Photoinduced valley-polarized current of layered MoS2 by electric tuning
从第一性原理出发研究了层状MoS2基晶体管的光生电流。在圆偏振光的照射下，产生谷偏振电流，该电流可以通过栅极电压来调节。对于单层MoS_2，右（左）圆偏振光在K（K '）点处诱导出谷极化的自旋上（下）电子流。对于具有这种K（K '）指数的谷电流，谷极化可达+1.0（-1.0）。对于双层MoS_2，右（左）圆形光在K谷和K '谷处都能产生上（下）旋电流。与单层MoS2相比，光致谷极化在栅极电压反转时表现出不对称行为。结果表明，圆偏振光和栅电压可以调制光生电流的谷极化。所有的结果可以很好地理解使用一个简单的kp模型。
2017-01-06 cond-mat.mes-hall
Twist angle dependent interlayer transfer of valley polarization from excitons to free charge carriers in WSe$_2$/MoSe$_2$ heterobilayers
本研究在扭转WSe$_2$/MoSe$_2$异质双层中发现谷极化从激子到自由载流子的扭角依赖层间转移机制，大扭角下谷极化及寿命提升超两个数量级，可实现栅极可调的MoSe$_2$自由载流子谷极化。
2023-05-30 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
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
Controllable photo-induced spin and valley filtering in silicene
研究了在非共振圆偏振光和垂直于硅烯平面的电场作用下，Dirac电子通过硅烯中的带的弹道输运.我们表明，通过带的电导是自旋或/和谷极化。这可以通过硅烯中的自旋谷耦合、通过虚吸收/发射过程以及垂直电场对其能带结构的修改来解释。通过调节光强度和垂直电场的值可以增强自旋（谷）极化，从而导致对于它们的某些值的完美自旋（谷）过滤。此外，可以通过反转垂直电场（通过反转垂直电场或反转光照射的圆偏振）来反转自旋（谷）偏振。确定了全谷极化所需的条件。
2015-12-24 cond-mat.mes-hall
Electron spin resonance and spin-valley physics in a silicon double quantum dot
硅量子点是固态量子比特的主要方法。然而，由于硅的多谷特性，开发这项技术是复杂的。在这里，我们观察电子自旋共振下的硅CMOS为基础的双量子点中的单个电子的输运。当塞曼分裂和谷分裂重合时，观察到驱动点能级的反交叉。检测到的60 MHz的反交叉分裂被解释为自旋和谷混合的直接测量，促进自旋轨道相互作用中存在的非理想界面。提取了自旋退相时间的下限为63 ns。我们还描述了一个可能的实验证据的非常规自旋谷封锁，尽管假设的非理想的接口。这种对硅自旋谷物理学的理解应该能够在全CMOS硅方法中更好地控制和读出自旋量子位。
2014-08-04 cond-mat.mes-hall
Spin-valley polarization control in WSe$_2$ monolayers using photochemical doping
本文利用光化学掺杂调控WSe$_2$单层载流子密度，揭示自旋-谷极化度随掺杂水平呈非单调变化，并通过唯象模型阐明激子-载流子碰撞为主导机制。
2025-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Density of states of Dirac-Landau levels in a gapped graphene monolayer under strain gradient
研究了均匀磁场和应变诱导均匀赝磁场共同作用下的带隙石墨烯单分子层。两个场的存在完全消除了谷简并。由此产生的态密度表现出一种复杂的行为，可以通过调整场的强度来调整。我们分析了这些功能如何可以观察到的亚晶格，谷和全密度的状态。导出了谷态分布的解析表达式。
2017-12-25 cond-mat.mes-hall
