Electric-filed tuned anomalous valley Hall effect in A-type hexagonal antiferromagnetic monolayer
本文提出利用面外电场破坏A型六角反铁磁单层的PT对称性以产生并调控自旋劈裂，并通过Cr2CH2的第一性原理计算验证了层锁定反常谷霍尔效应。
2023-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Concept of the half-valley-metal and quantum anomalous valley Hall effect
谷是电子能带结构在动量空间的能量极值，被认为是电子除了电荷和自旋之外的一个新的自由度。对谷自由度的研究形成了凝聚态物理的一个新兴领域，即谷电子学。谷电子学的发展与以自旋自由度为中心的自旋电子学的发展相一致。在这里，在类比半金属自旋电子学中的一个自旋通道是导电的，而另一个是绝缘的，我们提出了半谷金属的概念，其中传导电子本质上是100%的谷极化，以及100%的自旋极化，即使考虑自旋轨道相互作用。结合第一性原理计算和双带kp模型，阐明了半谷金属形成的物理机制。以具有强交换作用的铁谷H-FeCl_2单分子膜为例，我们发现强电子关联效应可以诱导铁谷到半谷-金属的转变。由于谷依赖的光学选择规则，这样的系统对于例如，左旋偏振光，而右旋偏振光将被反射，这反过来又可以用作检测半谷金属态的关键方法。此外，我们还发现，在这样得到的半谷金属态，导电谷演示狄拉克锥状的线性能量色散。有趣的是，随着关联效应的增加，系统又变得绝缘，所有的谷都遵循相同的光学选择规则。我们证实了在这种特殊情况下，由单自旋组成的价带具有非零的陈氏数，从而出现了本征量子反常谷霍尔效应。我们的研究结果打开了一个有吸引力的路线走向功能的2D材料设计的valleytronics。
2020-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Valley-related multiple Hall effect in single-layer VSi2P4
具有谷相关多重霍尔效应的2D材料在探索新现象和应用方面既具有根本的吸引力，又具有实际的吸引力，但迄今为止在很大程度上被忽视了。在这里，使用第一性原理计算，我们提出了谷相关的多重霍尔效应可以存在于单层VSi 2P 4。我们确定单层VSi2P4作为铁磁半导体与面外磁化和谷物理。由于反转对称破缺和时间反演对称破缺的共同作用，单层VSi 2 P4中出现了奇异的自发谷极化，从而有利于反常谷霍尔效应的观察。此外，在外部应变下，单层VSi 2 P4的能带反转可以仅在其中一个谷处发生，从而实现了长期寻求的谷极化量子反常霍尔效应，同时反常谷霍尔效应被很好地保留。我们的工作不仅丰富了谷相关多重霍尔效应的研究，而且为探索谷极化量子反常霍尔效应开辟了一条新的途径。
2021-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crystal valley Hall effect
本文通过对称性分析和第一性原理计算，首次在二维交变磁材料Fe₂WSe₄和Fe₂WS₄中实现无时间反演对称性的晶体谷霍尔效应，并揭示其压磁效应及拓扑相变，为谷电子学和交变磁拓扑研究开辟新方向。
2025-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Valley Hall Effect
提出一种非线性机制，在同时具有反演和时间反演对称性的系统中，通过电场修正贝里曲率产生二阶谷霍尔电流，并在应变石墨烯和有机半导体中验证，为反演对称系统中的谷自由度控制开辟新途径。
2024-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Berry curvature dipole induced nonlinear valley Hall effect
University of Macau（澳门大学）；Beijing University of Chemical Technology（北京化工大学）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；Fudan University（复旦大学）
本文揭示了一种由谷贝里曲率偶极子机制诱导的新型非线性谷霍尔效应，该效应在时间反演不变谷系统中被支持，并可通过调节驱动场方向进行控制，且在应变Nb3SBr7材料中通过第一性原理计算得到验证。
2026-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum spin Hall insulators and quantum valley Hall insulators of BiX/SbX (X = H, F, Cl, and Br) monolayers with a record bulk band gap
