Orbital Hall effect as an alternative to valley Hall effect in gapped graphene
已提出带间隙的石墨烯是观察谷霍尔效应的良好平台，谷霍尔效应是一种涉及电子流动的传输现象，其特征在于不同的谷指数。在目前的工作中，我们表明，这种现象是更好地描述为一个实例的轨道霍尔效应，其中模糊的“谷”指数被替换为一个物理量，轨道磁矩，它可以被定义为均匀的整个布里渊区。这种描述消除了谷霍尔电导率中谷限制积分的任意截止选择的任意性，因为轨道霍尔效应中的电导率现在被定义为一个新量的布里渊区积分，称为轨道贝里曲率。这方面的OHE重新提供了直接的解释，在样品的边缘，在以前的克尔旋转测量观察到的积累相反的轨道时刻。
2021-05-13 cond-mat.mes-hall
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
Anomalous Magnetic Susceptibility and Hall Effect from Valley Degrees of Freedom
我们研究了外延石墨烯薄膜的磁性和输运性质。我们预测了磁化率的增强信号，并将其与内禀谷磁矩联系起来。对普通的霍尔效应也有反常的贡献，这是由于谷依赖的Berry相位或谷轨道耦合。
2011-03-30 cond-mat.mes-hall
Strain-Fluctuation-Induced Near-Quantization of Valley Hall Conductivity in Graphene Systems
我们发展了一个理论的谷霍尔效应在高品质的石墨烯样品，其中应变波动引起的随机规范电位已被建议为主要来源的混乱。我们发现一个近量子化的谷霍尔电导率的值在带输运制度，这源于一个增强的侧跳的狄拉克电子时，它散射的规范电位。通过假设一个小的剩余电荷密度，我们的理论再现定性的温度和间隙依赖性的观察到的谷霍尔效应在电荷中性点。我们的研究表明，石墨烯系统中的谷霍尔效应代表了规范无序起重要作用的反常霍尔物理的新范式。
2019-05-15 cond-mat.mes-hall
Non-conservation of the valley density and its implications for the observation of the valley Hall effect
研究指出驱动谷霍尔效应的电场会破坏谷密度守恒，导致完全带隙绝缘体中无法观测到该效应，并在非完全带隙系统中推导了边缘谷密度积累的费米面公式。
2025-07-13 cond-mat.mes-hall
Coupled spin and valley Hall effects driven by coherent tunneling
本研究提出石墨烯电子穿过反演对称破缺势垒时，由赝自旋旋转和几何相位导致耦合的自旋与谷霍尔效应，并实现高效率电荷转换。
2024-12-30 cond-mat.mes-hall
Valley Hall viscosity in the integer quantum Hall phases of (2+1)D Dirac materials
Bar-Ilan University（巴伊兰大学）
研究(2+1)维狄拉克材料整数量子霍尔相的谷霍尔粘度，基于Wigner-Weyl微积分中的等效格林函数公式计算，将经验相对论性Hoyos-Son公式扩展到各谷，评估了偏置伯纳尔双层石墨烯的谷霍尔粘度并讨论测量前景。
2026-09-17 cond-mat.mes-hall
Tunneling valley Hall effect induced by coherent geometric phase
本文在α-T3晶格中提出基于相干几何相位的隧穿谷霍尔效应，通过双势垒实现谷依赖偏斜隧穿，产生可电控的零净电荷横向谷电流。
2024-06-27 cond-mat.mes-hall
The Valley Hall Effect in MoS2 Transistors
蜂窝晶格结构的二维晶体中的电子除了具有电荷和自旋之外，还具有新的谷自由度（DOF）。预测每个谷在没有磁场的情况下表现出霍尔效应，其符号取决于谷指数，但迄今为止尚未观察到这种效应。在这里，我们报告的第一个观察到这种新的谷霍尔效应（VHE）。单层MoS2晶体管被照射的圆偏振光，它优先激发电子进入一个特定的谷，并观察到一个有限的异常霍尔电压，其符号是由光的螺旋度控制。它的大小是一致的VHE的理论预测，并没有观察到异常的霍尔效应在双层器件由于晶体反转对称性的恢复。我们对VHE的观察为在下一代电子学和光电子学中使用谷自由度作为信息载体开辟了新的可能性。
