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
Superior valley polarization and coherence of 2s excitons in monolayer WSe2
我们报告的2s激子辐射发射的实验观察单层钨二硒化物，使六方氮化硼保护的高品质样品。2s发光是高度鲁棒的，并且持续高达150 K，为操纵谷自由度提供了新的量子实体。值得注意的是，在类似的实验条件下，2s激子显示出优于1 s的谷极化和相干性。这一观察结果提供了证据表明，库仑交换相互作用驱动的谷去极化过程，Maialle-Silva-Sham机制，在单层过渡金属二硫属化物的谷激子中起着重要作用。
2017-12-08 cond-mat.mes-hall
Long valley lifetime of free carriers in monolayer WSe2
过渡金属双硫族化合物（TMD）单层膜具有谷自由度、巨自旋轨道耦合和自旋谷锁定等特点。这些奇异的性质激发了人们探索其在概念自旋电子学、谷电子学和量子计算中潜在应用的努力。在所有奇异方向中，自旋和/或谷极化的长寿命是关键的。目前的谷动力学研究主要集中在带边激子的光学响应，由于增强的库仑相互作用在二维。自由载流子的谷寿命仍不明确。在这项工作中，我们使用时间分辨克尔旋转光谱探测单层钨二硒化物中激子和自由载流子的谷动力学。自由载流子的谷寿命在70 K时约为2 ns，比激子的约2 ps长约3个数量级。自由载流子谷寿命的延长证明了交换作用在光激发中占主导地位。泵浦-探测光谱还揭示了单层WSe 2中的激子结合能为0.60 eV。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall
The valley Zeeman effect in inter- and intra-valley trions in monolayer WSe$_2$
单层过渡金属二硫属化物（TMD）利用电子自旋和谷赝自旋的组合，为未来的信息处理应用提供了巨大的希望。这种独特的自旋系统导致观察到谷塞曼效应的中性和带电激子共振下施加磁场。然而，报道的三离子谷塞曼分裂值在研究中仍然高度不一致。在这里，我们利用高品质的hBN封装单层WSe $_2$，使谷间和谷内trion光致发光的同时测量。我们发现每个trion态的谷塞曼分裂只能用三个不同的g因子的组合来描述，一个来自激子样的谷塞曼效应，另外两个是trion特异的，与过量电子的反冲有关的g因子。这个复杂的图像明显超出了中性激子的谷塞曼效应，并且消除了围绕钨基TMD单层中的Trions的磁光响应的不确定性。
2018-11-21 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
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
Exciton-to-trion conversion as a control mechanism for valley polarization in room-temperature monolayer WS$_\text{2}$
过渡金属二硫属化物（TMD）单层是在其能带结构中具有两个谷的二维半导体，可以使用圆偏振光选择性地寻址。它们的光致发光光谱的特征在于中性和带电激子（trions），它们形成由净电荷密度控制的化学平衡。在这里，我们使用化学掺杂驱动激子转换成trions在$\text{WS}_{2}$单分子膜在室温下，并通过谷选择性光激发下的光致发光测量研究由此产生的谷偏振。我们表明，掺杂导致的排放成为主导的trions与快速非辐射复合相关的强烈的谷极化。同时，掺杂导致强烈猝灭，但高度谷极化激子发射由于增强转换成trions。速率方程模型解释了掺杂控制的激子-trion平衡方面观察到的谷极化。我们的研究结果揭示了激子-激子转换对单层TMD谷极化的重要作用。
2020-07-20 cond-mat.mes-hall
Enhanced valley splitting in monolayer WSe2 due to magnetic exchange field