大的体带隙是量子自旋霍尔绝缘体或二维拓扑绝缘体在室温自旋电子器件中应用的关键。基于第一性原理计算，我们预测了一组二维拓扑绝缘体BiX/SbX（X = H，F，Cl，and Br）单分子膜，其体隙从0.32 eV到1.08 eV.这些巨能隙完全是由于Bi/Sb原子在蜂窝晶格的两个谷K和K'附近的px和py轨道的强自旋轨道相互作用的结果，这与石墨烯/硅烯中的pz轨道有很大不同。BiX/SbX单分子膜的拓扑特征是由计算的非平凡的Z2指数和明确的建设，在这些系统中的低能有效哈密顿量确认。我们发现BiX单层的蜂窝结构即使在600 K的温度下也保持稳定。这些特性使得BiX/SbX巨隙TI单层膜成为实现许多奇异现象和制造新的量子器件的理想平台。此外，偏压BiX/SbX单层膜成为量子谷霍尔绝缘体，显示出谷选择性圆二色性。
2014-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Isovalent alloying assisted anomalous valley Hall effect in hexagonal antiferromagnetic monolayer
该研究提出通过等价合金化打破PT对称性，在六方反铁磁单层中实现自旋劈裂与反常谷霍尔效应，并通过第一性原理计算在CrMoC2S6单层中验证，拉伸应变可增强谷劈裂。
2024-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Valley Hall effect caused by the phonon and photon drag
谷霍尔效应是谷电流在与电流成横向的方向上的出现。我们发展了二维半导体中电子被声子或光子拖曳的谷霍尔效应的微观理论。我们推导并分析了所有相关的贡献谷电流，包括斜散射效应以及由侧跳和异常速度所造成的异常贡献。详细研究了反常贡献的部分补偿。分析了双声子和双杂质散射过程的作用。我们还比较了拖曳条件下的谷霍尔效应和外部静态电场引起的谷霍尔效应。
2020-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Valley-Related Multiple Hall Effect in 2D Organometallic Lattice
二维晶格中的谷相关多重霍尔效应是凝聚态物理和材料科学中的一种基本输运现象。到目前为止，大多数实现它的建议仅限于玩具模型或外在效果。本文基于紧束缚模型和第一性原理计算，在NbTa-苯二维金属有机晶格中发现了本征谷相关多重霍尔效应。在时间反转对称性和反转对称性破缺的保护下，NbTa-苯在导带和价带中自发地表现出大的谷极化，保证了反常的谷霍尔效应。同时，由于交换作用和强的自旋轨道耦合，本征带反转发生在一个谷处，保证了谷极化的量子反常霍尔效应，从而在自然界中呈现出异常的谷相关多重霍尔效应。另外，通过应变工程，可以使其转变为具有铁谷效应或量子反常霍尔效应的相。这些见解不仅对谷相关物理学的基础研究有用，而且还使广泛的新型器件应用成为可能。
2021-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Valley and Sub-valley Hall Effect in the Large Angle Twisted Bilayer Graphene
本文研究了大角度扭曲双层石墨烯中的量子谷与亚谷霍尔效应，发现微小角度偏离会形成一维畴壁导电通道构成的二维网络，诱发非费米液体输运，且可通过层位移和电场调控畴壁模式，为相关效应提供了高可调谐性新平台。
2023-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Eccentricity valley Hall effect
The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；University of Macau（澳门大学）；Fudan University（复旦大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
研究揭示了在时间反演对称谷平台中出现的偏心性谷霍尔效应，其谷霍尔角由谷费米面偏心率决定，具有高鲁棒性，通过第一性原理计算在单层GeS₂中验证，预测谷霍尔角达0.74。
2026-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Pumping via Edge States and the Nonlocal Valley Hall Effect in Two-Dimensional Semiconductors
最近的实验研究了双层石墨烯中非局域输运的温度和栅极电压依赖性，确定了被认为与二维半导体的体本征谷霍尔效应相关的特征。在这里，我们使用简单的微观紧束缚带模型和唯象体输运方程，强调非局部电压信号的样品边缘的影响。我们发现，非局部谷霍尔响应是敏感的电子结构的细节在样品的边缘，它是增强时，局部纵向电导率是较大的样品边缘附近比在散装。我们讨论了最近的实验中，根据这些发现，并讨论了密切的类比之间的电子抽运谷附近的二维样品边缘的谷霍尔效应，和批量抽运谷之间由于手性异常在三维拓扑半金属。
2020-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit coupling induced valley Hall effects in transition-metal dichalcogenides
