Antiferromagnetic superlattices: anisotropic band and spin-valley valve in buckled two-dimensional materials
本研究提出基于褶皱二维材料的反铁磁超晶格，揭示其自旋-谷极化与各向异性能带特性，可通过电场、电势等调控，为二维材料设计提供新途径并可实现栅控自旋谷阀。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall
Valleytronics in merging Dirac cones: All-electric-controlled valley filter, valve and universal reversible logic gate
尽管人们对谷电子学作为替代老化的基于CMOS的信息处理的候选者抱有很大期望，但由于缺乏在静电环境中全电操纵谷极化的实用方法，其进展受到严重阻碍。本文提出了一种基于合并狄拉克锥系统中谷值对比输运的全电控谷值滤波器、阀和逻辑门。这些器件的中心机制在于赝自旋辅助的量子隧穿，当其赝自旋配置与门控散射区的赝自旋配置不匹配时，量子隧穿有效地猝灭了一个谷的输运。谷极化可以突然切换到不同的状态，并保持稳定的半无限栅电压窗口。在谷阀装置中可以实现超过10，000%的巨隧穿谷赝磁电阻比。我们进一步提出了一个基于谷电子的逻辑门，能够覆盖所有16种类型的两输入布尔逻辑。值得注意的是，谷自由度可以用来恢复二输入通用布尔门的逻辑可逆性。（2+1）极化状态--两个不同的谷加上零极化--重新建立一对一的输入到输出映射，这是逻辑可逆性的关键要求，并且由于谷自由度的内置性质而显著降低了可逆电路的复杂性。我们的研究结果表明，谷电子学和数字逻辑的协同作用，可能会提供新的范式基于谷电子学的信息处理和可逆计算。
2017-11-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Two-dimensional non-volatile valley spin valve
提出基于二维铁电半导体MoS2的非易失性谷自旋阀，通过铁电畴壁控制电阻，实现高达10^7的电阻变化，为高性能非易失性谷电子学开辟新途径。
2024-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Valley and Spin Valves in Bilayer Graphene
本研究利用 Fe3GeTe2 接触的双层石墨烯器件观察二阶非线性自旋电流及自旋阀行为，揭示铁磁邻近诱导的面外谷极化及其与自旋的耦合。
2024-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Competition between Thickness and Electrical Conditioning Influence in Enhancing Giant Magnetoresistance Ratio for NiCoFe/Alq3/NiCoFe Spin Valve
间隔层厚度和电调节对增强巨磁电阻效应有各自的影响。实验结果表明，在一定条件下，一个因素可以取代另一个因素.本文讨论了这两个因素竞争的经验模型。通过与实验结果的比较，验证了模型的正确性.提出了一种配方，以扩展现有的一个，现在容纳间隔厚度和电气调节的一种形式。
2011-10-10 cond-mat.mes-hall
Electrically Controllable van der Waals Antiferromagnetic Spin Valve
我们提出了一个自旋阀，是基于范德华反铁磁性和完全电控。该设备是由两个反铁磁终端，允许垂直偏置控制和一个链接的中心散射电位区。当两个端子中的偏置取向从平行切换到反平行时，磁阻显著变化，因为这种切换引起系统不同部分中相同自旋投影的带的失配。从密度泛函计算中示出，由Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$的两个原子层封装的双层石墨烯提供了实现反铁磁性的材料平台，其对于所需的垂直电场是鲁棒的。
2021-07-13 cond-mat.mes-hall
Valley- and spin-switch effects in molybdenum disulfide superconducting spin valve
提出了一种空穴掺杂二硫化钼（MoS $_2$）超导自旋阀（F/S/F）混合结构，在铁磁（F）区具有一定的化学势范围，所有入射波的Andreev反射过程都被抑制，而右F区的交叉电导主要取决于两个F区的磁化结构.使用散射形式主义，我们发现，运输是介导的纯粹的弹性电子共隧穿（CT）过程中的一个平行的配置和改变的纯交叉Andreev反射（CAR）过程中的低能量制度，没有固定的一个独特的参数，通过反转的磁化方向在正确的F区域。这表明完美的弹性CT和完美的CAR过程之间的谷和自旋开关效应，并使非局部电荷电流是完全谷和自旋极化的右F区域内的极化的类型可以改变通过反转的磁化方向在右F区域。我们进一步证明了强自旋-轨道相互作用$λ$的存在和一个额外的拓扑项（$β$）的哈密顿量的MoS $_2$的CT和CAR过程的电荷电导的增强，并使它们存在于长的超导区域的长度。此外，我们还发现，在低温下，高掺杂超导区长度较短的结构的热导率与温度呈线性关系，而在高温下，热导率呈指数增长。特别地，我们证明了F区的热导率与交换场强度（$h$）的关系在$h<λ$处显示出最大值，随着温度的升高，该值向更大的交换场移动。
2014-10-07 cond-mat.mes-hall
Electrical detection of spin accumulation and spin precession at room temperature in metallic spin valves
我们已经制作了一个多端的横向介观金属自旋阀证明自旋进动在室温下，使用隧道势垒结合金属铁磁电极作为自旋注入器和检测器。所观察到的调制的输出信号，由于自旋进动进行了讨论和解释的电子在扩散导体的飞行时间的实验。在Al条中获得的自旋弛豫长度lambda_{sf} =500 nm将使自旋相关的输运现象的详细研究成为可能，并允许在RT下探索电子自旋用于新电子应用的可能性。
