Valley-dependent spin transport in monolayer transition-metal dichalcogenides
我们从理论上研究了单层过渡金属双硫族化合物中谷相关的自旋输运，其中由于自旋谷耦合，预计会出现各种自旋和谷物理。结果表明，在适当的载流子掺杂下，自旋被谷选择性激发，产生谷极化自旋电流（VPSC）。VPSC导致自旋电流霍尔效应，横向自旋积累起源于动量空间中的Berry曲率。结果表明，自旋激发与自旋谷耦合导致谷和自旋输运，这是未来的低功耗纳米器件的应用前景。
2020-04-25 cond-mat.mes-hall
Probing valley quantum oscillations via the spin Seebeck effect in transition metal dichalcogenide/ferromagnet hybrids
Kavli Institute for Theoretical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Waseda Institute for Advanced Study, Waseda University（早稻田大学）；CAS Center for Excellence in Topological Quantum Computation, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Advanced Science Research Center, Japan Atomic Energy Agency（日本原子能机构）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所）
通过自旋Seebeck效应，在过渡金属二硫化物/铁磁体异质结构中探测谷量子振荡，揭示自旋-谷耦合与磁场诱导的谷非对称Landau能级结构对谷极化自旋电流的影响。
2026-02-06 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
Quantum oscillations of valley current driven by microwave irradiation in transition-metal dichalcogenide/ferromagnet hybrids
Kavli Institute for Theoretical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学理论科学研究所）；Waseda Institute for Advanced Study, Waseda University（早稻田大学高等研究院）；CAS Center for Excellence in Topological Quantum Computation, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学拓扑量子计算卓越创新中心）；Advanced Science Research Center, Japan Atomic Energy Agency（日本原子能研究机构先进科学研究中心）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所新兴物质科学中心）
微波驱动谷电流在TMDC/铁磁体异质结构中表现出量子振荡，揭示了谷态的量化特性并推动自旋电子学与谷电子学的结合。
2025-12-30 cond-mat.mes-hall
Valley-contrasting Spin Textures in Janus Metal Phosphochalcogenides
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Southeast University（东南大学）
研究通过第一性原理计算揭示了Janus MP₂S₃Se₃单层中不同谷的自旋纹理差异，包括Ising型、Weyl型和Rashba型自旋纹理，并探讨了谷依赖的反常霍尔电流和光学选择性，以及通过应变调节能隙和谷间能量差的潜力。
2026-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Order Topological Phase Diagram Revealed by Anomalous Nernst Effect in Janus ScClI Monolayer
本研究发现二维铁磁Janus材料ScClI是二阶拓扑绝缘体，构建其外场调控的高阶拓扑相图，提出利用反常能斯特效应揭示其拓扑相变，为高阶拓扑绝缘体与谷电子学研究提供新思路。
2024-01-30 cond-mat.mes-hall
Raman spectrum of Janus transition metal dichalcogenide monolayers WSSe and MoSSe
Janus过渡金属二硫属化物（TMDs）失去了普通TMDs的水平镜像对称性，导致出现额外的特征，例如天然压电性、Rashba效应和增强的催化活性。虽然拉曼光谱是一种必不可少的非破坏性的，相位和成分敏感的工具，以监测材料的合成，Janus单层的拉曼光谱的全面研究仍然缺失。在这里，我们讨论的拉曼光谱的WSSe和MoSSe在室温和低温下测量，近共振和关闭。通过结合偏振分辨拉曼数据与声子色散的计算和使用对称性的考虑，我们确定了四个一阶拉曼模式和高阶双声子模式。此外，我们观察到缺陷激活的声子过程，这提供了一条通往定量评估的缺陷浓度，因此，合成的材料的晶体质量的路线。我们的工作为Janus TMD单分子膜的材料合成、研究和应用奠定了坚实的基础。