利用谷自由度来存储和处理信息为未来电子学提供了一种新的范式。具有破缺反转对称性的单层过渡金属二硫属化物（TMDC）具有两个简并但不等价的谷，通过光的螺旋度为谷控制提供了独特的机会。最近已经证明了通过塞曼分裂来提升谷简并度，这可以通过磁场来实现谷控制。然而，实现的谷分裂是适度的，（~ 0.2 meV/T）。在这里，我们表现出极大的增强谷分裂单层WSe 2，利用铁磁EuS衬底的界面磁交换场（MEF）。谷分裂为2.5毫电子伏的证明在1 T的磁反射测量。此外，分裂遵循EuS的磁化，MEF的标志。利用磁绝缘体的MEF可以在TMDC中诱导磁有序以及谷和自旋极化，这可以实现谷电子和量子计算应用。
2016-10-16 cond-mat.mes-hall
Trion Valley Coherence in Monolayer Semiconductors
谷电子学的新兴领域旨在利用布洛赫带极值附近电子的谷赝自旋作为信息载体。最近的实验表明，在单层过渡金属二硫属化物（TMD）的激子谷相干性（电子-空穴对的叠加在相对的山谷）的光学产生和操纵提供了一个关键的一步，控制这个量子自由度。在TMD中的带电激子（trion）是一个有趣的替代中性激子控制谷赝自旋，因为它的自发复合寿命长，其强大的谷极化，和它的耦合到剩余的电子自旋。然而，由于在光谱上访问它的实验挑战，Trion谷相干性尚未被探索。在这项工作中，我们采用超快的二维相干光谱共振产生和检测的单层MoSe $_2$中的trion谷相干证明它持续了几百飞秒。我们的结论是，基本机制限制trion谷相干性是根本不同的那些适用于激子谷相干性。基于这些观察结果，我们提出了延长二维材料谷相干时间的可能策略。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall
Breaking of valley degeneracy by magnetic field in monolayer MoSe2
利用偏振分辨光致发光光谱研究了背栅单层MoSe $_2$器件中面外磁场对谷简并的破坏。我们观察到一个线性分裂的$-0.22 \frac{\text{meV}}{\text{T}}$之间的发光峰能量在$σ_{+}$和$σ_{-}$发射中性和带电激子。单层MoSe $_2$的光学选择规则将光子旋向耦合到激子谷的自由度上，因此这种分裂表现为谷简并破缺。此外，我们发现，发光旋向性可以控制与磁场，在一定程度上取决于背栅电压。因此，施加的磁场提供了用于控制谷自由度的有效策略。
2014-10-09 cond-mat.mes-hall
Spin- and valley-dependent transports through ferromagnetic 8-pmmn borophene monolayer
研究8-pmmn硼烯单层n-p-n结的自旋与谷输运，利用交换磁场和门电压实现可控的完美自旋、谷过滤。
2023-09-29 cond-mat.mes-hall
Valley entanglement of excitons in monolayers of transition-metal dichalcogenides
我们发现，激子和自由载流子在K和K'谷的过渡金属二硫属化物单分子膜可以纠缠相对于其谷自由度通过吸收线性偏振单光子。这种效应不需要K和K'激子之间的任何相互作用，这与通过量子系统之间的耦合介导的传统纠缠机制（例如，非线性光学相互作用中的光子纠缠）。激子和自由载流子的谷纠缠可以通过测量它们的光致发光的偏振或在所施加的面内DC偏压下的光电流的波动来验证。
2015-03-21 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 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
Valley pseudospin relaxation of charged excitons in monolayer MoTe$_2$