Valley separation of photoexcited carriers in bilayer graphene
University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）；University of Exeter（埃克塞特大学）
通过考虑三角翘曲引起的低能带结构强各向异性，理论预测无带隙和带隙双层石墨烯中光激发载流子在不同谷间分离，并提出了基于线性偏振光增强谷极化和圆偏振光检测谷极化的光学谷霍尔效应。
2026-05-29 cond-mat.mes-hall
Valley Coherent Hot Carriers and Thermal Relaxation in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
我们显示室温谷相干性与MoS 2，MoSe 2，WS 2和WSe 2单层使用线性偏振分辨热光致发光（PL），在接近激发的能量-证明保存谷相干性之前，充分的散射事件。共极化热发光的特点，使我们能够提取的结合能的下限为0.42（+/- 0.02）eV的单层二硫化钼中的A激子。PL峰的展宽被发现是由玻尔兹曼型热发光尾，并使用指数衰减的斜率，在原位提取的载流子温度在不同阶段的能量弛豫。在弛豫过程中发射的光学声子的温度探测通过利用相应的拉曼峰的加宽，由于温度引起的非谐效应。研究结果提供了谷相干热载流子光生及其随后的能量弛豫路径的物理图像。
2016-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced Nonperturbative Valley Polarization in Graphene
我们研究了一种基于石墨烯的谷电子器件，该器件在不同的子晶格和相应的非等效谷处具有电荷分离。我们描述了谷极化的极大条件，并研究了通过谷自由度相干控制载波和存储数据的参数和条件。谷极化由脉冲的幅度以及载波包络相位和倒易空间中电子轨迹的曲率控制。当考虑强场激发时，微扰光学中的光学选择定则被非绝热几何效应所取代。结果表明，二维狄拉克材料无论是否具有本征带隙，都会产生非微扰的谷极化。在微观上，石墨烯在手性电场中的这种非互易响应由量子Berry相位编码，作为（伪）磁电势。
2021-01-07 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Impact of transforming interface geometry on edge states in valley photonic crystals
本文通过近场测量与传输模拟，研究谷光子晶体界面从锯齿形变为滑移面对边缘态色散、带隙、慢光及抗背向散射鲁棒性的影响。
2023-10-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microscopic theory of cavity-confined monolayer semiconductors: polariton-induced valley relaxation and the prospect of enhancing and controlling the valley pseudospin by chiral strong coupling
我们应用微观理论的激子极化激元在腔限制的单层过渡金属dichalcogenides，包括在单层平面中的光学偏振，允许描述如何手性腔光子相互作用的谷自由度的活性物质。极化激元形成后，居住在两个不等价的山谷的简并激子假设成键和反键叠加作为腔介导的intravalley相互作用结合谷间库仑相互作用的结果。这是谷极化的极化激元诱导的相干混合的代表。与无序相结合，这种混合倾向于打开一个新的谷弛豫通道，其随着腔耦合的增加而变得重要。重要的是，我们表明，光学腔的左，右手圆偏振光子的非对称反射提供了一个相当强大的平台，实现保守的谷偏振，作为谷本地化的激子恢复了一个不对称拉比分裂，提升其简并性。此外，我们显示这种简并提升允许波长选择性访问谷赝自旋通过极化激元诱导的手征斯塔克效应，提供有趣的机会valleytronic应用。