2014-03-21 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
Berry curvature mediated valley Hall and charge Hall effects in graphene via strain engineering
我们指出了一个实用的方法，诱导有限的电荷霍尔电导率在石墨烯通过非对角应变。我们的结论是基于一般的分析和支持的数值例子。衬底诱导的间隙和应变之间的相互作用进行了讨论。我们表明，衬底诱导的间隙本身并没有打破对称性，映射到其他的一个山谷，因此不会产生净电荷霍尔效应。的净电荷霍尔电导率被认为是相当大的，应该是可观察到的存在下的间隙和应变。霍尔电导率的符号可以通过改变应变参数来调整。研究了谷霍尔电导率。在霍尔电导率实验中可以检测到样品边缘上的谷和轨道磁矩积累。
2011-11-16 cond-mat.mes-hall
Tunneling valley Hall effect driven by tilted Dirac fermions
本文预测了由倾斜狄拉克费米子驱动的隧穿谷霍尔效应，利用二维谷材料隧穿结中的动量过滤产生强谷霍尔电流，并通过共振隧穿增强谷霍尔角，为谷极化提供新方法。
2023-06-19 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 Contrasting Magnetoluminescence in Monolayer MoS$_{2}$ Quantum Hall Systems
最近发现的单层VI族过渡金属二硫属化物（TMD）的谷依赖的光学选择规则，使谷偏振的光学控制成为可能，谷电子应用的关键一步。然而，在存在兰道尔能级（LL）量化的情况下，这样的选择规则被LL之间的选择规则取代，这些规则不一定是谷对比的。使用MoS $_{2}$作为一个例子，我们表明，空间反演对称性破缺的结果在不寻常的谷依赖的LL间的选择规则，直接锁定极化谷。我们发现在量子霍尔机制中所有朗道能级都存在系统的谷分裂，其大小与磁场成线性比例，并与朗道能级间距相当。因此，在光学霍尔电导率中发现了独特的平台结构，其可以通过磁光法拉第旋转来测量。
2014-07-21 cond-mat.mes-hall
Valley-Hall Kink and Edge States in Multilayer Graphene
我们报告的理论研究的一维（1D）的状态本地化在几层石墨烯系统带的边缘，并在几层石墨烯系统之间的界面具有不同的谷霍尔电导率。当忽略谷混合时，这些1D状态被拓扑保护。我们解决的堆叠安排，界面结构，和外部电场垂直于层的性质的影响。我们发现，1D状态一般不存在于多层带扶手椅方向的边缘，但目前无论在任何内部谷-霍尔界面的ABC堆叠多层的晶体取向。
2011-05-18 cond-mat.mes-hall
Numerical study of the quantum valley Hall effect
在进一步的考虑下，它似乎是散装谷电流介导的非局部电阻是不符合Landau-Buttiker形式主义。我们相信Landau-Buttiker形式主义是正确的，所宣称的体积谷电流介导的非局部电阻是值得怀疑的，实验信号应归因于其他来源。
2017-12-13 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
A scheme to realize the quantum spin-valley Hall effect in monolayer graphene
量子自旋霍尔效应首先在石墨烯中被预测。然而，石墨烯中弱的自旋轨道相互作用意味着石墨烯中量子自旋霍尔效应的研究从未取得成果。在这项工作中，我们展示了如何产生量子自旋谷霍尔效应在石墨烯通过量子泵浦通过磁性杂质和静电势的应变石墨烯单层。我们看到，不仅可以在两个谷中以完全相反的方向泵浦唯一的自旋极化电流，而且可以在两个谷中以相反的方向流动纯自旋电流，我们称这种新颖的现象为量子自旋谷霍尔效应。这意味着量子谷霍尔和量子自旋霍尔的孪生效应可以在所提出的器件中同时探测。这项工作将大大推进石墨烯自旋电子学领域，迄今为止由于缺乏自旋轨道相互作用而步履蹒跚。我们讨论了任何自旋轨道相互作用的需要，并展示了石墨烯如何被操纵来实现拓扑绝缘体独有的功能。
