Topological resonance and single-optical-cycle valley polarization in gapped graphene
对于带隙石墨烯，我们预测，一个强烈的超短（单振荡）圆偏振光脉冲可以诱导大量的导带和大的谷极化。随着带隙的增加，谷极化的幅度从零（对于天然无带隙石墨烯）逐渐增加到单位数量级的值。被激发到导带中的电子的能量带宽可以非常大（对于$\sim 0.5$ $\mathrm{V/Å}$的合理脉冲幅度，为$\gtrsim 10$ eV）。这些现象是由于拓扑共振效应：拓扑（几何）相位和动力学相位的匹配。具有可调带隙的带隙石墨烯可以用作具有蜂窝通用晶格结构和破缺反转对称性的二维半导体（诸如过渡金属二硫属化物）的方便通用模型。
2019-09-06 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
Chiral orbital current and anomalous magnetic moment in gapped graphene
我们提出了一个低能有效质量理论来描述带隙石墨烯及其相关材料中的手征轨道电流和反常磁矩。我们发现，布洛赫电子通常包含一个异常的电流密度，由于带间矩阵元素，它描述了与磁矩的手征电流循环。在带隙石墨烯中，手性电流在不同的谷之间是相反的，相应的磁矩解释了朗道能级的谷分裂。特别地，在带隙双层石墨烯中，谷依赖的磁矩负责带底处的顺磁磁化率的发散，并且在相对小的磁场范围内实现全谷极化。该公式也适用于三维拓扑绝缘体的带隙表面态，其中异常电流与空间调制电位下的磁电响应有关。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall
Atomic collapse in gapped graphene: lattice and valley effects
本文研究了带隙石墨烯$K$和$K'$谷中的原子坍缩现象，发现超临界电荷$Z_c$随带隙呈亚线性增长，且坍缩共振态在两谷间表现出赝自旋极化特征与$p$轨道简并分裂现象。
2025-01-25 cond-mat.mes-hall
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 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
Foldy-Wouthuysen transformation for gapped Dirac fermions in two-dimensional semiconducting materials and valley excitons under external fields
本文详细推导了外场作用下二维带隙Dirac费米子的Foldy-Wouthuysen（FW）变换，并将其应用于二维半导体材料中谷激子的研究.与相对论量子少体问题类似，带隙Dirac方程可以转化为带有“相对论”修正项的薛定谔方程。在这个二维材料系统中，校正项可以解释为Berry曲率效应。基于FW变换的狄拉克哈密顿量，可以写出外场中谷激子的哈密顿量。在此框架内讨论了激子的各种谷效应，如激子能级精细结构分裂、谷选择激子跃迁和激子谷塞曼效应。
2021-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Hall viscosity and nonlocal conductivity of "gapped graphene"
我们计算霍尔粘度和非局部（即，依赖于波矢量$\bm q$）在强垂直磁场存在下“带隙石墨烯”（具有两个谷的非拓扑绝缘体）的霍尔电导率。使用线性响应理论在零温度范围内的狄拉克近似的朗道水平，我们提出了谷和总霍尔粘度和电导率高达$\bm q^2$在所有频率的解析表达式。虽然总霍尔粘度和电导率的最终公式与先前获得的无间隙石墨烯相似，但推导揭示了两个系统之间的显着差异。首先，当费米能级位于导带中最低朗道能级与价带中最高朗道能级之间的间隙中时，霍尔粘度和霍尔电导率都消失。只有当费米能级{ \it不在带隙中}时，才能恢复无带隙石墨烯的常见公式。其次，在有间隙的石墨烯的情况下，不可能（至少在我们目前的方法中）定义一个单谷霍尔粘度：这个量以与间隙大小成比例的强度发散。只有当两个谷都包括在内时，在两个谷中具有相反符号的发散项才抵消，并且恢复了熟悉的结果。与此相反，非局部霍尔电导率在每个谷是有限的。这些结果表明，在$q$依赖性霍尔电导率的小$q$展开中，将霍尔粘度与$q^2$的系数联系起来的Hoyos-Son公式不能应用于每个谷，而只能应用于整个系统。定义“谷霍尔粘度”的问题仍然悬而未决。
2019-08-12 cond-mat.mes-hall
Intrinsic (valley) thermal Hall conductivity of phonons in graphene for integer quantum Hall phases
Bar-Ilan University（巴伊兰大学）
本文计算了量子霍尔区域石墨烯声子的内禀谷热霍尔电导率，源于电子-声子耦合诱导的声子谷霍尔粘度，并讨论了测量前景及推广至其他狄拉克材料。
2026-09-10 cond-mat.mes-hall
Tunable Valley Polarization and Valley Orbital Magnetic Moment Hall Effect in Honeycomb Systems with Broken Inversion Symmetry
在这封信中，一个可调的谷极化蜂窝系统与破缺的反转对称性，如过渡金属二硫属化物MX2（M = Mo，W; X = S，Se）单分子膜，通过椭圆泵浦进行了研究。与圆形泵浦相比，椭圆泵浦是产生相干谷偏振的更为普遍和有效的方法。当MX2单分子膜的两个谷区被掺杂或极化时，由不同谷区的相反Berry曲率驱动的一种新颖的反常谷区轨道磁矩霍尔效应被预测，并且可以在没有电荷电流的伴随下产生轨道磁矩电流，为谷区电子学和轨道电子学的探索开辟了一条新的途径。谷轨道磁矩霍尔效应被认为可以掩盖自旋霍尔效应，并且在椭圆泵浦下是可调谐的。
2014-11-25 cond-mat.mes-hall
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
Valley-Polarized Quantum Anomalous-Hall Effects in Silicene
我们证明了一种新的物质量子态--单层硅烯中的谷极化量子反常霍尔效应。在非本征Rashba自旋轨道耦合和交换场的作用下，单层硅烯可以处于量子态，其Chern数C=2。我们发现，通过调节Rashba自旋轨道耦合，拓扑相变产生谷极化量子反常霍尔态，即同时具有量子谷-霍尔效应（谷陈数C_V=3）和量子反常霍尔效应（C=-1）的量子态.