2020-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Photo-induced spin and valley-dependent Seebeck effect in the low-buckled Dirac materials
利用Landauer-Buttiker公式，研究了低屈曲Dirac材料（LBDMs）中Seebeck效应对自旋和谷值的依赖性，该材料的能带结构受局域栅压和非共振圆偏振光的调制.我们计算的电荷，自旋和谷塞贝克系数的照射LBDM作为电子掺杂，光强度和量的电场在线性政权的功能。计算结果表明，所有的Seebeck系数总是表现出一个奇怪的功能，关于化学势。此外，我们表明，由于在LBDMs的强自旋-轨道耦合，在辐照LBDMs的诱导热电压是自旋极化，也可以成为谷极化，如果施加的栅极电压太。研究还发现，通过反转光的圆偏振态或反转电场的方向（仅通过反转光的圆偏振态），可以反转感应热电压的谷（自旋）偏振态。
2017-09-29 cond-mat.mes-hall
Valley caloritronics in a photodriven hetero-junction of Dirac materials
我们考虑一个横向异质结，其中左和右引线由单层石墨烯制成，中间区域由用非共振圆偏振辐射照射的带间隙的倾斜狄拉克材料（硼氢化物或醌型石墨烯）制成。倾斜参数$v_t$使得带隙间接地并且与没有倾斜的狄拉克材料相比在量值上更小。暴露于辐射使得中心区域的带隙谷依赖性，其显示其签名为谷极化电荷和热流，从而引起谷塞贝克效应。我们研究了这种结的谷极化电导、热导、热电势和优值随化学势$μ$和可调带隙参数$η$的变化。对于非零的$η$，所有的谷极化量在化学势的某个值处达到峰值，然后渐近地消失。间隙参数的增加增强了谷热电势和谷品质因数，而谷电导（电和热）与$η$表现出非单调行为。我们还比较了谷极化量与其相应的电荷对应物（有效的贡献，从两个山谷）。电荷热电势和电荷优值与$η$表现为非单调性，电荷电导（电和热）与$η$表现为下降趋势。此外，倾斜参数降低了载流子通过结的有效传输，从而减少了所有的电荷和谷极化量。由于色散中的间隙可以通过改变光的强度以及Semenoff质量来调节，因此该结关于其热电性质的可调谐性可以通过实验实现。
2020-07-18 cond-mat.mes-hall
Time-resolved Kerr rotation spectroscopy of valley dynamics in single-layer MoS2
单层MoS $_2$和类似的二硫属化合物是具有特殊能带结构的直接带隙半导体：直接带隙位于布里渊区的K $^+$和K $^-$点，具有较大的价带自旋分裂。光学选择规则允许使用近共振圆偏振激发的谷选择性带间激发。在这里，我们提出了时间分辨泵浦探测实验中，我们研究了在机械剥离的单层MoS $_2$片在低温下的载流子和谷动力学。在共振激发条件下，我们发现，谷寿命超过光载流子寿命，表示创建一个居民谷极化。对于高度非共振激发，谷极化在光生载流子寿命内衰减。
2014-06-11 cond-mat.mes-hall
Valley-spin blockade and spin resonance in carbon nanotubes
在III-V族材料制成的量子点中，自旋量子比特的操纵和读出成功地依赖于泡利封锁，泡利封锁禁止自旋三重态和自旋单重态之间的跃迁。IV族材料中的量子点具有通过仅用零自旋核纯化它们来避免来自超精细相互作用的退相干的优点。IV族材料的复杂性来自电子能带结构中的谷简并。这些导致复杂的多重态，即使是双电子量子点，从而显着削弱泡利封锁的选择规则。直到最近才在硅器件中实现了自旋量子比特，其中谷简并度被应变和空间限制提升。在碳纳米管中，通过无序提升谷简并可以观察到泡利阻断。在干净的纳米管中，量子点必须做得超小，以获得相关多重态之间的大能量差。在这里，我们报告低无序纳米管，并证明泡利封锁的基础上谷和自旋选择规则。我们利用纳米管的带隙来获得大的能级间距，从而获得稳健的封锁。单电子自旋共振检测使用封锁。
2012-10-09 cond-mat.mes-hall
Theory of field-modulated spin-valley-orbital pseudospin physics