2016-09-10 cond-mat.mes-hall
Photoinduced quantum spin and valley Hall effects and orbital magnetization in monolayer MoS2
我们从理论上证明了利用非共振圆偏振光可以在MoS $_{2}$和其他VI族二硫属化物的单分子膜中获得100%的谷偏振输运。通过调节非共振光的强度，一个谷的本征带隙会减小，而另一个谷的本征带隙会增强，从而实现单谷量子传输。因此，我们预测（i）纵向电导率的增强，伴随着流动电子的自旋极化的增加，（ii）固有的自旋霍尔效应的增强，连同固有的谷霍尔效应的减少，以及（iii）轨道磁矩和轨道磁化的增强。这些机制为基于二硫属化合物的纳米电子学设计提供了有吸引力的机会。
2015-04-18 cond-mat.mes-hall
Valley-polarized quantum anomalous Hall phase and disorder induced valley-filtered chiral edge channels
研究了最近发现的谷极化量子反常霍尔（VQAH）相的拓扑和输运性质。在单层中，相位是通过两种自旋轨道耦合的竞争来实现的，这打破了两个谷之间的对称性。我们证明了从传统的量子反常Hall相到VQAH相的拓扑相变是由于在实自旋织构中，当带隙在其中一个谷处关闭和重新打开时，随着额外Skyrmion的产生，拓扑电荷发生了变化.在存在短程无序的情况下，由于谷间散射，成对的无间隙边缘通道（一对中的每个谷一个）将被破坏。然而，我们发现，在一个扩展的范围内的中等散射强度，通过系统的传输是量子化的，完全谷极化，即系统是等效的量子反常霍尔系统与谷过滤手征边缘通道。我们进一步表明，与额外的层自由度，更丰富的相图可以实现与多个VQAH阶段。对于双层系统，我们证明了拓扑相变可以控制的层间偏置电位。
2014-12-25 cond-mat.mes-hall
Optical Valley Hall Effect based on Transitional Metal Dichalcogenide cavity polaritons
考虑激子和光子的自旋轨道耦合，计算了平面微腔中自旋激子-极化激元的色散.我们考虑了无序情况下极化激元的径向传播。我们表明，减少的无序散射诱导的极化激元状态的形成，可以观察到一个光学谷霍尔效应，即锁定谷和极化赝自旋的相干进动导致形成的空间谷极化域。
2016-11-09 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
Valley Hall Effect and Kink States in Topolectrical Circuits
我们研究了二维拓扑电（TE）模型中由于手征对称性和反射对称性破缺而出现的拓扑谷霍尔态和扭结态。TE系统由两个部分组成，这两个部分具有不同的拓扑状态，具有相反的谷霍尔指数符号，并由异质结分开。在实际电路中，谷霍尔指数可以通过调制相应段的子晶格节点上的现场电位在两个段之间翻转。电阻耦合的存在，引入非厄米性的系统中，随后导致出现的带隙和无隙谷和扭结状态的导纳谱。这些拓扑模式可以通过系统的阻抗读出来电检测，该阻抗读出可以与其导纳谱相关联。最后，我们确认谷霍尔和扭结状态的鲁棒性，通过现实的LTspice仿真考虑到电路元件中固有的容差窗口和寄生效应。我们的研究表明，TE电路网络作为一个平台，实现和调整谷依赖和扭结拓扑现象的适用性。
2022-12-06 cond-mat.mes-hall
Quantum Anomalous Valley Hall Effect for Bosons
我们预测了在没有外部磁场的情况下，非中心对称二维材料中间接激子的谷霍尔电流的出现和量子化。本文报道了玻色子的量子反常谷霍尔效应。它存在的关键因素是激子运动的有限反常群速度和玻色-爱因斯坦凝聚体的存在，粒子被外部照明推出，形成稳态非平衡电流，该电流表现出作为光频率函数的量子化行为。
2019-05-02 cond-mat.mes-hall
Quantum spin/valley Hall effect and topological insulator phase transitions in silicene