磁场诱导的塞曼效应在单层半导体过渡金属二硫属化物的布里渊区的K $^+$和K $^-$点处的两个谷之间引入分裂。因此，光致发光信号表现出场依赖的圆偏振度。我们提出了一个全面的研究，这种效果的情况下，一个trion在单层MoTe $_2$，表明，虽然时间积分的数据使我们能够推导出的trion状态的g-因子，这样的分析不能证实的时间分辨实验中揭示的时间尺度。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall
Strain-driven valley states and phase transitions in Janus VSiGeN4 monolayer
拓扑与谷自由度的相互作用因其能实现新的现象和应用而引起人们的广泛兴趣。基于第一性原理计算，我们研究了单层铁谷材料Janus VSiGeN4中的内禀谷极化量子反常霍尔效应，其边缘态为手征自旋谷锁定.此外，小的拉伸或压缩应变可以驱动材料从谷极化量子反常霍尔态到半谷金属态的相变。随着应变的增加，材料转变为具有谷反常霍尔效应的铁谷半导体。相变的起因是Vd轨道在K谷处的能带反转.此外，我们还发现相变导致了Berry曲率的符号反转，并在不同的谷态引起了不同的偏振光吸收。我们的工作为拓扑学、自旋电子学和谷电子学之间的相互作用的实际应用和实验探索提供了理想的材料平台。
2022-06-02 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
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
Valley spin-acoustic resonance in MoS${\bf _2}$ monolayers
单层MoS $_2$的能带结构由自旋分裂的子带组成，这是由于反转对称性破缺和强自旋轨道耦合的共同存在。在导带中，自旋-谷耦合子带在有限动量处相互交叉，它们是谷简并的。当暴露于声表面波时，应变诱导的有效磁场会在子带交叉点附近引起自旋分裂子带之间的自旋翻转跃迁，从而产生自旋声共振和声电电流.外加磁场破坏了谷简并性，导致声表面波吸收和声电流中自旋声共振的谷选择性分裂。
2022-06-23 cond-mat.mes-hall
Gate-controlled valley transport and Goos-Hänchen effect in monolayer WS$_2$
基于类Dirac-like哈密顿量和相干散射理论，研究了栅控单层WS $_2$中透射电子和反射电子的自旋谷输运和类Goos-Hänchen（GHL）效应.我们的研究结果表明，自旋极化电子的横向位移是强烈依赖于门控区的宽度，可以是积极的或消极的克莱因隧道和经典运动制度。当电子入射角接近临界角时，共振位置处的横向位移绝对值会显著增大。与透射电子的时间反演对称性相反，反射光束的GHL位移在自旋和谷的同时互换下不是不变的，表明WS $_2$单层上的可调势垒引起的自旋-谷对称性的缺乏。我们的研究结果提供了证据，通过调整电子的入射角的纳米电子器件的基础上，单层过渡金属二硫属化物的电子控制谷过滤和谷分束。
2017-01-24 cond-mat.mes-hall
Valley depolarization in monolayer WSe2
本文系统地研究了WSe_2单层膜在不同温度、不同激发能和不同激子密度下的圆极化特性。实验证实WSe 2的谷去极化是由谷间电子-空穴交换相互作用决定的。更重要的是，观察到了谷圆极化率与激发功率密度的非单调关系，为激子谷间散射率与激发激子密度的非单调关系提供了实验依据。我们的实验观察的物理起源已被提出，这是在类比的D 'yakonov-Perel'机制，是在传统的GaAs量子阱系统的操作。我们的实验结果对于理解原子薄过渡金属双硫族化合物的谷赝自旋弛豫具有重要意义。
2015-03-11 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
Valley Zeeman Effect in Elementary Optical Excitations of a Monolayer WSe2