在过渡金属二硫属化物中的开创性研究已经令人信服地证明了多个角动量自由度的共存--自旋（1/2 $s_z = \pm 1/2$）、谷（$τ= K, K'$或$\pm 1$）和原子轨道（$l_z = \pm 2$）原点--在它们之间具有强互锁的价带中，这导致对于自旋电子类型应用理想的抗噪声赝自旋状态。场调制是物理学研究和应用中一种强有力的、普遍的手段，本文从复杂能带结构的裸模型出发，发展了一种能描述谷内和谷间动力学的场调制自旋-谷-轨道赝自旋物理的一般有效理论。在此基础上，预言并讨论了赝自旋对任意取向外场的线性响应。范型场配置确定包括赝自旋翻转的赝自旋控制。对于一个不平凡的例子，它提出了一个自旋谷轨道量子计算的建议，其中的理论被应用到解决全电，同时控制的$s_z$，$τ$，和$l_z$的量子位操作。它证明了这种控制的可行性与静态场效应和一个额外的动态电场。给出了优化的量子位操作时间~ O（ns）。
2020-01-25 cond-mat.mes-hall
Optical valley Hall effect for highly valley-coherent exciton-polaritons in an atomically thin semiconductor
自旋-轨道耦合是将载流子的自旋与其动量联系起来的基本机制。同样地，在光学领域中，合成的自旋轨道耦合是可获得的，例如，通过在光子材料中设计光学各向异性。这两种方法，类似地，都产生了直接利用自旋和极化作为信息载体来制造设备的可能性。过渡金属二硫属化物的原子薄层提供了一种新的材料平台，该平台有望为自由载流子、双粒子激发（激子）以及光子提供固有的自旋谷霍尔特性。在这样的材料中，激子的自旋与它出现的倒易空间中的高对称点密切相关。在这里，我们证明，自旋，因此谷选择性传播是可访问的原子薄层的MoSe 2，这是强耦合到微腔光子模式。我们设计了一个线状装置，在那里我们可以清楚地跟踪流动，以及激子-极化激元沿通道扩展的螺旋度。通过激发K和K标记的极化激元的相干叠加，我们观察到极化激元云的谷选择性膨胀，既没有任何外加磁场，也没有相干瑞利散射。与TMDC激子的谷霍尔效应不同，所观察到的光学谷霍尔效应（OVHE）显著地发生在宏观尺度上，并且清楚地揭示了在自旋谷锁定光子器件中的应用潜力。
2019-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Position-dependence of valley polarization and valley coherence of WS2 monolayer flakes
二维过渡金属二硫属化合物（2D-TMDs）与光的手性相互作用近年来引起了科学界的广泛关注。这些原子级薄的半导体的光学选择规则允许将赝自旋归因于TMD的谷，这可以通过使用偏振光来相干地操纵用于信息处理。TMD与圆偏振光和线偏振光的相互作用分别产生谷偏振和相干性。通过对WS 2单层薄片发射光的全斯托克斯偏振分析，我们最终证实了其谷之间存在相干性。我们观察到的光致发光强度，谷偏振和谷相干的空间异质性。光致发光强度与谷偏振和相干性之间的反比关系的发现揭示了（非）辐射衰减速率与谷跳跃之间的相关性。的温度依赖性证实了声子性质的谷去极化和退相干，这可能是由应变和缺陷的存在。
2021-06-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Momentum alignment and the optical valley Hall effect in low-dimensional Dirac materials
本文研究了二维Dirac材料中光激发载流子的动量排列和谷态布居的光学控制。三角形翘曲效应导致线偏振高频光激发时属于不同谷的载流子的空间分离。带隙材料中的谷分离可以通过测量在样品或光斑的不同侧处的带边光致发光的圆偏振度（光学谷霍尔效应）来检测。我们表明，著名的Rashba效应，由衬底引起的系统不对称性，导致在低能量部分的频谱的强各向异性。这导致在光谷分离的线性偏振激发在低得多的频率相比，高能量的三角翘曲制度。我们还表明，动量对齐现象解释了巨大的增强近带边带间光学跃迁在窄间隙的碳纳米管和石墨烯纳米带的间隙形成的机制无关。这些增强的跃迁可以用于基于低维狄拉克材料的太赫兹发射器。
2023-03-29 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