我们提出了硅烯中量子自旋和量子谷霍尔效应的理论实现。我们表明，电场和内在的自旋轨道相互作用的组合导致量子相变在电荷中性点。这种从二维拓扑绝缘体到平凡绝缘状态的相变伴随着量子自旋霍尔效应的淬灭和量子谷霍尔效应的发生，提供了一种实验调谐硅烯拓扑状态的工具。与石墨烯和其他传统的拓扑绝缘体相比，硅烯中提出的效应可以通过实验获得。
2012-06-16 cond-mat.mes-hall
Anomalous, spin, and valley Hall effects in graphene deposited on ferromagnetic substrates
基于格林函数理论和线性响应理论，对石墨烯基杂化结构中的自旋、反常和谷霍尔效应进行了理论研究。详细考虑了两种不同类型的混合系统：（i）石墨烯/氮化硼/钴（镍），和（ii）石墨烯/YIG。主要的兴趣集中在邻近诱导的石墨烯和磁性衬底之间的交换相互作用和邻近增强的自旋轨道耦合。邻近效应被证明有显着的影响，石墨烯的电子和自旋输运性质。为了找到自旋，反常和谷霍尔电导率，我们采用某些有效的哈密顿最近已提出的混合系统下的考虑。当费米能级位于电子能谱的能隙内时，反常和谷霍尔电导率都具有普适值。
2017-05-09 cond-mat.mes-hall
Valley Hall Effect and Non-Local Resistance in Locally Gapped Graphene
我们报告了石墨烯基器件中大量谷极化电流的出现，这些电流由空间变化的亚晶格对称性破缺区域驱动，并由非局部电阻（$R_\mathrm{NL}$）指纹揭示。通过使用的量子传输形式主义的组合，获得大量的属性以及多终端设备的响应，一个不均匀的本地带隙的存在下示出引起谷依赖的散射和有限的费米表面贡献的谷霍尔电导率，相关的特性$R_\mathrm{NL}$。这些功能是强大的，对无序，并提供了一个合理的解释有争议的实验在石墨烯/hBN超晶格。我们的研究结果表明，在石墨烯中产生谷霍尔效应的替代机制，以及通过材料和器件工程实现谷依赖电子光学的途径。
2021-01-25 cond-mat.mes-hall
Quantum valley Hall effect, orbital magnetism, and anomalous Hall effect in twisted multilayer graphene systems
我们研究了$(M+N)$层扭曲石墨烯体系的电子结构和拓扑性质。我们考虑$N$层石墨烯被放置在另一个$M$层石墨烯的顶部上，并且相对于彼此扭转角度$θ$的一般情况。在这样的扭曲多层石墨烯（TMG）系统中，我们发现在$M$层和$N$层之间的界面上，每个谷都存在两个低能平带. TMG系统中的这两个低能带具有谷陈数，该谷陈数取决于层数和堆叠手性。特别地，当$M$层和$N$层的堆叠手性相反时，每个谷的两个低能带的总陈氏数等于$\pm(M+N-2)$（每自旋）。如果$M$层和$N$层的堆叠手性相同，则每个谷的两个低能带的总陈氏数为$\pm(M-N)$（每自旋）。低能带的谷陈数与大的谷对比轨道磁化强度相关，这表明一旦谷简并度被外部弱磁场或内部库仑相互作用通过自发对称性破缺解除，可能存在轨道铁磁性和异常霍尔效应。
2019-04-08 cond-mat.mes-hall
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
Nonlocal topological valley transport at large valley Hall angles
具有破缺反转对称性的二维材料中的Berry曲率热点是导致横向谷电流存在的原因，横向谷电流产生巨大的非局域直流电压。最近的实验在高品质的间隙石墨烯强调了饱和的非局部电阻作为纵向电荷电阻率$ρ_{{\rm c}, xx}$的函数，当系统被驱动到绝缘相深处。到目前为止，这种饱和的根源尚不清楚。在这项工作中，我们表明，这种行为是完全兼容的大谷霍尔角（VHAs）的制度与散装拓扑运输。我们证明，对于一个固定值的谷扩散长度，$ρ_{{\rm c}, xx}$的非局部电阻的依赖性减弱，增加VHA，从标准的$ρ^3_{{\rm c}, xx}$幂律过渡到一个结果，是独立的$ρ_{{\rm c}, xx}$。
2016-07-20 cond-mat.mes-hall
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