2021-01-27 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
Tunable Topology and Berry Curvature Dipole in Transition Metal Dichalcogenide Janus Monolayers
本文通过第一性原理与紧束缚计算研究 WTe₂ 衍生 Janus 单层，揭示其拓扑平庸却具有巨大 Berry 曲率偶极矩，并用低能有质量 Dirac 模型解释其非线性霍尔效应潜力。
2023-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Spin-valley qubits in gated quantum dots in a single layer of transition metal dichalcogenides
我们发展了一个基于电子自旋的量子比特的微观和原子论理论，在单层过渡金属二硫属化物的门控量子点中。量子位被标识为门控量子点中的两个简并锁定自旋态和谷态。两个量子比特的状态，准确地描述了使用一个数百万原子紧束缚模型在波矢量空间中解决。自旋-谷锁定和强自旋-轨道耦合导致两个简并态，其中一个量子位态是自旋向下的，位于布里渊区的$+K$谷，另一个量子位态位于自旋向上的$-K$谷。我们描述了旋转自旋谷量子位所需的量子位操作，作为所施加的垂直电场的组合，使自旋轨道耦合在一个单一的谷，与横向强本地化谷混合门。
2021-10-07 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
Intrinsic spin-valley locking for conducting electrons in metal-semiconductor-metal lateral hetero-structures of $1H$-transition-metal dichalcogenides
原子层状材料的横向异质结构改变了原始晶体的电子性质，并提供了生产有用的单层材料的可能性。我们揭示了$1H$ -过渡金属二硫属化物的金属-半导体-金属横向异质结固有地具有具有自旋谷锁定的电子传导通道，例如，栅电极我们从理论上研究了横向异质结的电子结构和输运性质，并表明异质结通过半导体过渡金属二硫族化物中的$K$和$K'$谷产生导电通道，并由于谷依赖的电荷转移效应限制了每个谷中导电电子的自旋。此外，理论研究表明，WSe异质结$_2$实现了谷自旋锁定电子的高传输概率，即使在一个长的半导体区。异质结还提供有用的电子输运性质，阶梯状I-V特性。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall
Floquet-engineered Valley Topology with Anisotropic Response in 1T'-WSe$_2$ and Janus WSeTe monolayers
本文通过Floquet工程在1T'-WSe₂和Janus WSeTe单层中实现谷拓扑相变，揭示了各向异性响应和谷极化QAH态的形成机制。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Ultrafast Field-driven Valley Polarization of Transition Metal Dichalcogenide Quantum Dots
本研究理论探讨了超短圆偏振光脉冲下过渡金属二硫属化物量子点的电子动力学，发现可产生超快谷极化，且其随量子点尺寸的变化因材料而异，呈现单调或非单调趋势。
2023-08-30 cond-mat.mes-hall
Shift current in 2D Janus Transition-Metal Dichalcogenides: the role of excitons
研究揭示了Janus过渡金属二硫化物中激子对位移电流增强的作用，为光伏器件发展提供新思路。
2025-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles design of 2 dimensional Nickel dichalcogenide Janus materials NiXY (X,Y=S,Se,Te)
在这项工作中，我们提出了新的二维（2D）Janus镍二硫属化物材料，并探讨其可行性，稳定性和评估其电子和光学性质的从头计算。基于NiS 2、NiSe 2和NiTe 2的2 H六方多型体，提出了三种独特的Janus材料，即NiSSe、NiSTe和NiSeTe。密度泛函理论（DFT）计算表明，在三种NiXY Janus二维材料中，NiSSe具有最好的能量和动力学稳定性. GGA PBE计算表明NiSSe具有半金属能带结构，其中Ni-Se相互作用在费米能附近的能带分布中具有主导作用。电子局域化函数（ELF）和总电位图显示出可区分的不对称性的价电子的本地化和分布之间的S和Se原子在2D NiSSe。在硫族元素周围的ELF中存在大量类似电子气的特征也表明它们在导电性质中的重要性。用随机相位近似（RPA）计算的光学性质表明2D NiSSe具有宽光谱的光学响应，其显著的峰位于光谱的红外、可见和紫外范围中的每一个。
2021-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Intrinsic characteristic radius drives phonon anomalies in Janus transition metal dichalcogenide nanotubes