Electric and spin-valley currents induced by structured light in 2D Dirac materials
Ioffe Institute（约费研究所）
本研究通过结构光在二维狄拉克材料中诱导电和自旋-谷电流，并提出相关理论和分析方法。
2025-12-12 cond-mat.mes-hall
Valley polarized electronic beam splitting in graphene
我们展示了如何在掺杂石墨烯的三角翘曲效应可以用来产生充分的谷极化电流。我们提出了一个设备，作为一个分束器和这些电子电流的准直器。通过二维光子晶体的光学类比，证明了这一结果。
2007-10-04 cond-mat.mes-hall
Spin and Valley Control of Free Carriers in Single-Layer WS$_2$
半导体单层过渡金属二硫属化物由于具有良好的光学选择规则而被认为是获取和操纵自旋和谷量子数的理想材料。在这里，我们应用时间和角度分辨光电子能谱直接探测光激发自由载流子的电子能带结构的高品质的单层WS $_2$。我们观察到，光学产生的自由空穴密度在一个单一的谷可以增加2倍，使用圆偏振光激发。此外，我们发现，通过改变激发的光子能量，我们可以调整在一个给定的自旋分裂态附近的材料的价带最大值的自由载流子密度。因此，控制光子能量和激发的偏振允许我们选择性地激发具有给定自旋且在单个谷内的自由电子-空穴对。
2016-08-22 cond-mat.mes-hall
Annihilation of exceptional points from different Dirac valleys in a 2D photonic system
拓扑物理学依赖于携带拓扑电荷的哈密顿本征态奇点的存在，如量子涡旋、狄拉克点、外尔点和--在非厄米特系统中--例外点（EP）、线或面。它们只出现在由费米弧连接的成对中，并且与厄米奇点有关，例如狄拉克点。带有相反电荷的二维狄拉克点的湮灭已经被实验报道。它仍然难以捉摸的外尔点和二阶EP终止不同的费米弧。在这里，我们观察到湮灭的二阶EP从不同的狄拉克点形成不同的山谷。研究了一种具有压控双折射和TE-TM光子自旋轨道耦合的液晶微腔。两个相邻的模式可以用一个两带的厄米哈密顿量来描述，该哈密顿量显示了两个拓扑相位，具有两个相同符号或四个相反符号的狄拉克点（谷）。非厄米性是由极化相关损失提供的，它将狄拉克点分成由费米弧连接的EP对。我们通过增加非厄米性度来度量它们的拓扑荷和控制它们在倒易空间中的位移。来自不同山谷的相反电荷的EP相遇并湮灭，将不同的费米弧连接成一条闭合线。这种非厄米拓扑跃迁只在哈密尔顿算子的厄米部分拓扑平凡（有四个谷）时发生，但与厄米跃迁不同。我们的研究结果提供了新的视角的多功能操纵的EP，打开了新的领域的非厄米谷物理。
2021-12-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
On the Existence of Photoluminescence and Room-Temperature Spin Polarization in Ambipolar V doped MoS$_2$ Monolayers
光自旋电子学是一个新兴的领域，具有高自旋谷耦合的超薄磁性半导体发挥着重要作用。在这里，我们证明了在MoS $_2$晶格中不同程度的替代钒（V）掺杂，导致光致发光（PL）、谷极化（~32%）和谷分裂（PL随光激发的螺旋度$σ^+$和$σ^-$的~28 meV位移）共存。大的V掺杂导致MoS $_2$中的半导体到金属的转变，但是中等水平的V掺杂导致具有高自旋极化的光致发光的存在。这里示出了中等水平V掺杂的MoS $_2$的双极性性质，表明其作为光电材料的潜力。通过光谱和显微镜方法证实了V掺杂的存在及其含量的不同，并通过详细的温度和功率依赖的光致发光研究以及基于密度泛函理论的计算，揭示了自旋谷耦合和光致发光共存的现象.这项研究显示了潜在的掺杂的MoS $_2$衍生新材料的下一代室温光自旋电子学。
2022-04-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