Control of Spin Diffusion and Suppression of the Hanle Effect by the Coexistence of Spin and Valley Hall Effects
除了自旋之外，许多材料中的电子还具有额外的伪自旋自由度，称为“谷”。在自旋和谷自由度弱耦合的材料中，它们可以被独立地激发和控制。在这项工作中，我们研究了一个模型描述的自旋和谷霍尔效应在这样的二维材料的相互作用。我们证明了一个额外的纵向中性电流，是自旋和谷极化的出现。附加的中性电流允许通过调节谷霍尔效应的幅度来控制自旋密度。此外，这两种效应的相互作用可以抑制Hanle效应，即具有面内磁场的霍尔条器件的非局部电阻的振荡。后一个观察结果为最近的一些实验中没有汉勒效应提供了一个可能的解释。我们的工作也打开了在二维材料中的谷和自旋自由度之间的工程转换的可能性。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
Coupled charge and valley excitations in graphene quantum Hall ferromagnets
石墨烯是一种二维碳材料，具有蜂窝晶格和Dirac型低能谱。在强磁场中，库仑作用对无序展宽起主导作用，量子霍尔铁磁态在整数填充下实现。将量子霍尔铁磁性推广到分数填充的无质量狄拉克费米子的情形，研究了与谷自由度耦合的基本电荷激发（所谓的谷skyrmions）.利用密度矩阵重整化群（DMRG）方法，计算了激发能隙，并外推到热力学极限。这些结果提供了石墨烯中skyrmion激发的数值证据和判据。
2008-07-09 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
Floquet Valley-Polarized Quantum Anomalous Hall State in Nonmagnetic Heterobilayers
谷极化量子反常霍尔（VQAH）态提出了一种结合谷电子学和自旋电子学的非平凡拓扑策略，在凝聚态物理中引起了广泛的兴趣。到目前为止，已探索的VQAH态仍然局限于磁性系统。本文利用低能有效模型和Floquet定理，提出了一种不同的机制来实现光照射下的异质双分子层中的Floquet VQAH态。然后，我们实现了这一建议，通过第一性原理计算在过渡金属二硫族化合物异质双层膜，它最初具有时间反演不变的谷量子自旋霍尔（VQSH）状态。通过照射圆偏振光，时间反转不变的VQSH态可以演化为VQAH态，表现为光学可切换拓扑自旋谷滤波器。这些发现不仅为实现无磁序的VQAH态提供了一个合理的方案，而且为设计拓扑自旋电子器件和谷电子器件开辟了一条诱人的道路。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall
Spin-valley polarized edge states and quantum anomalous Hall states controlled by side potential in 2D honeycomb lattices
本研究基于紧束缚方法探究侧势对含本征自旋轨道耦合的二维蜂窝晶格自旋谷电子性质的调控，发现可实现多种霍尔效应与自旋谷极化边缘态，且该绝缘态可用于制备完美自旋谷开关。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall
Observation of the quantum valley Hall state in ballistic graphene superlattices
在石墨烯超晶格中，体拓扑电流可以导致长程电荷中性流和狄拉克点附近的非局域电阻。这些现象的弹道版本从未被探索过。在这里，我们报告弹道石墨烯超晶格的输运性质。这使我们能够研究和利用巨大的非本地电阻与一个大的谷霍尔角没有磁场。在低温状态下，会发生一种新的物质状态的交叉，称为量子谷霍尔态（qVHS），它是没有磁场的量子霍尔态的模拟。此外，一个非本地的电阻平台，这意味着刚性的qVHS，出现作为磁场的函数，并观察到该平台的崩溃，这被认为是谷/赝自旋磁性的表现。
2018-05-30 cond-mat.mes-hall
Berry curvature and symmetry broken induced Hall effect in MoS2