在过渡金属二硫属化物中，K谷中的电子可以经历伊辛和拉什巴自旋轨道耦合。在这项工作中，我们表明，Ising和Rashba自旋轨道耦合的共存导致了一种特殊类型的谷霍尔效应，我们称之为自旋轨道耦合诱导谷霍尔效应。重要的是，在导带边缘附近，由自旋-轨道耦合产生的谷依赖的Berry曲率通过外部门高度可调，并且在可访问的实验条件下主导源自轨道自由度的固有Berry曲率。我们发现，自旋轨道耦合诱导的谷霍尔效应表现在谷霍尔电导率的栅极依赖性，这可以检测到的克尔效应实验。
2019-03-01 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
Multifield tunable valley splitting and anomalous valley Hall effect in two-dimensional antiferromagnetic MnBr
预测反铁磁单层MnBr具有自发谷极化，其谷劈裂可通过多种场调节，并实现自旋层锁定的反常谷霍尔效应，为低功耗谷电子学器件提供平台。
2024-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Torque Generated by Valley Hall Effect in WSe2
单层过渡金属二硫属化物由于其稳健的自旋谷锁定价态而成为自旋电子学的有前途的材料，使得能够通过谷霍尔效应进行有效的电荷到自旋转换，其中非平衡自旋具有数百纳米的长自旋扩散长度。在这项工作中，我们表明，注入一个纯粹的谷电流，诱导谷霍尔效应在WSe 2单层，赋予自旋力矩上的磁化覆盖的Fe或CoFe的隧道结构。扭矩效率被发现是在传统的垂直磁隧道结，可以进一步优化与谷霍尔角在WSe 2。自旋扭矩的谷性质在电流平面内配置中产生平面外阻尼类扭矩，消失了平行于平面的电荷传输以及通过门控可调的扭矩效率。
2022-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Evidence of Spin-Valley Coupling in Dirac Material BaMnBi2 Probed by Quantum Hall Effect and Nonlinear Hall Effect
Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；National High Magnetic Field Lab（国家强磁场实验室）
研究通过量子反磁效应和非线性反磁效应在BaMnBi2中发现自旋-谷耦合态，揭示其四重简并性和谷对比 Berry 曲率，与BaMnSb2的双简并性形成对比。
2026-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Anomalous Hall and Valley Quantum Anomalous Hall Effects in Two-Dimensional d0 Orbital XY Monolayers
我们提出了一个新的家庭的d 0轨道XY（X = K，Rb，Cs; Y = N，P，As，Sb，Bi）单分子膜具有丰富和新颖的拓扑结构和谷的性质。KN、RbN、RbP、RbAs、CsP、CsAs和CsSb单分子膜具有显著的量子反常霍尔效应（QAHE）。CsSb单层也表现出异常的谷QAHE与巨大的分裂。此外，由于px;y和pz轨道之间的应变诱导带反转，XY单层的拓扑性质可以通过面内应变有效地调节。我们的研究结果表明，d 0轨道XY单层膜可以是很好的候选人，有前途的应用在自旋电子学和多功能拓扑为基础的设备。
2022-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Spin-valley-coupled quantum spin Hall insulator with topological Rashba-splitting edge states in Janus monolayer $\mathrm{CSb_{1.5}Bi_{1.5}}$
利用拓扑绝缘相实现自旋极化态和谷极化态的结合，对于促进拓扑物理、自旋电子学和谷电子学的奇妙结合具有重要意义。本文在Janus单层$\mathrm{CSb_{1.5}Bi_{1.5}}$中预测了自旋谷耦合量子自旋霍尔绝缘体（svc-QSHI）的动态、机械和热稳定性。不等价的谷具有相反的Berry曲率和自旋矩，这可以产生自旋谷霍尔效应。在布里渊区中心，由于缺少水平镜像对称性，可以观察到Rashba型自旋分裂。此外，单层$\mathrm{CSb_{1.5}Bi_{1.5}}$显示出独特的Rashba分裂边缘状态。在广义梯度近似（GGA）水平下，谷点处的能带隙和自旋分裂都大于室温下的热能（25 meV），这对于室温下的器件应用是非常重要的。证明了自旋谷耦合和非平凡量子自旋霍尔（QSH）态是鲁棒的双轴应变。我们的工作为实现拓扑物理、自旋电子学和谷电子学的集成提供了一个新的平台。
2021-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Spin-valley Polarization and Multiple Hall Effect in Functionalized Bi Monolayers