诸如WSe $_2$的过渡金属二硫属化物（TMD）的单层是二维（2D）直接带隙谷半导体，其具有反转对称性破缺的有效蜂窝晶格结构。布里渊区中的不等价谷可以使用圆偏振光场选择性地解决，这表明磁光测量和操纵谷赝自旋自由度的可能性。在这里，我们报告这样的实验，证明谷塞曼效应-强烈各向异性提升的简并的谷赝自旋自由度使用外部磁场。虽然使用激子跃迁测量的谷分裂与导带和价带轨道磁矩的差异是一致的，但trion跃迁表现出意想不到的大谷塞曼效应，这无法使用独立的电子-空穴图片来理解。相反，我们找到了一个解释，使用最近预测的大Berry曲率和相关的磁矩的电子-空穴交换相互作用修改trion色散。我们的结果提高了在单层TMD中观察到光激发诱导的谷霍尔效应或在微腔中观察到光子与trion激发强耦合的拓扑态的可能性。
2014-07-09 cond-mat.mes-hall
Valley dynamics probed through charged and neutral exciton emission in monolayer WSe2
单层过渡金属二硫属化物如WSe2和MoS2的光学带间跃迁受手性选择规则支配。这允许在动量空间中的特定K谷中有效地光学初始化电子。在这里，我们探测谷动态单层WSe 2通过监测分离的中性激子（束缚电子空穴对）和带电激子（trions）在光致发光的发射和极化动力学。中性激子光致发光强度的衰减时间约为4ps，而trion发射发生在几十ps以上。在达到约20%的稳定极化之前，trion极化动力学在几十ps内显示出部分的快速初始衰减，可以推断出典型的谷极化衰减时间大于1ns。这是稳定的、光学初始化的谷偏振的清晰特征。
2014-02-24 cond-mat.mes-hall
Detection of thermodynamic "valley noise" in monolayer semiconductors: access to intrinsic valley relaxation timescales
与电荷和自旋自由度一起，许多新的2D材料还允许信息在电子的谷自由度中编码-也就是说，特别是在材料的布里渊区中的动量状态。鉴于未来几代基于谷的（光）电子技术，谷之间的散射和弛豫的固有时间尺度，因此代表感兴趣的基本参数。在这里，我们介绍并展示了一个完全被动的，基于噪声的方法，探索原子薄过渡金属二硫族化物（TMD）半导体的内在谷动力学。利用单分子层TMD中谷区特有的光学选择规则，在严格的热平衡条件下，利用光学法拉第旋转来探测驻留载流子费米海中谷区极化的随机热力学涨落.这种自发的“谷噪声”的频谱揭示了狭窄的洛伦兹线形，因此长指数衰减的固有谷弛豫。此外，谷噪声信号示出验证传统的（微扰）泵浦探测测量的弛豫时间和光谱依赖性。这些结果提供了一个可行的路线走向定量测量的内在谷动态，从任何外部扰动，泵浦，或激励。
2018-08-03 cond-mat.mes-hall
Magnetic Control of Valley Pseudospin in Monolayer WSe2
动量空间中能带的局部能量极值或谷，可以赋予固体中的电子除了真实自旋之外的伪自旋。在过渡金属二硫属化物中，这种谷赝自旋与真实自旋一样，与磁矩相关，磁矩是谷依赖圆二色性的基础，该圆二色性允许谷偏振、谷间量子相干性和谷霍尔效应的光学产生。然而，磁操纵谷赝自旋通过这个磁矩，类似于什么是可能的与真正的自旋，还没有被证明。在这里，我们报告观察谷塞曼分裂和磁调谐的激子谷赝自旋的偏振和相干性，通过执行极化分辨磁光致发光单层WSe 2。我们的测量结果揭示了原子轨道和晶格贡献的谷轨道磁矩，演示了从一个确切的大规模狄拉克费米子模型的带边的偏差在山谷中，并揭示了一个显着的差异中性和带电的谷激子的磁响应这是由于强交换相互作用的激子谱的重整化解释。
2014-07-09 cond-mat.mes-hall
Observation of macroscopic valley-polarized monolayer exciton-polaritons at room temperature
在这封信中，我们解决的手征性质的谷激子极化激元在单层的WS 2在政权的强轻物质耦合与塔姆等离子体共振。我们观察到，谷极化，这体现在发射的光致发光的圆偏振，强烈增强相比，裸露的WS 2单层，甚至可以观察到在非共振激发下，在环境条件下。我们研究了激子-极化激元的弛豫和衰减动力学，并提出了一个微观模型来解释作为亮态和暗态的相互作用，电子-空穴交换相互作用和线性偏振分裂固有的微腔的波矢量依赖的谷去极化。