反转对称性破缺和自旋轨道耦合导致了MoS2的谷和自旋霍尔效应。由于动量空间中的谷分离很大，谷指数被期望是鲁棒的。本文通过对MoS2的对称结构和自旋轨道耦合哈密顿量的分析，研究了由Berry曲率引起的MoS2的量子霍尔效应。最后给出了谷和自旋霍尔效应的表达式和粗略计算。
2018-03-13 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
Manifestation of the Exchange Enhancement of the Valley Splitting in the Quantum Hall Effect Regime
本文报道了一种新的硅金属氧化物半导体场效应晶体管在量子霍尔效应下的霍尔电阻R_{xy}的“下沉”效应。随着磁场的增加，霍尔电阻从朗道填充因子ν=6的平台直接移动到ν=4的平台，跳过ν=5的平台。然而，当填充因子接近ν=5时，霍尔电阻急剧“下降”到ν=5平台的特征值1/5（h/e^2），然后返回到1/4（h/e^2）。这被解释为当费米能级位于两个相邻的谷分裂朗道带的中间且扩展态的位置不对称时，谷分裂的振荡交换增强的表现。
2006-02-16 cond-mat.mes-hall
Spin-valley Hall transport induced by spontaneous symmetry breaking in half-filled zero Landau level of bilayer graphene
当手征对称性被破坏时出现的本征霍尔电导率是未来低能耗器件的核心，因为它可以产生非耗散电荷中性电流。即使对于中心对称的晶体材料，电子关联也会导致对称性破缺。然而，由这种自发对称性破缺引起的本征霍尔电导率产生非耗散电荷中性电流在实验上是难以捉摸的。在这里，我们报告固有的霍尔电导率和产生的非耗散电荷中性电流的自发反铁磁状态的零朗道水平的双层石墨烯，其中自旋和谷对比霍尔电导率已被理论预测。我们进行了非局域输运实验，发现了局域电阻和非局域电阻之间的立方标度关系，作为本征霍尔效应的有力证据。这种自发霍尔输运的观测是理解电子相关效应对非耗散输运的一个里程碑。我们的结果也铺平了一条道路，通过在这种对称性破缺状态下的自旋和谷的耦合与谷霍尔效应在非磁性石墨烯的自旋电流的发电。
2019-05-08 cond-mat.mes-hall
Magnetotransport properties of 8-Pmmn borophene: effects of Hall field and strain
多晶型的${\rm 8-Pmmn}$硼化物是一种各向异性的狄拉克材料，在两个谷处具有倾斜的狄拉克锥。狄拉克锥在两个谷处的倾斜方向相反，这在存在面内电场（霍尔场）的情况下通过谷依赖的朗道能级表现出来。朗道能级对谷指数的敏感性导致霍尔场存在下的谷极化磁输运性质，这与具有各向同性非倾斜狄拉克锥的单层石墨烯相反。利用线性响应理论计算了低温区的纵向电导率和霍尔电导率。给出了纵向电导率的解析近似形式，揭示了狄拉克锥的倾斜对纵向电导率振荡（Shubnikov-de Hass振荡）频率的影响。另一方面，霍尔电导率表现出类似石墨烯的平台，除了谷依赖台阶的出现，这完全归因于霍尔场诱导的提升谷简并在朗道能级。另一个值得注意的点是，如果真实磁场被应变诱导的伪磁场所取代，则电场失去其引起谷极化输运的能力。
2018-05-30 cond-mat.mes-hall
Observation of Valley Zeeman and Quantum Hall Effects at Q Valley of Few-Layer Transition Metal Disulfides
在少层（FL）过渡金属二硫属化物（TMDC）中，在层间相互作用的存在下，沿γ-K方向的导带能量向下移动，形成与三重旋转对称性和时间反演对称性相关的六个Q谷。在偶数层中，额外的反转对称性要求所有的状态都是Kramers简并的，而在奇数层中，固有的反转不对称性决定了Q谷是自旋谷耦合的。在这封信中，我们报告的传输特性的突出Shubnikov-de Hass（SdH）振荡的Q谷电子在FL过渡金属二硫化物（TMD），以及第一量子霍尔效应（QHE）在TMDC。我们的器件在低温下表现出双极场效应迁移率（FL WS 2约为16，000 cm 2 V-1 s-1，FL MoS 2约为10，500 cm 2 V-1 s-1）。在SdH振荡中，我们普遍观察到在所有奇数层TMD器件中的谷塞曼效应和在所有偶数层TMD器件中的自旋塞曼效应。