谷电子材料和拓扑绝缘体是近年来引起人们极大兴趣的两种材料。然而，valleytronic和拓扑性质之间的相互作用，在一个单一的系统，可能使重要的未探索的现象和应用，已在很大程度上被忽视到目前为止。本文采用紧束缚模型和第一性原理计算相结合的方法，发现在用卤素元素修饰的Bi单分子膜Bi2XY（X，Y = H，F，Cl，Br，or I）中同时出现了大带隙量子自旋霍尔效应（QSHE）和谷霍尔效应（VHEs）.过渡金属（Cr，Mo，W）掺杂或LaFeO3磁性衬底在Bi2XY单层膜中引入了交错交换场，与Bi原子的强自组织状态一起产生了时间反演的准分子剪切效应和巨大的谷分裂（513 meV）.通过门控，在单个系统中可以观察到QSHE和反常电荷、自旋、谷霍尔效应。这些预测的多重和奇异的霍尔效应，与各种程度的自由电子，可以使功能化的Bi单层在电子学，自旋电子学，和valleytronics的应用。
2018-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear valley Hall effect in a bilayer transition metal dichalcogenide
本文以MoS2双层为例，通过非线性输运机制在单轴应变下实现谷对比霍尔输运，发现应变诱导的能带倾斜和自旋轨道耦合劈裂可产生显著且高度可调的非线性谷霍尔电导率，拓展了谷电子学材料选择。
2024-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skew Scattering and Side Jump Drive Exciton Valley Hall Effect in Two-Dimensional Crystals
激子谷霍尔效应是在存在拖曳力的情况下谷标记激子的空间分离。通常，这种效应与粒子由于布洛赫带的Berry曲率而获得的异常速度有关。在这里，我们表明，反常速度起不到激子谷霍尔效应，这是由侧跳和斜散射机制的作用。我们开发的激子谷霍尔效应在合成电场和声子阻力的存在下的微观理论，并计算所有相关的贡献谷霍尔电流也证明了取消的异常速度。阻力的起源和散射过程的影响的灵敏度示出。我们扩展漂移扩散模型来考虑谷霍尔效应，并计算激子密度和谷极化分布。
2020-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Magnetically controllable nonlinear valley Hall effect in centrosymmetric ferromagnets
该研究通过紧束缚模型和第一性原理计算，在中心对称铁磁体中实现了磁可控的非线性谷霍尔效应，其电导率大小、符号和自旋极化均依赖于磁化方向，为谷电子学和自旋电子学器件提供了新途径。
2025-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light-induced large and tunable valley-selective Hall effect in a centrosymmetric system
提出通过双圆偏振光驱动graphene打破对称性，在中心对称系统中实现大且可调的谷选择性霍尔效应，其电导率比非中心对称系统高两个数量级，且主谷可通过调节相位差切换。
2024-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous light cones and valley optical selection rules of interlayer excitons in twisted heterobilayers
我们发现，由于不可避免的扭曲和晶格失配的过渡金属dichalcogenides的异质双层，层间激子有六重简并光锥上的抛物线能量色散位于有限的速度。在每个光锥处的光子发射是椭圆偏振的，长轴锁定到激子速度的方向，并且螺旋度由电子和空穴的谷指数指定。这些有限速度的光锥允许前所未有的可能性，以光学注入谷极化和谷电流，并观察直接和反向谷霍尔效应，通过激发层间激子。我们的研究结果表明，潜在的激子电路谷功能，和独特的机会，研究激子动力学和冷凝现象的半导体二维异质结构。
2015-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Functionalized Bismuth Films: Giant Gap Quantum Spin Hall and Valley-Polarized Quantum Anomalous Hall States
寻找新的大带隙量子自旋霍尔（QSH）和量子反常霍尔（QAH）绝缘体对于它们在室温下的实际应用至关重要。基于第一性原理计算，我们预测在H修饰的Bi（111）薄膜中，QSH和QAH态的带隙可以达到1.01 eV和0.35 eV。这个巨大的带隙的起源在于Bi的大自旋轨道相互作用和H介导的特殊的电子和结构性质。此外，我们发现QAH态还具有量子谷霍尔态的性质，从而内在地实现了所谓的谷极化QAH效应。我们进一步研究了在H修饰的Bi（110）薄膜和X修饰的（X=F，Cl，Br，I）Bi（111）薄膜中大带隙QSH和QAH态的实现.