2017-08-01 cond-mat.mes-hall
Valley-spin polarized Landau levels in a monolayer semiconductor
过渡金属双硫族化合物（TMD）中的电子同时具有谷自由度和自旋自由度。这些内部量子自由度为探索新的物理现象以及电子学和光子学应用提供了理想的实验室。谷和自旋相关的光学和电学性质，起源于Berry曲率效应，最近已被证明。这样的Berry曲率效应，连同强的自旋-轨道相互作用，可以在垂直磁场下进一步产生非常规的朗道能级（LL），其支持量子霍尔机制中的谷和自旋极化手征边缘态。然而，独特的LL结构尚未在TMD中得到证实。在这里，我们报告的观察充分谷和自旋极化的LL在高品质的WSe 2单层实现使用范德华异质结器件平台。手持分辨光学反射光谱已被应用于探测在个别山谷间LL过渡。当地办事处的结构已经建成。还观察到由强库仑相互作用驱动的掺杂诱导的质量重整化。我们的结果为研究非常规LL物理和单层TMD中的量子霍尔效应打开了大门。
2017-02-18 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
Direct Measurement of Exciton Valley Coherence in Monolayer WSe$_2$
在晶体中，动量空间中的能带极值可以通过它们的谷指数来识别。与谷赝自旋指数相关的内部量子自由度可以充当类似于电子电荷或自旋的有用信息载体。近年来，随着石墨烯和过渡金属二硫属化物等原子级薄材料的发现，人们对谷电子学的兴趣又恢复了。然而，谷相干时间，操纵谷赝自旋的关键量，从来没有在任何材料中测量。在这项工作中，我们使用一系列的激光脉冲共振产生的激子（库仑束缚的电子-空穴对）在单层WSe $_2$的相对谷的相干叠加。所施加的谷相干性持续约100飞秒。我们认为，电子-空穴交换相互作用提供了一个重要的退相干机制，除了激子布居衰减。我们的工作提供了关键的洞察力的要求和战略的光学操纵的谷赝自旋未来valleytronics的应用。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall
Room temperature interlayer exciton valley polarization and valley Hall effect
对于单层过渡金属硫属化物（TMD），Berry曲率可以将不同谷区的电子和激子驱动到相反的方向，作为谷区相关的有效磁场。除了单层TMD之外，范德华异质结构为新兴的谷物理和具有优异物理特性的器件提供了有吸引力的平台。TMD异质结构中的层间激子与单层层内激子相比具有较长的谷寿命。本文报道了室温下MoS_2/WSe_2的层间激子谷极化和谷霍尔效应。利用偏振相关的光致发光谱，观察到了不同谷指数的激子的分离。激子分离垂直于它们的输运方向。谷霍尔效应的间接激子是持续的，即使在室温下，与低温在以前的实验中的单层TMD。间接激子谷极化和谷霍尔效应的室温演示为基于TMD异质结构的光谷电子器件的发展开辟了新的前景。
2019-04-22 cond-mat.mes-hall
Valley polarization of exciton-polaritons in monolayer WSe2 in a tunable microcavity
过渡金属双硫族化合物单层膜具有很强的激子共振，是研究光-物质相互作用的一个非常有趣和通用的平台。在这项工作中，我们报告了一个强耦合制度的激子在单层WSe 2和光子限制在一个开放的，电压可调的电介质微腔。我们的系统的可调谐性，使我们能够扩展激子极化激元状态在很宽的能量范围内，特别是，使激子组件的较低的极化激元模式到共振与其他激子在单层WSe 2过渡。通过选择性激发自旋极化激子-极化激元，我们证明了当下支极化激元与单层WSe_2中的亮trion态共振时的谷极化和当它们与暗trion态共振时的谷去极化.
