被观察到，表明拓扑和谷是经典和量子系统所固有的。相反谷中逆流的发现不仅证明了谷可以是信息和能量的新载体-对于没有电荷和自旋的系统特别有价值-而且还证明了量子保护带拓扑对量子和经典系统都是通用的。
2018-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
All-Electrical Control of a Hybrid Electron Spin/Valley Quantum Bit in SOI CMOS Technology
我们成功地证明了实验电场介导的控制电子的自旋限制在SOI量子点（QD）与标准CMOS工艺流程制造的设备。此外，我们表明，SOI器件中的背栅控制能够在电可寻址但对电荷噪声敏感的配置和受保护的配置之间切换量子位（量子位）。
2019-12-20 cond-mat.mes-hall
Gate-defined Kondo lattices with valley-helical quantum dot arrays
本文提出在伯纳尔双层石墨烯中用栅极定义一维和二维超晶格，使局域态耦合谷螺旋模式，从而在电子相互作用下实现电可调的近藤-海森堡模型，为原位研究近藤晶格相图提供了无扭转无序的新平台。
2025-05-30 cond-mat.mes-hall
A silicon singlet-triplet qubit driven by spin-valley coupling
自旋轨道效应，固有的限制在量子点在硅异质界面的电子，提供了一种手段来控制电子自旋量子比特，而没有增加复杂性的芯片上，纳米制造的微磁体或附近的共面带状线。在这里，我们展示了一种新的单重态-三重态量子比特操作模式，可以在超过200 MHz的频率下驱动量子比特演化。这种方法提供了一种电开启和关闭快速控制的方法，同时提供了高逻辑门正交性和长量子位失相时间。我们利用这种工作模式进行动态去耦实验，探测硅金属氧化物半导体双量子点中的电荷噪声功率谱。此外，我们还评估了量子比特在较长时间尺度上的频率漂移，以捕获低频噪声。我们提出的电荷噪声功率谱密度高达3 MHz，表现出$1/f^α$依赖一致的$α\sim 0.7$，超过9个数量级的噪声频率。
2021-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topologically protected interface phonons in two-dimensional nanomaterials: hexagonal boron nitride and silicon carbide
我们进行了晶格动力学分析和分子动力学模拟，以证明存在的拓扑保护声子模式的二维，单层六方氮化硼片。拓扑声子模式被发现是本地化在一个平面内的界面，将系统分为两个区域的不同谷陈数。这种拓扑声子模式的色散跨越频率间隙[1123，1278] cm^{-1}，该频率间隙通过与量子谷霍尔效应的类比通过破坏原始单位晶胞中的硼和氮原子的反转对称性而打开。因此，具有该间隙内的频率的振动能量在拓扑上受到保护，导致波传播表现出最小的反向散射，对于诸如尖角的结构缺陷是鲁棒的，并且表现出优异的时间稳定性。我们的发现开辟了在二维纳米材料中实现拓扑声子和力学的可能性。
2018-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley selecting current partition at zero-line mode of quantum anomalous Hall topologies
在不同陈数的量子反常霍尔相中，单层石墨烯的两个区域之间的界面处出现拓扑保护的零线模。在交错亚晶格势的存在下，两个谷的带隙变得不同，并且由陈数定义的相图具有拓扑平凡相的附加区域。拓扑平凡区域和非平凡区域之间的界面仅在一个谷中具有零线模式。通过调节交换场，形成了三种类型的界面，在选定的谷中托管零线模式。由三种界面的Y型结组成的纳米器件对入射电流具有谷分裂、谷合并或谷过滤的功能。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Manipulation of Valley Pseudospin
自旋和赝自旋的相干操纵是现有和新兴量子技术的基础，包括NMR，量子通信和量子计算。谷极化，与简并的占用，但量子力学不同的谷在动量空间，非常类似于自旋极化，并已被提出作为未来的量子电子学的赝自旋载体。利用圆偏振光激发，在过渡金属二硫属化物（TMDC）单分子膜中产生了谷激子极化，并在光学和电学上进行了检测。此外，还从实验上证实了谷赝自旋相干的存在。然而，对这种山谷连贯性的操纵仍然遥不可及。在这里，我们展示了一个全光控制的谷相干性的赝磁场与光学斯塔克效应的装置。利用带隙以下的圆偏振光，在飞秒时间尺度上对单层WSe 2中的谷激子赝自旋进行了实验旋转。旋转的方向和速度都可以通过调节相反谷中激子的动态相位来光学操纵。这项研究完成了谷赝自旋的生成-操纵-检测范式，使二维材料中的激子平台能够控制固体中这种新颖的自由度。
2016-06-22 cond-mat.mes-hall
Electrically controllable valence-conduction band reversals in helical trilayer graphene
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）；Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究揭示了螺旋三重层石墨中电子相互作用驱动的价带与导带周期性反转机制，通过磁阻抗检测发现锯齿状磁性转变及新的磁滞回线，揭示了电子相互作用对自旋、谷度和子晶格三种内部自由度的调控。
2026-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