School of Mechatronic Engineering and Automation, Shanghai University（上海大学机电工程与自动化学院）；Shanghai Key Laboratory of Mechanics in Energy Engineering, Shanghai Institute of Applied Mathematics and Mechanics, Shanghai Frontier Science Center of Mechanoinformatics, School of Mechanics and Engineering Science, Shanghai University（上海大学力学与工程科学学院）
研究揭示Janus单层卷曲形成纳米管时，本征弯曲半径对声子频率的影响，发现声子频率在特征半径处达到峰值，揭示了本征与外在曲率的独特耦合机制。
2025-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Janus Si dichalcogenides: A first-principles study
强结构不对称性在二维（2D）材料中被积极探索，因为它可以产生许多有趣的物理性质。受最近单层$\mathrm{Si_2Te_2}$合成的启发，我们探索了一类二维材料，称为Janus Si二硫属元素（JSD），其与Janus过渡金属二硫属元素平行，并表现出更强的反转不对称性。使用第一性原理计算，我们证明了这些材料的优异的稳定性。我们发现，它们强烈的结构不对称性导致显着的内禀极性场，相当大的自旋分裂，由于自旋轨道耦合，和大的压电响应。自旋劈裂涉及面外分量，这超出了线性Rashba模型。压电张量在面内$d_{11}$系数和面外$d_{31}$系数中均具有较大的值，使得单层JSD在现有的2D压电体中与众不同。此外，我们发现有趣的应变诱导相变在这些材料。特别地，在导带中存在多个谷，它们竞争导带最小值，这将导致应变下光学和输运性质的显著变化。我们的工作揭示了一个新的家庭的硅基二维材料，这可能会发现有前途的应用在自旋电子和压电器件。
2022-09-12 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
Spin-valley-layer coupling with dual control via stacking and electric field in antiferromagnetic bilayer Janus YIBr
School of Physics and Electronic Engineering, Jining University（济宁学院物理与电子工程学院）
研究反铁磁双层Janus YIBr结构，通过第一性原理计算和低能模型，发现不同堆叠下易轴方向不同，价带有狄拉克色散关系，存在自旋、谷和层耦合，外部电场可控制费米能级附近空穴，为探索新特性等提供帮助。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
van der Waals heterostructure for photocatalysis: Graphitic carbon nitride and Janus transition-metal dichalcogenides
通过分解水将太阳能转化为化学能是产生可持续和可再生解决方案而不对环境造成有害影响的有前途的手段。在这方面，二维半导体作为潜在的催化剂，在这里，我们结合Janus过渡金属二硫属化物（MoXY，X/Y = S，Se，Te）和石墨碳氮化物的范德华异质结构。在第一性原理计算中，我们研究了决定光催化活性的电子，光学和激子性质。由于内部电场，光生电子和空穴在MoXY层中分离，并且还产生用于氧化还原反应的高过电位。在这些异质结构纳米复合材料中，高光学吸收跨越整个可见光和近紫外区。此外，较低的激子结合，计算在二维类氢模型，表明有效的电荷分离。在这种异质结构的光催化性能的巨大的可调谐性应吸引相当大的理论和实验的关注在未来。
2019-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-valley relaxation and quantum transport regimes in two-dimensional transition metal dichalcogenides
研究了六方过渡金属二硫属化物（TMDC）的p型和n型掺杂原子层中的量子输运和自旋电子学机制，以及谷结构和自旋轨道耦合之间的相互作用.我们发现载流子的自旋弛豫如何取决于它们的面密度，并表明它消失的带边附近的空穴，导致密度无关的自旋扩散长度，我们开发了一个弱局域化/反局域化的理论，描述正交，双酉和辛制度之间的交叉TMDC的量子传输。
2014-11-19 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
Valley-selective confinement of excitons in transition metal dichalcogenides with inhomogeneous magnetic fields
该研究针对二维过渡金属二硫化物体系，利用磁化铁磁结构边界的非均匀磁场，基于塞曼效应实现了激子的能谷选择性空间局域，且该分离可通过圆偏振光探测、多参数可调。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall
Magnetoelectric effects and valley controlled spin quantum gates in transition metal dichalcogenide bilayers