2018-09-25 cond-mat.mes-hall
Strongly interaction-enhanced valley magnetic response in monolayer WSe2
电子之间的库仑相互作用是固体磁性的核心。与传统的二维体系不同，单层过渡金属二硫属化物（TMD）中的电子通过自旋-轨道相互作用具有耦合的自旋自由度和谷自由度。电子也强烈的相互作用，即使在高密度的制度，因为在两个维度和一个大的带质量弱的介电屏蔽。这些特性的结合为探索二维电子液体中的自旋和谷磁性提供了一个独特的平台。在这里，我们报告了一个非线性谷塞曼效应的磁光致发光光谱的观察，相关的激子g因子在单层WSe 2的四倍以上的增强。当费米能级穿过自旋分裂的上导带时，对应于自旋谷简并度从2到4的变化，会发生这种效应。随着样品温度的降低，增强增加，没有显示出饱和的迹象。我们的结果表明，丰富的多体基态的可能性，在单层TMD与多个内部自由度。
2017-05-02 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
Proximity induced spin-valley polarization in silicene/germanene on F-doped WS$_2$
硅烯和锗烯是谷电子领域的关键材料。然而，与基板的相互作用，这是必要的支持电子活性介质，成为一个主要的障碍。在目前的工作中，我们提出了一种基板（F-掺杂WS $_2$），避免了不利的影响，并在同一时间引起所需的谷极化，因此，没有进一步的步骤是需要为此目的。这种行为是由硅烯/锗烯上的邻近效应解释的，如第一性原理计算所示。由于WS $_2$的存在而破坏的反转对称性在硅烯/锗烯中打开了大量的带隙。WS $_2$的F掺杂导致自旋极化，其与邻近增强的自旋轨道耦合结合，产生相当大的自旋谷极化。
2017-01-13 cond-mat.mes-hall
Electrical manipulation of valley-qubit and valley geometric phase in lateral monolayer heterostructures
本研究针对单层MoS₂/WS₂横向结栅极量子点中的谷同位旋固态量子比特，提出全电泵浦及非阿贝尔谷贝里相位两种操控方案，通过紧束缚含时薛定谔-泊松方程求解验证，为可扩展谷量子比特架构提供新路径。
2024-08-19 cond-mat.mes-hall
Valley-spin polarization at zero magnetic field induced by strong hole-hole interactions in monolayer WSe$_2$
通过静电限制将单层二硒化钨降至1D，证明自旋-谷锁定与强空穴-空穴相互作用可在零磁场下产生自旋-谷极化的铁磁态，且可通过全局背栅极调控，为谷电子学应用提供了稳健的谷极化系统。
2024-10-15 cond-mat.mes-hall
Strain-engineering of Berry curvature dipole and valley magnetization in monolayer MoS$_2$
贝里曲率偶极子是一个物理量，它被认为可以在一系列固态系统中产生各种量子几何现象。单层过渡金属双硫族化合物提供了一个特殊的平台，调制和研究Berry曲率偶极子通过应变。在这里，我们从理论上证明和实验验证单层MoS $_\rm{2}$的谷轨道磁化的产生作为响应面内电场由于Berry曲率偶极子。测量的谷轨道磁化强度与计算的Berry曲率偶极子显示出很好的一致性，可以通过应变的大小和方向来控制。我们的结果表明，Berry曲率偶极子作为一个有效的磁场载流系统，提供了一种新的途径产生磁化。
2019-07-02 cond-mat.mes-hall
Enhancing the thermoelectric performance of a HfS2 monolayer through valley engineering
采用第一性原理计算结合玻尔兹曼输运理论研究了二维HfS2单层膜的电子、声子和热电性质. HfS2单层的能带谷可以通过施加双轴应变来有效地调节。塞贝克系数和因此的峰值的功率因数（与弛豫时间插入）增加时，带谷的简并增加的应变。当不施加应变时，HfS2单层是一种优良的n型热电材料，而p型掺杂的HfS2单层的热电性能较差。在6%的拉伸应变下，p型掺杂体系的室温ZT值达到3.67，是未拉伸体系的5倍。p型掺杂和n型掺杂的更平衡的ZT值有利于热电模块的p型腿和n型腿两者的制造。研究结果表明，通过应变的方法对HfS2单层膜进行谷区工程，可以大大提高HfS2单层膜的热电性能。