2014-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Concepts of Ferrovalley Material and Anomalous Valley Hall Effect
基于谷自由度的谷电子学具有理论和技术上的重要性，因为它为信息存储以及电子、磁和光开关提供了额外的机会。类似于电子学中具有自发电荷极化的铁电材料，以及自旋电子学中具有自发自旋极化的铁磁材料，本文介绍了铁磁家族的一个新成员，即具有自发谷极化的铁谷材料。结合双带kp模型和第一性原理计算，我们证明了自旋轨道耦合与过渡金属-d电子的本征交换相互作用共存的2 H-VSe 2单层膜就是这样一种室温铁谷材料.我们进一步预测这种体系可以表现出许多独特的性质，例如，手性相关的光学带隙，更有趣的是，反常谷霍尔效应。由于后者，基于铁谷材料的一系列功能器件，例如基于谷的非易失性随机存取存储器、谷滤波器，被设想用于谷电子应用。
2016-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
MoS_2 as an ideal material for valleytronics: valley-selective circular dichroism and valley Hall effect
二维蜂窝晶格在六方布里渊区K} $_{\pm}$的顶点附近的k空间电子结构中具有一对不等价的谷。如果可以实现谷之间的载流子不平衡，则在所谓的“谷电子学”中利用载流子的这种涌现的自由度是特别有吸引力的。谷极化的物理学将使电子器件，如谷滤波器和谷阀，以及光电霍尔器件成为可能，所有这些都非常有希望用于下一代电子和光电应用。关键的挑战在于实现谷不平衡，其中二维蜂窝结构的令人信服的演示仍然是回避的，而其他材料的例子很少。本文用第一性原理计算表明，单层MoS_2是一种直接带隙为1.8 eV的新型二维半导体，它是一种理想的谷电子学材料，具有谷选择圆二色性，并具有谷极化和谷霍尔效应。
2011-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Possible Realization and Protection of Valley-Polarized Quantum Hall Effect in Mn/WS2
通过第一性原理计算和模型分析，我们发现缺陷的二硫化钨单层和稀疏的锰吸附的结合可以产生高达210 meV的KK '谷自旋分裂.该系统还具有可调的磁各向异性能量、干净的带隙和适当的能带排列，费米能级正好位于K谷处的价带顶部上方。因此，它可用于实现谷极化反常霍尔效应，并可用于探索其他与谷有关的物理，而无需使用光学方法。通过用六方BN层覆盖它可以形成保护性环境，而不会对Mn/WS 2的良性特性造成太大干扰。
2019-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Layer-Locked Anomalous Valley Hall Effect in Two-Dimensional A-Type Tetragonal Antiferromagnetic Insulator
本文提出在A型AFM绝缘体中通过应变和电场调制实现反常谷霍尔效应，预测$\mathrm{Fe_2BrMgP}$单层为VQSHI原型，实现AVHE与QSHE协同，为二维四方AFM单层中实现多种霍尔效应提供新途径。
2023-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coupled spin and valley physics in monolayers of MoS2 and other group-VI dichalcogenides
我们发现，反转对称性破缺与自旋轨道耦合导致耦合自旋和谷物理在单层的二硫化钼和其他VI族dichalcogenides，使可能的控制自旋和谷在这些二维材料。在价带边缘的自旋-谷耦合抑制自旋和谷弛豫，因为谷对比自旋分裂单独禁止每个指数的翻转。谷霍尔效应和自旋霍尔效应同时存在于电子掺杂和空穴掺杂体系中。光学带间跃迁具有依赖于频率的偏振选择规则，其允许具有谷和自旋指数的各种组合的载流子的选择性光激发。光致自旋霍尔和谷霍尔效应可以在样品边界上产生长寿命的自旋和谷积累。这里讨论的物理提供了一条路线，在多谷材料与强自旋轨道耦合和反转对称性破缺的valleytronics和自旋电子学的集成。
2012-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
3d Transition Metal Adsorption Induced Vally-polarized Anomalous Hall Effect in Germanene