在单层VI族过渡金属二硫属化物（TMDC）中，电荷载流子具有自旋和谷自由度，两者都与磁矩相关联。另一方面，多层膜中的层自由度与电极化相关联。在这里，我们表明，TMDC双层提供了一个前所未有的平台，以实现强耦合之间的自旋，层赝自旋，和谷自由度的孔。这种耦合不仅引起了自旋霍尔效应和自旋圆二色性在反转对称双层，但也导致了各种磁电效应允许量子操纵这些电子自由度。振荡的电场和磁场都可以驱动空穴自旋共振，其中这两个场具有谷依赖的干涉，使得自旋和谷之间的原型相互作用成为可能，作为潜在的谷自旋电子应用的信息载体。我们展示了如何在谷位控制的自旋量子位上实现量子门。
2013-03-16 cond-mat.mes-hall
Raman Digital Twin of Monolayer Janus Transition Metal Dichalcogenides
本文提出了一种用于单层Janus过渡金属二硫化物的拉曼数字孪生库，通过理论计算预测其独特的拉曼指纹，以辅助实验研究和材料开发。
2025-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Plasmonics in the Dichalcogenides
在dichalcogenides等离子体激元激发丰富的现象学分析作为掺杂的功能。采用从头算模型，考虑材料-真实库仑相互作用、能带结构和自旋轨道耦合，计算了多体极化、介电响应函数和电子能量损失谱.聚焦于MoS $_2$的代表性情况，观察到过多的等离子体激元带，源自导带或价带谷内和之间的散射过程。我们讨论由此产生的平方根和线性集体模式，所产生的长程与短程屏蔽的库仑势。我们发现，多轨道性质的带和自旋轨道耦合强烈影响谷间散射过程中，通过缺口某些两粒子模式在大动量转移。
2016-01-07 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
Spin-valley dynamics in alloy-based transition metal dichalcogenide heterobilayers
本文通过时间分辨克尔旋转光谱和理论建模，研究了基于合金单层半导体的二维过渡金属硫族化物异质双层中的自旋谷弛豫动力学，揭示了层间激子复合与载流子自旋退极化在谷动力学中的作用，为未来二维谷电子器件发展提供微观机制见解。
2020-07-07 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
Valley polarization transition driven by biaxial strain in Janus $\mathrm{GdClF}$ monolayer
晶体中载流子的谷自由度有利于信息处理和逻辑运算，实现谷极化是谷应用的关键因素。在这里，我们提出了一个模型，谷极化转变在不同的谷点（-K和K点）是由双轴应变产生的。通过第一性原理计算，我们用Janus $\mathrm{GdClF}$单分子层的具体例子来说明我们的想法。预测的$\mathrm{GdClF}$单层具有动态、机械和热稳定性，并且是一种铁磁（FM）半导体，具有垂直磁各向异性（PMA）、谷点处的价带最大值（VBM）和高居里温度（$T_C$）。由于其固有的铁磁性和自旋轨道耦合（SOC），将诱导自发谷极化，但谷分裂仅为-3.1meV，这提供了通过应变在不同谷点实现谷极化转变的机会。在所考虑的应变范围内（$a/a_0$：0.94 $\sim$ 1.06），应变GdClF单层膜始终具有带隙、强FM耦合和PMA。压应变有利于-K谷极化，而张应变有利于K谷极化。在0.96和1.04应变下对应的谷分裂分别为-44.5meV和29.4meV，高于室温下的热能（25 meV）。由于特殊的Janus结构，可以观察到平面内和平面外的压电极化。结果表明，铁谷材料的面内压电极化方向可以被应变翻转，在0.96和1.04应变下的$d_{11}$分别为-1.37 pm/V和2.05 pm/V。
2021-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of valley, spin and band nesting on the electronic properties of gated quantum dots in a single layer of transition metal dichalcogenides (TMDCs)
我们在这里提出的结果，原子论的金属栅极限制在一个单一的过渡金属二硫属化物层的电子。电子态由紧束缚模型描述，并使用包括多达百万个原子的计算盒进行计算，该计算盒具有周期性边界条件和由于嵌入其中的外部门而引起的抛物线限制势。我们发现了金属栅和六个非等效K谷中电子的双重简并能谱，与Q谷相关的折叠简并谱。我们比较了GaAs/GaAlAs和自组装量子点中电子的能级和电子能谱。讨论了自旋分裂和拓扑矩对量子点中K谷和Q谷电子态的影响。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall
Manipulating Spin-polarized Photocurrent in 2D Transition Metal Dichalcogenides
利用电场或光场控制半导体中电子的自旋极化是基于自旋电子学的概念性自旋电子学的一个基本主题。本文介绍了一种利用圆偏振光抽运在过渡金属双硫族化合物（TMD）单层膜中产生自旋极化的方法。完全自旋极化的光电流是通过谷依赖的光学选择规则和自旋谷锁定在单层WS 2实现的，并通过具有铁磁接触的横向自旋阀结构进行电检测。所展示的长自旋寿命，独特的谷对比物理和自旋-谷锁定使单层WS 2成为基于半导体的自旋电子学的前所未有的候选者。