2015-10-31 cond-mat.mes-hall
Imaging the valley and orbital Hall effect in monolayer MoS2
材料的电子结构的拓扑性质被编码在它的Berry曲率中，这是一个与横向电导率密切相关的量。在反转对称性破缺的过渡金属二硫属化物中，非零的Berry曲率导致谷霍尔效应。在本文中，我们确定了一个以前未被认识到的后果贝里曲率在这些材料：一个电场引起的变化，在电子的电荷密度方向。我们使用第一性原理计算表明，测量电场诱导的电荷密度或局域态密度的变化在MoS $_2$中，可以用来测量其能量依赖的谷和轨道霍尔电导率。
2020-10-16 cond-mat.mes-hall
Valley Hall Effect and Nonlocal Transport in Strained Graphene
石墨烯经受高水平的剪切应变导致强的伪磁场，导致朗道能级的出现。在这里，我们表明，与适度的应变水平，石墨烯也可以维持一个经典的谷霍尔效应（VHE），可以在非局域传输测量检测。我们提供了一个理论的应变诱导VHE从量子玻尔兹曼方程。这使我们能够表明，平均超过短程杂质配置破坏谷之间的量子相干性，留下的弹性散射时间和谷间散射率作为唯一的参数表征输运理论。利用该理论，我们计算了扩散状态下霍尔栅器件的非局部电阻。我们的理论也适用于研究其他二维材料和范德华异质结构的（非局部）输运性质中的适度应变效应。
2016-11-20 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
Valley-isospin dependence of the quantum Hall effect in a graphene p-n junction
在高磁场条件下，我们计算了石墨烯纳米管中双极结的电导G，其中p掺杂和n掺杂区域的霍尔电导为2e^2/h。在没有谷间散射的情况下，结果G=（e^2/h）（1-cos φ）仅取决于两个相对边缘处的谷等自旋（=代表谷极化旋量的布洛赫矢量）之间的角度φ。在电导与费米能量的平台是不敏感的静电无序，而它是不稳定的，可能存在于锯齿形边界的dispersionless边缘状态。应变诱导矢量势通过旋转谷区的同位旋使电导平台向上或向下移动。
2007-06-27 cond-mat.mes-hall
Impact of novel electron-phonon coupling mechanisms on valley physics in two-dimensional materials
系统地研究了各种电声声子耦合机制对二维材料中谷区物理的影响。在静态应变极限下，我们发现狄拉克锥倾斜势和形变势具有相似的谷霍尔响应，因为它们属于同一普适类的赝自旋结构。然而，这种论点失败的耦合机制与位置相关的费米速度。对于各向同性的情况下，一个显着的谷霍尔效应发生附近的电荷中性类似的键长的变化，而对于各向异性的情况下，几何谷传输被抑制，类似于变形电位。间隙开放机制的非均匀应变被发现，完全抑制谷霍尔输运，即使应变的动力学。通过改变门电压，可以实现可调谐的声子辅助谷霍尔响应，这为谷声电子学的丰富现象和新功能铺平了道路。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall
AC/DC Spin and Valley Hall Effects in Silicene and Germanene
从理论上探讨了硅烯、锗烯等类似二维晶体的本征自旋电导率和谷霍尔电导率。特别注意的是给予的影响，内在的自旋轨道耦合，电子掺杂和类型的绝缘相的系统（即，拓扑绝缘体或带状绝缘体），其可以通过垂直电场来调谐。在有限频率下，可以控制特定自旋和谷标记的载流子流向的横向边缘，使得可以获得自旋和谷指数的特定组合的累积。流动的方向被发现是依赖于绝缘相的类型。霍尔电导率响应的幅度从与带间跃迁的开始相关联的某些入射光子频率处的DC值增强。分析结果的DC和有限频率的结果。
2013-06-19 cond-mat.mes-hall
Tunable Berry curvature, valley and spin Hall effect in Bilayer MoS$_2$