基于密度泛函理论（DFT）+U和Berry曲率计算，研究了3d过渡金属（Ti ~ Co）原子吸附锗烯（TM-germanene）的电子结构和拓扑性质.发现锗烯表面吸附Cr、Mn或Co原子可实现谷极化反常霍尔效应。有限谷霍尔电压可以很容易地在其纳米尺度上检测到，这对于谷电子器件是重要的。此外，通过改变系统的费米能，可以获得不同的谷极化电流甚至可逆的谷霍尔电压。系统的这种多功能特性在下一代电子设备中显示出潜力。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Low-temperature linear transport of two-dimensional massive Dirac fermions in silicene: residual conductivity and spin/valley Hall effects
考虑有限温度屏蔽电子-杂质散射，我们提出了一种动力学方程方法来研究二维大质量费米子在硅烯中的输运性质。我们发现当化学势位于能隙内时，纵向电导率总是不为零。这种剩余电导率来自带间相关性，并且强烈依赖于电子-杂质散射的强度。我们还澄清，电子-杂质相互作用作出重大贡献的自旋和谷霍尔电导率，然而，几乎是独立的杂质密度。纵向电导率以及自旋和谷霍尔电导率对化学势，温度和能隙的依赖关系进行了分析。
2015-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Hall effect from long-lived valley-polarizing relaxons
该研究通过从头算玻尔兹曼输运方程，发现p型掺杂GeTe中60%增强且具频率依赖性的非线性霍尔效应源于电子-声子散射产生的长寿命能谷极化，挑战了传统贝里曲率偶极子解释，有待实验验证。
2024-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Concepts of super-valley electron and twist induced quantum super-valley Hall effect
固体中电子的集体运动常被方便地描述为准粒子的运动。在这里，我们表明，这些准粒子可以分层。例如谷电子，它在蜂窝晶格内的超轨道中运动，形成谷赝自旋，或者波包的自转。我们证明了扭曲可以诱导谷电子在双层系统的莫尔超晶格周围的更高能级的运动。这种更大尺度的谷电子集体运动可以被看作是更高能级准粒子的自旋转（自旋），或者我们称之为超谷电子。这种准粒子原则上可以具有介观尺寸，因为莫尔超晶胞可以非常大。它可能会导致一些有趣的性质，如拓扑和手性输运，超流体等，即使这些性质在原始的未扭曲系统中不存在。以扭曲反铁磁耦合双层膜为例，我们发现在双层膜中形成了磁通量周期性交错的类Haldane超晶格，并且该系统可以表现出量子超谷霍尔效应。进一步的分析表明，超谷电子在投影到顶层和底层时具有相反的手征性，可以描述为实空间中纠缠的狄拉克费米子的两个分量（磁单极子），也可以描述为一个巨电子，为理解固体中电子的集体运动开辟了一条新的途径.
2021-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A possible way to achieve anomalous valley Hall effect by piezoelectric effect in $\mathrm{GdCl_2}$ monolayer
铁谷材料可以通过其固有的铁磁性引入的固有自发谷极化来实现谷自由度的操纵。一种好的铁谷材料应该具有垂直磁各向异性（PMA）、谷点处的价带最大值（VBM）/导带最小值（CBM）、强铁磁（FM）耦合和适当的谷分裂。在这项工作中，单层$\mathrm{GdCl_2}$提出作为一个潜在的候选材料的valleytronic应用的第一性原理计算。证明了单层$\mathrm{GdCl_2}$是一种FM半导体，其易磁化轴沿面外方向，具有很强的FM耦合。由于其固有的铁磁性和自旋轨道耦合（SOC），产生了一个自发的谷极化与谷分裂为42.3 meV。尽管无应变单层$\mathrm{GdCl_2}$的VBM远离谷点，但很小的压应变（约1%）就能使VBM向谷点移动。提出了一种利用压电效应而不是外加电场在单层$\mathrm{GdCl_2}$中实现反常谷霍尔效应的可能途径，即压电反常谷霍尔效应（PAVHE）。这种现象可以归类为压电谷电子学，类似于压电电子学和压电光电子学。唯一的独立压电应变系数$d_{11}$为-2.708 pm/V，这与经典的块状压电材料$α$ -石英的压电应变系数（$d_{11}$ =2.3 pm/V）相当。考虑了双轴面内应变和电子关联效应，证实了我们结果的可靠性。最后，单层$\mathrm{GdF_2}$被预测为铁谷材料，具有动态和机械稳定性，PMA，在谷点的VBM，强FM耦合，谷分裂为4…
2021-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous valley polarization in monolayer MoSe2