2015-09-02 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect in spin-valley coupled monolayer transition-metal dichalcogenides
研究了过渡金属二硫属化物自旋谷耦合单层膜中的本征和非本征自旋霍尔效应。我们发现，而斜散射的贡献被抑制的大的带隙，侧跳的贡献是可比的标量和磁散射的存在下，具有相反的符号的固有的。谷间散射倾向于抑制由于相干性的损失而引起的侧跳贡献。通过调节谷内散射与谷间散射的比值，自旋霍尔电导率在空穴掺杂样品中显示出符号变化。研究了其它掺杂区的多带效应，发现在重空穴掺杂区存在符号变化，而在电子掺杂区不存在。
2013-09-19 cond-mat.mes-hall
Interplay of valley polarization and dynamic nuclear polarization in 2D transition metal dichalcogenides
本文揭示了TMDs中超精细相互作用通过自旋谷电流产生动态核极化并反馈饱和极化的机制，提出了通过反常霍尔电流检测该效应的实验方案。
2017-08-25 cond-mat.mes-hall
Moiré band theory for M-valley twisted transition metal dichalcogenides
本文提出用第IV族/IVB族三角TMDs（Zr、Hf、Sn的硫/硒化物）扭曲双层构建莫尔材料，通过DFT导出莫尔周期哈密顿量，揭示其六味导带态解耦及自发谷极化以输运各向异性为标志。
2025-11-06 cond-mat.mes-hall
Electronic transmission in the lateral heterostructure of semiconducting and metallic transition-metal dichalcogenide monolayers
我们分别研究了半导体和金属过渡金属二硫属化物单分子膜MoSe $_2$和NbSe $_2$的横向异质结的电子输运性质。我们采用基于第一性原理能带结构的多轨道紧束缚模型计算了电子的传输几率。传输概率取决于自旋和谷自由度。这种依赖性通过界面结构而发生质的变化。具有锯齿形界面的异质结构在传输过程中保留了电子的自旋和谷值。另一方面，扶手椅界面使导电电子能够随着谷的变化而传输，并由于谷翻转传输而增加了空穴掺杂结中的电导。我们还讨论了异质结中电流的自旋极化和谷极化。
2019-04-03 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
Inherently high valley polarizations of momentum-forbidden dark excitons in transition-metal dichalcogenide monolayers
过渡金属二硫属化物单分子膜中光学活性激子的高度谷极化在基于谷的光子应用中是至关重要的，但已知可能被固有的电子-空穴交换相互作用破坏。在这项研究中，我们提出了一个理论研究的谷和WSe $_2$ -ML有限动量暗激子的光学性质通过求解密度泛函理论（DFT）的Bethe-Salpeter方程（BSE）的对称性分析的指导下。我们发现，在一般情况下，有限动量激子实际上是很好的免疫交换引起的谷去极化，除了那些特定的激子动量与$3σ_v$和$3C_2'$对称性的$D_{3h}$点群的TMD-ML一致。我们发现，不像明亮的激子不可避免地受到电子-空穴交换相互作用，谷间有限动量暗激子在WSe $_2$ -ML是很好的免疫交换诱导的谷去极化和固有的高度谷极化下的强制执行的晶体对称性。更重要的是，在WSe $_2$ -ML中的谷间暗激子的优越的谷偏振被示出几乎完全可转移到声子辅助的光致发光中的光学偏振，因为在二阶光学过程中的交换诱导的去偏振的本机抑制。声子辅助光致发光的分析解释了最近在钨基TMD-ML中观察到的谷间暗激子态的亮度、高光学偏振度和长寿命。
2021-06-12 cond-mat.mes-hall
Dark excitons and the elusive valley polarization in transition metal dichalcogenides
提出了一个速率方程模型的黑暗和明亮的激子动力学解释了广泛的变化，在不同的TMD单分子膜中观察到的PL发射的圆偏振度。我们的工作表明，暗激子状态发挥了重要的，以前没有想到的作用，在确定的PL发射的偏振度。暗激子基态为谷极化提供了鲁棒的储集器，其试图经由谷内亮暗激子散射机制来维持相同谷中的亮激子态的玻尔兹曼分布。MoSe $_2$中圆偏振度对激发失谐能的依赖关系表明，对于TMD中的谷间散射，电子-空穴交换相互作用比双LA声子发射机制占主导地位。
2017-01-17 cond-mat.mes-hall
Electrically switchable valley polarization, spin/valley filter, and valve effects in transition-metal dichalcogenide monolayers interfaced with two-dimensional ferromagnetic semiconductors
过渡金属二硫属化物单层中的电子谷驱动新的物理学，并允许设计多功能架构的应用。我们建议通过能带工程来操纵这些系统中的自旋/谷滤波器和阀器件的电子谷。在我们的策略中，电子谷直接耦合到二维铁磁体的自旋极化态，而不是在以前的研究中广泛使用的磁邻近效应。我们发现，这种耦合的结果在谷选择性的间隙开放，由于自旋动量锁定在过渡金属二硫属化物单层。这种物理现象引起了各种意想不到的电子性质和现象，包括半金属性，电可切换的谷极化，自旋/谷过滤器和阀效应的过渡金属二硫属化物单层。基于第一性原理计算，我们在MoTe $_2$/CoCl $_2$和CoCl $_2$/MoTe $_2$/CoCl $_2$ van der Waals异质结中进一步证明了我们的想法.因此，我们的研究提供了一种新概念器件的过渡金属二硫属化物单分子膜的电子谷工程的方法。