2016-08-19 cond-mat.mes-hall
Perfect valley filter based on topological phase in disordered $\rm{Sb}$ Monolayer Heterostructure
在$\rm{LaFeO_3}$衬底上外延生长的氢化$\rm{Sb}$单层膜是一种具有量子自旋-量子反常霍尔（QS-QAH）态的新型二维材料。对于由$\rm{Sb}$单层带形成的器件，属于单个谷的QAH边缘态位于带的相对边缘。另一方面，QSH边缘态属于另一个谷，并且分布在同一边缘的一个非常狭窄的区域中。在本文中，我们发现这种材料可以用来制作理想的谷值滤波器。采用散射矩阵法和格林函数法，计算了存在Anderson无序、边缘缺陷和边缘变形时，局域电流的谷分辨输运和空间分布。数值计算结果表明，在上述三种中等强度的无序存在下，载流子可以无耗散地流动，并具有近乎完美的谷极化。此外，当器件变得更长时，传输电流不会降低，而谷值滤波器工作得更好。其原因是无序破坏了QSH边缘态，而谷极化的QAH边缘态却能很好地保持。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall
Realization of valley-spin polarized current via parametric pump in monolayer $\rm MoS_2$
单层$MoS_2$是一种典型的具有谷自旋锁定价带的谷电子材料。我们数值研究了绝热电子抽运下单层$\rm MoS_2$中的谷自旋极化电流。通过引入交换场来打破单层$MoS_2$的能量简并性，使其价带的顶部被谷自旋极化，并可被交换场调谐。通过在相应的区域施加不同的交换场，构造了具有上自旋极化的左引线、下自旋极化的右引线和未调谐的中心区域的器件。然后，当周期性地改变两个泵浦电位时，在左右引线中同时产生等量的具有相反谷自旋极化的泵浦电流。数值结果表明，泵浦势之间的相位差可以改变泵浦电流的方向，从而改变泵浦电流的极化。结果表明，在谷自旋锁定能窗内，泵浦电流呈现共振行为，该行为强烈依赖于系统尺寸，在一定的系统长度下，泵浦电流会增强到共振电流峰值.更重要的是，泵浦电流作为系统长度的函数周期性振荡，这与传输的振荡密切相关。还详细讨论了系统的其他参数，如抽运振幅、静电势等对系统的影响。
2023-01-27 cond-mat.mes-hall
Valley coherent exciton-polaritons in a monolayer semiconductor
二维过渡金属二硫属化物（TMD）半导体提供了使用偏振光访问电子谷自由度的独特可能性，从而为远距离系统之间的谷信息传递开辟了道路。具有明确定义的谷指数（或谷赝自旋）的激子以及激子谷态的叠加可以分别用具有圆偏振和线偏振的光产生。然而，所产生的激子具有短的寿命（ps），并且还受到电子-空穴交换相互作用的影响，导致谷赝自旋和相干性的快速弛豫。在这里，我们表明，这些过程的控制，可以通过嵌入单层的WSe $_2$在光学微腔中，其中部分光部分物质激子极化激元形成在强的光-物质耦合制度。我们证明了谷相干极化激元种群的光学初始化，表现出发光的线性偏振度高达3倍以上的激子。我们进一步控制的极化激元谷相干性的演变，使用法拉第磁场旋转谷赝自旋的角度定义的激子腔模失谐，这超过了裸激子的旋转角。这项工作提供了独特的见解，在TMD的退相干机制，并展示了潜在的工程谷赝自旋动力学在单层半导体嵌入光子结构。
2018-04-24 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
Exciton Valley Dynamics probed by Kerr Rotation in WSe2 Monolayers
实验研究了WSe $_2$单分子膜中的抽运-探测克尔旋转动力学。这产生了激子谷去极化时间$τ_v$的直接测量。在T=4K时，我们发现了$τ_v\approx 6$ ps，这是由于明亮激子中强的电子-空穴库仑交换相互作用而产生的快速弛豫时间。随着晶格温度的升高，激子谷退极化时间显著缩短，$τ_v$在125 K时仅为1.5ps。的温度依赖性很好地解释了发达的理论，考虑到交换相互作用和快速激子散射时间的短程电位。