现代电子设备严重依赖于对电子的电荷和自旋的精确控制。可控谷值自由度的出现为谷值电子学的发展带来了新的可能性和广阔的前景。最近，谷激发选择手性光泵浦已被观察到在单层二硫化钼。在这项工作中，我们报告了单层MoSe 2（过渡金属二硫属元素（MX 2）家族的另一个成员）的偏振光致发光（PL）测量，并观察到与MoS 2的结果存在巨大差异。特别是，我们确定了一个谷极化（VP）高达70%的B激子，而A激子是小于3%。此外，我们还找到了A- trion的一个小的有限负VP.这些结果揭示了几个新的谷内和谷间散射过程，显着影响谷极化，从而提供了新的见解激子物理在单层MX 2和可能的valleytronic应用。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Possible way to achieve anomalous valley Hall effect by tunable intrinsic piezoelectric polarization in FeO$_2$SiGeN$_2$ monolayer
本文通过第一性原理研究FeO$_2$SiGeN$_2$单层，发现其兼具约120 meV谷极化与面内压电极化，并揭示电子关联和应变可调控铁谷到量子反常霍尔相的相变，为压电反常谷霍尔效应提供新途径。
2024-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley symmetry breaking and gap tuning in graphene by spin doping
我们研究了具有吸附自旋纹理的石墨烯，其中局部自旋产生周期性的磁通量。后者在石墨烯光谱中产生间隙并打破谷对称性。由此产生的有效的电子模型，这是类似于Haldegree的周期性通量模型，使我们能够调整一个山谷的间隙独立于其他山谷。这导致两个霍尔平台和量子霍尔跃迁的形成。我们讨论了非零频率和非零温度下的态密度、光学纵向电导率和霍尔电导率。当外场频率与间隙宽度一致时，霍尔电导率出现一个强对数奇异性。
2010-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bulk quantum Hall effect of spin-valley-coupled Dirac fermions in a polar antiferromagnet BaMnSb$_2$
拓扑材料中相对论性Dirac/Weyl准粒子的非常规特性在二维量子霍尔效应（QHE）中表现得最为明显，而自旋和/或谷极化又进一步丰富了QHE的多样性。虽然它的扩展到三维一直在寻找和启发的理论建议，物质的候选人一直缺乏。我们在BaMnSb $_2$中发现了多层形式的谷对比自旋极化狄拉克费米子，其中面外塞曼型自旋分裂是由面内反转对称破缺和畸变Sb方网中的自旋轨道耦合（SOC）引起的.此外，我们已经观察到定义良好的量子化霍尔平台连同消失的层间电导率在低温下作为半整数QHE在散装形式的标志。发现每一层的霍尔电导几乎量子化为$2(N+1/2)e^2/h$，其中$N$为朗道指数，这与由强自旋谷耦合保护的两个自旋极化狄拉克谷一致。
2020-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Design and Experimental Observation of Valley-Hall Edge States in Diatomic-Graphene-like Elastic Waveguides
我们报告的设计和实验验证的二维声子弹性波导表现出拓扑谷霍尔边缘状态。波导的晶格结构受到双原子石墨烯的启发，并且通过几何压痕将其压印在最初的平板中。压痕分布根据一个六角形的晶格结构，保证了狄拉克色散的存在，在布里渊区的边界。从该基本材料开始，能够支持边缘状态的畴壁可以通过对比具有通过使用局部谐振元件实现的空间反演对称性（SIS）破缺的波导来获得。我们的理论研究表明，这种材料映射到声学模拟的量子谷霍尔效应（QVHE），而数值和实验结果证实存在的保护边缘状态沿壁的拓扑结构不同的域。
2017-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enforced symmetry breaking for anomalous valley Hall effect in two-dimensional hexagonal lattices
本研究提出二维六角晶格中反常谷霍尔效应实现与调控的通用对称性规则，结合第一性原理计算在四种代表性体系中实现可控AVHE，为谷电子学材料设计提供支撑。