2021-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity controlled chiral spin textures and anomalous valley Hall effect in the Janus magnet-based multiferroic heterostructure
实现自旋拓扑织构的有效操纵和显式识别是使自旋织构成为高存储密度、高数据处理速度和低能耗自旋电子器件信息载体的两个关键因素。与传统的磁调控方法相比，电场调控磁调控是一种无耗散的方法。然而，由于磁场不直接破坏时间反演对称性，磁化强度对电场不敏感，并且由于外部涨落引起的漂移，拓扑磁准粒子的分布很难保持，这可能导致准粒子与均匀磁背景之间的模糊识别。在这里，我们表明，在Janus磁铁为基础的多铁性异质结构LaClBr/In 2 Se 3的异常谷霍尔效应所产生的横向电压，可以很容易地和明确地区分电极化的强度驱动的skyrmionic和均匀铁磁态。我们的工作提供了一种替代方法的数据编码，其中数据编码结合拓扑自旋纹理与可检测的电子输运。
2022-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hyperfine interaction in atomically thin transition metal dichalcogenides
载流子在过渡金属二硫属化物（TMD）单层（ML）中的局部化显著增加自旋和谷相干时间，并且通过与其他系统类比，超精细相互作用的作用应该增强。基于群表示理论，我们对TMD多层膜中谷间超精细相互作用进行了理论分析。我们证明，自旋谷锁定导致的螺旋结构的面内超精细相互作用。在上价带中，超精细相互作用是伊辛型的，可以用来制备具有长自旋和谷相干时间的原子级薄量子点。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall
Spin-valley Hall effects and pseudospin-1 system in transition-metal dichalcogenides: three band model approach
本文基于三能带模型研究过渡金属二硫族化物的能谱，揭示了由自旋-轨道相互作用引起的自旋谷霍尔效应，并指出高对称点电子表现出赝自旋-1系统特性，为拓扑量子计算提供新见解。
2023-11-21 cond-mat.mes-hall
Keldysh field theory of spin- and valley-distinguished polariton nonlinearities in transition-metal dichalcogenide monolayers
Abrikosov Center for Theoretical Physics, Moscow Center for Advanced Studies（阿布里科索夫理论物理中心，莫斯科高等研究中心）；National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)（国立研究核大学MEPhI（莫斯科工程物理学院））；Russian Quantum Center, Skolkovo IC（俄罗斯量子中心，斯科尔科沃创新中心）
本文利用Keldysh路径积分场论方法，推导了考虑所有亮暗激子种类的TMD单层极化激元系统的16种非线性相互作用项，发现谷内暗激子对蓝移的贡献远高于亮激子。
2026-09-22 cond-mat.mes-hall
Dissecting intervalley coupling mechanisms in monolayer transition metal dichalcogenides
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；CNR-IFN（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）
本研究通过实验与模拟解析单层过渡金属二硫化物中层间耦合机制，揭示声子辅助散射在激子圆二色性衰减中的作用，并发现高效单自旋翻转机制。
2025-09-26 cond-mat.mes-hall
Bright excitons in monolayer transition metal dichalcogenides: from Dirac cones to Dirac saddle points
在单层过渡金属二硫属化物中，已经发现了紧密结合的激子，其具有可以通过偏振选择规则光学寻址的谷赝自旋。在这里，我们表明，这个谷赝自旋强烈耦合到激子的质心运动，通过电子空穴交换。这种耦合实现了光锥内的激子（即亮激子）的手征指数I=2的无质量狄拉克锥。在中等应变下，I=2的狄拉克锥分裂成两个简并的I=1的狄拉克锥，并且在明亮的激子色散中出现具有线性狄拉克谱的鞍点。有趣的是，在结合一个额外的电子后，带电激子变成了一个大质量的狄拉克粒子，与一个大的谷霍尔效应相关联，免受谷间散射的影响。我们的研究结果指出了独特的机会，研究狄拉克物理学，与激子的光学寻址在指定的动量，能量和赝自旋。应变可调的谷轨道耦合也意味着新的结构的激子凝聚体，激子电路的新功能，和机械控制的谷赝自旋的可能性。
2014-01-03 cond-mat.mes-hall