2013-04-27 cond-mat.mes-hall
Controllable intrinsic DC spin/valley Hall conductivity in ferromagnetic silicene: Exploring a fully spin/valley polarized transport
本文研究了在垂直于硅烯片的电场作用下，掺杂铁磁硅烯的本征直流自旋和谷霍尔电导。通过计算它的能谱和波函数，并利用Kubo形式，我们得到了横向霍尔电导率的一般关系式，它可用于计算自旋霍尔电导率和谷霍尔电导率。在交换场的零极限下，我们的结果退化为以前的结果。进一步讨论了铁磁硅烯中自旋和谷极化电调谐输运，得到了观察到完全自旋或谷极化输运的必要条件。
2015-10-07 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
Intrinsic valley Hall transport in atomically thin MoS2
二维蜂窝晶格中的电子跳跃除了电荷和自旋外，还具有谷自由度。在没有反转对称性的情况下，这些系统被预测为对来自不同谷的电子表现出相反的霍尔效应。这种谷霍尔效应只能通过非本征手段实现，例如衬底耦合、双选通和光照射。在这里，我们报告的第一个观察到的内在谷霍尔运输没有任何外在的对称性破缺的非中心对称单层和三层二硫化钼，证明了相当大的非局部电阻，规模立方与本地电阻。这样一个标志生存，即使在室温下的谷扩散长度在微米级。相比之下，没有谷霍尔信号中观察到的中心对称双层二硫化钼。我们的工作阐明了谷霍尔效应的拓扑量子起源，并标志着在拓扑谷电子学中谷自由度的纯电控制迈出了重要的一步。
2018-05-17 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
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
Photogalvanic currents in dynamically gapped Dirac materials
本文利用强驱动下载流子的狄拉克能谱，建立了二维材料中非常规光电流效应的微观理论。作为一个测试床，我们考虑一层过渡金属二硫属化物，暴露在两个不同的电磁场。第一泵浦场是圆偏振的，并且其频率超过材料带隙。它在一个谷（K）中产生了电子和空穴的极不平衡分布，并打开了动力学能隙，而另一个谷（K '）由于谷依赖的带间选择规则而保持空的。第二探测场具有远小于材料带隙的频率。它产生带内扰动的非平衡载流子密度，导致在光电流由于三角不对称的色散。由于能隙的动态打开以及准粒子的态密度和速度的重整化，该电流表现出类似阈值的行为。
2018-11-12 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
Hall Shift Current and Nonlinear Anomalous Hall Effect in Gapped Dirac Fermion Systems
The University of Tokyo（东京大学）
探讨倾斜二维带隙狄拉克费米子系统中非线性反常霍尔效应新机制，源于与跨越能隙的朗道-齐纳隧穿相关的侧跳位移，为有机狄拉克费米子系统中现象提供解释。
2026-07-07 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
Influence of minivalleys and Berry curvature on electrostatically induced quantum wires in gapped bilayer graphene
我们表明，在带隙双层石墨烯中的静电定义的量子线的子带的光谱直接体现了minivalley结构，并反映Berry曲率通过相关的磁矩的状态，在这种二维材料的低能带。我们演示了这些如何出现在低能量的迷你带和他们的谷分裂，线性发展在一个弱磁场的简并。因此，通过间隙连接双层的两个非间隙区域的弹道点接触的磁导（顶部和底部栅控）势垒将通过在BLG导电沟道的掺杂增加时发展的前几个电导台阶的高度来反映这种简并：$8e^2/h$在具有大间隙的BLG中的宽沟道中步进，$4e^2/h$在窄沟道中步进，在通过磁场提升谷简并性时，所有分裂成$2e^2/h$阶梯。
2018-10-25 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
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