2014-07-22 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
Valley-selective exciton bistability in a suspended monolayer semiconductor
我们证明了强大的功率和波长依赖的光学双稳态WSe 2的激子共振附近的完全悬浮单分子膜。在强度为10^3 W/cm ^2的连续波光激发下实现了双稳态。所观察到的双稳态是源于光热机制，它提供了光学非线性和被动反馈，光学双稳态的两个基本要素。在有限的磁场下，激子双稳性变得依赖于螺旋度，这使得光的可重复开关纯粹由其偏振。
2018-03-12 cond-mat.mes-hall
Valley qubit in gated MoS$_2$ monolayer quantum dot
本研究的目的是设计一种纳米器件，基于MoS $_2$单层，在定义明确的谷量子位上执行操作。我们展示了如何将电子限制在单层内的门诱导量子点中，并对其谷自由度进行非操作。通过施加到局部栅极的振荡电压调制限制电位，所有操作都是电性地进行的。这种量子点结构被逼真地建模。通过这些模拟，我们研究了实现谷量子比特的可能性，类似于自旋量子比特的实现。我们准确地模拟内的潜在的纳米器件占适当的边界条件的栅极和空间相关的材料介电常数通过求解广义泊松方程。系统的时间演化得到了现实的自洽泊松-薛定谔紧束缚计算的支持。紧束缚的计算进一步证实了有效连续模型内的模拟。
2018-05-23 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
Microsecond Valley Lifetime of Defect-Bound Excitons in Monolayer WSe$_2$
在原子薄的二维半导体中，如过渡金属二硫属化物（TMD），控制缺陷的密度和类型有望成为工程轻物质相互作用的有效方法。我们表明，电子束照射是一个简单的工具，用于选择性地引入缺陷束缚激子状态与硫属元素空位在TMD。我们的第一性原理计算和单层WSe 2的时间分辨光谱测量表明，这些缺陷束缚激子表现出特殊的光学性质，包括复合寿命接近200 ns和谷寿命长于1 $μ$ s。通过电子辐照设计晶格的能力为定制用于光子学、量子光学和谷电子学应用的TMD的光学响应提供了新的方法。
2018-07-10 cond-mat.mes-hall
Valley-selective chiral phonon replicas of dark excitons and trions in monolayer WSe2
我们观察到一组三个副本发光峰在21.4毫电子伏以下的暗激子，负和正暗trions（或激子极化子）在单层WSe 2。复制红移能量与带心E”模光学声子的能量相匹配。声子副本表现出平行的栅极依赖性和相同的g因子的暗激子状态，但遵循亮激子状态的谷选择规则。暗态在面内方向表现出面外跃迁偶极和谷独立的线偏振发射，而其声子副本在面外方向表现出面内跃迁偶极和谷依赖的圆偏振发射.我们的结果和对称性分析表明，K谷暗激子衰减为左手手征声子和右手光子，而K '谷暗激子衰减为右手手征声子和左手光子.这种手征声子副本的谷选择规则可以用来识别暗激子态的谷，并探索它们与声子的手征相互作用。
2019-10-25 cond-mat.mes-hall
Excitonic valley effects in monolayer WS$_2$ under high magnetic fields
过渡金属二硫属化物可以很容易地制成原子级薄片，表现出光学散射和读出这些2D半导体中存在的极其稳定的激子准粒子的谷赝自旋的可能性。在这里，我们研究了一个单层的二硫化钨在高磁场高达30\，T通过光致发光光谱在低温下。谷简并解除所有的光学功能，特别是激子，单重态和三重态三重态，我们分别确定的g因子。虽然观察到的激子和trion共振的抗磁位移给我们洞察到这些准粒子的实空间扩展，磁场引起的谷极化效应揭示了激子和trion的色散关系在倒易空间。三重态谷极化的场依赖性与预测的三重态分裂成单重态和三重态构型是一致的。
2016-12-09 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