电子布洛赫带的手征性是层状二维材料许多有趣性质的原因。我们发现，在过渡金属二硫属化物（TMDC）的双层，不像在几层石墨烯和单层TMDC，层内和层间的耦合提供了重要的贡献的贝里曲率的$K$和$-K$谷的布里渊区。层间的贡献导致的Berry曲率的堆叠依赖性，我们指出常用的3R型和2H型双层膜之间的差异。由于层间的贡献，Berry曲率在双栅极器件中变得高度可调。我们研究了谷霍尔效应和自旋霍尔效应与堆叠类型和外电场的关系。虽然谷和自旋霍尔电导率没有量子化，在MoS $_2$ 2H双层，他们可能会改变符号作为外部电场的函数，这是让人想起的晶格陈氏绝缘体的行为。
2018-07-05 cond-mat.mes-hall
Valley Hall Viscosity in Gapped Graphene with and without a Magnetic Field
Kavli Institute for Theoretical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学 Kavli理论科学研究所）；Center for Spintronics Research Network, Keio University（庆应义塾大学自旋电子学研究网络中心）；Department of Physics, Nagoya University（名古屋大学物理学系）；Department of Physics, Kyoto University（京都大学物理学系）；Institute of Solid State Physics, University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；CAS Center for Excellence in Topological Quantum Computation, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学 中科院拓扑量子计算卓越创新中心）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所 新兴物质科学中心）；Advanced Science Research Center, Japan Atomic Energy Agency（日本原子力研究机构 先进科学研究中心）
该研究针对带隙石墨烯，构建静态非均匀电场相关的粘弹性响应，对比应变响应，分析有无磁场下霍尔粘度的特征，关联谷依赖粘弹性与带隙狄拉克材料电磁响应，明确谷霍尔粘度产生条件。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall
Tunable and giant valley-selective Hall effect in gapped bilayer graphene
贝里曲率类似于磁场，但在动量空间中，并且通常存在于具有非平凡量子几何的材料中。它赋予布洛赫电子横向反常速度，即使在没有磁场的情况下也能产生类霍尔电流。我们报道了原位可调谐的谷选择性霍尔效应（VSHE）的直接观测，其中反转对称性，从而电子的几何相位，是由一个面外电场控制。我们使用高品质的双层石墨烯与固有的和可调的带隙，照射圆偏振的中红外线，并确认所观察到的霍尔电压产生的光诱导谷人口。与二硫化钼相比，我们发现的数量级更大的VSHE，由于带隙的Berry曲率的逆缩放。通过对谷选择性霍尔电导的监测，研究了带隙对Berry曲率的影响。这种VSHE的原位操作为拓扑和量子几何光电器件铺平了道路，例如更鲁棒的开关和检测器。
2022-04-20 cond-mat.mes-hall
Valley-Polarized Quantum Anomalous Hall Phase in Bilayer Graphene with Layer-Dependent Proximity Effects
在二维系统中实现某些拓扑相依赖于共同结合自旋轨道和磁交换相互作用的挑战。在这里，我们预测的形成和控制的一个完全谷极化的量子反常霍尔效应在双层石墨烯，通过分别印记自旋轨道和磁性邻近效应在不同的层。这导致导带和价带的自旋分裂不同，从而在单个狄拉克锥处产生拓扑能隙。拓扑相位可以由栅极电压控制，并通过反转交换相互作用的符号在谷之间切换。通过对无序系统的量子输运计算，证明了谷极化边缘态的手征性和弹性。我们的研究结果提供了一个很有前途的路线，工程师的拓扑相，可以使低功耗电子设备和valleytronic应用。
2021-10-22 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