2024-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional anisotropic Dirac materials PtN4C2 and Pt2N8C6 with quantum spin and valley Hall effects
我们提出了两种新的二维拓扑Dirac材料，平面PtN4C2和Pt2N8C6，它们表现出类似石墨烯的电子结构，在费米能级处具有线性色散的Dirac锥态。此外，狄拉克锥是各向异性的，导致各向异性的费米速度，并使其有可能实现取向相关的量子器件。利用第一性原理电子结构计算方法，我们系统地研究了它们的结构、电子和拓扑性质。我们发现自旋轨道耦合打开了一个相当大的拓扑带隙，使材料可以归类为量子自旋霍尔绝缘体以及量子谷霍尔绝缘体。观察到螺旋边缘状态，驻留在绝缘带隙连接体导带和价带。我们的工作不仅扩展了Dirac锥材料家族，而且为寻找更多的二维拓扑量子自旋和谷霍尔绝缘体提供了一条新的途径。
2022-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Hall phases in Kagome lattices
我们报道了在声子系统中除了空间反演对称性破缺外，还发现了由镜像对称性破缺引起的类似谷霍尔效应。我们研究了Kagome和改进的Kagome安排中的板和弹簧质量模型的拓扑相位。通过破坏反演对称性，众所周知，一个定义的谷陈数出现。我们还表明，有效地，打破镜像对称导致相同的拓扑不变。基于体-边对应原理，在不同谷陈数的两个晶格之间的界面上出现了保护边态。分别用周期系统的平面波展开法和有限系统的多次散射理论，计算了板系统的Berry曲率、能带反转、振型和边模。我们还发现，在有限系统中，适当的多点激励只产生沿单程路径传播的波。
2018-12-20 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
Dual-Switch Control of a Layer-Locked Anomalous Valley Hall Effect in a Sliding Ferroelectric Antiferromagnet
Jishou University（吉首大学）；Yangtze University（长江大学）
研究通过双开关机制在双层VS2中实现电磁调控的层锁异常谷Hall效应，揭示强磁电耦合，为多态存储和自旋谷逻辑器件提供新途径。
2026-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-valley locking, bulk quantum Hall effect and chiral surface state in a noncentrosymmetric Dirac semimetal BaMnSb$_2$
MoS $_2$和其他VI族二硫属化合物单分子膜的能带结构中的自旋谷锁定引起了极大的兴趣，因为它提供了谷电子和光电应用的潜力。这种奇异的电子态在体材料中很少见到。在这里，我们报告自旋谷锁定在体狄拉克半金属BaMnSb $_2$。我们发现在这种材料中，价带和导带的谷和自旋是内在耦合的。这是通过使用第一原理计算，紧束缚和有效模型分析，角度分辨光电子能谱和量子输运测量的综合研究揭示的。此外，该材料还表现出堆叠的量子霍尔效应。从量子化霍尔电阻率的平台高度提取的自旋谷简并度接近2。这一结果与观测到的朗道能级自旋劈裂一起，进一步证实了自旋谷锁定图象。在极端量子极限下，我们还观察到了一种二维的手性金属，它代表了一种新的拓扑量子液体。这些发现建立BaMnSb $_2$作为一个罕见的平台，探索耦合自旋和谷物理在散装单晶和访问3D相互作用的拓扑状态。
2020-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-Polarized Quantum Anomalous Hall State in Moiré MoTe$_2$/WSe$_2$ Heterobilayers
Moiré异质双层过渡金属二硫属化物（TMDs）是模拟单带哈伯德模型的理想体系，在这些体系中观察到了有趣的关联相。然而，在异质双层TMD中的莫尔条纹被认为是拓扑上微不足道的。最近，有报道称在AB叠层MoTe $_2$ /WSe $_2$异质双层膜中观察到填充$ν=2$处的量子谷霍尔绝缘态和填充$ν=1$处的谷极化量子反常霍尔态。然而，如何拓扑非平凡的国家出现是未知的。本文提出MoTe $_2$ /WSe $_2$异质双层膜中晶格弛豫引起的赝磁场可以自然地产生有限Chern数的莫尔带。我们证明了当填充两个陈数相反的莫尔带时，在满填充$ν=2$时形成了一个时间反演不变的量子谷霍尔绝缘体。在半充满$ν=1$时，库仑作用使谷简并度升高，并产生谷极化的量子反常霍尔态，实验中观察到了这一现象。我们的理论为在异质双层TMD材料中获得拓扑非平凡态提供了一条新的途径。
2022-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