2002-07-29 cond-mat.mes-hall
Opto-Valleytronic Spin Injection in Monolayer MoS2/Few-Layer Graphene Hybrid Spin Valves
二维（2D）材料提供了用于自旋电子学和谷电子学的独特平台，这是由于能够将非常不同的功能组合到一个垂直堆叠的异质结构中，其中每种组成材料的强度可以补偿其他组成材料的弱点。石墨烯已被证明是在室温下用于自旋输运的特殊材料，然而它缺乏自旋和光学自由度的耦合。相反，自旋/谷极化可以有效地产生在单层过渡金属二硫属化物（TMD），如MoS 2通过吸收圆偏振光，但横向自旋或谷传输尚未实现在室温下。在这封信中，我们制作单层二硫化钼/少层石墨烯混合自旋阀，并证明，第一次，光电子自旋注入跨TMD/石墨烯界面。我们观察到自旋极化的大小和方向是由螺旋度和光子能量控制的。此外，Hanle自旋进动测量证实了光学自旋注入，自旋运输，和电检测到室温。最后，通过一维漂移扩散模型的分析，量化了光注入的自旋电流和自旋输运参数。我们的研究结果表明，二维自旋电子/valleytronic系统，实现在室温下在一个单一的设备，这为多功能的二维自旋电子器件的存储器和逻辑应用铺平了道路的光学自旋注入和横向自旋输运。
2017-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric valley valves with graphene/MoTe$_2$ van der Waals heterostructures
铁电范德华异质结构提供了一个天然的平台，设计各种电控设备。在这项工作中，我们证明了AB双层石墨烯封装在MoTe $_2$作为一个谷阀，显示一个可切换的内置拓扑间隙，导致铁电驱动的拓扑通道。使用从头计算和低能量模型的组合，我们表明，铁电秩序的MoTe $_2$允许控制的间隙开放的双层石墨烯，并导致不同的铁电畴之间的拓扑通道。此外，我们分析了MoTe $_2$和石墨烯层之间的莫尔调制在拓扑模式中的效果，证明了边缘状态对铁电感应电势的莫尔调制是鲁棒的。我们的研究结果提出了铁电/石墨烯异质结构作为多功能平台，以设计可切换的内置拓扑通道，而无需外部电偏压。
2023-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coherent spin valve phenomena and electrical spin injection in ferromagnetic/semiconductor/ferromagnetic junctions
在弹道输运的Landauer框架下，对铁磁/半导体/铁磁结中的相干量子输运进行了理论研究.我们表明，量子相干性可以有意想不到的影响自旋注入和一些直观的自旋电子学的概念，建立在半经典物理不再适用：量子自旋阀（QSV）的效果发生，即使在没有净自旋极化电流流过的设备，不像在经典制度。相反的效应也会出现，即对于非零自旋电流，自旋阀信号为零。我们介绍了新的标准，用于分析量子和经典自旋输运现象和它们之间的关系。系统地研究了界面自旋相关电子传输、界面肖特基势垒、Rashba自旋轨道耦合和温度对QSV行为的影响。虽然QSV的签名被发现是敏感的温度，有趣的是，它的逆不是。我们认为，QSV现象可以有重要的意义，在量子自旋电子学实验与自旋阀几何形状的自旋注入的解释。
2002-10-18 cond-mat.mes-hall
All-electrical valley filtering in graphene systems (I): A path to integrated electro-valleytronics
通过输运测量来探测和控制石墨烯系统中的谷自由度一直是充分利用这种二维材料的独特性质的主要挑战。在这项理论工作中，我们证明了这一目标可以通过由带隙石墨烯制成的量子线几何结构来实现，该量子线几何结构用作具有以下有利特征的谷滤波器：i）所有电栅极控制，ii）电可切换的谷极性，iii）对配置波动的鲁棒性，以及iv）室温操作的潜力。该谷过滤通过在具有垂直电场的双层石墨烯或h-BN上的单层石墨烯中的间隙开口、具有水平电场的谷分裂和通过缺陷散射的谷间混合的组合来实现。除了用作谷电子的构建块之外，所提出的配置使得可以在电气和谷电子形式之间转换信号，从而允许集成电子和谷电子部件以实现电谷电子。
2022-09-05 cond-mat.mes-hall
Unambiguous Electrical Detection of Spin-Charge Conversion in Lateral Spin-Valves
自旋-电荷转换的有效检测对于推进我们对自旋-轨道耦合纳米结构中涌现现象的理解至关重要。在这里，我们提供了一个电检测方案的自旋-电荷转换，使竞争的自旋-轨道耦合输运现象的扩散横向通道，即反自旋霍尔效应（ISHE）和自旋电流效应（SGE）的完全解开的原理证明。一个合适的检测几何形状中所施加的斜磁场示出通过一个简单的对称性分析的输出非本地电阻提供直接访问自旋电荷输运系数。该方案是强大的对倾斜的自旋注入器的磁化，无序和寄生的非自旋相关的贡献的非本地信号，并可用于探测自旋-电荷转换效应在自旋阀和混合optospinelectronic设备。
2020-03-12 cond-mat.mes-hall
Electric-field-tunable valley Zeeman effect in bilayer graphene heterostructures: Realization of the spin-orbit valve effect
根据Gmitra和Fabian的理论预测，我们报告了在双层石墨烯（BLG）和单层WSe 2的原子尖锐异质结构中发现从拓扑平凡到拓扑非平凡的能带结构的电场诱导的转变[Phys.Rev.Lett. 119，146401（2017）]。通过对BLG电导的量子修正的详细研究，我们确定了BLG能带结构的演化是由邻近诱导的强自旋轨道相互作用（SOI）和层极化率之间的相互作用引起的。BLG中的低能量载流子经历有效的谷塞曼SOI，其在一定程度上是完全栅极可调的，其可以通过施加横向位移场来接通或关断，或者可以在价带和导带之间可控地转移。我们证明，这将导致在一个恒定的电子密度从弱本地化弱反本地化的净位移场是从一个积极的调整到一个负面的价值与随之而来的SOI诱导分裂的低能带的BLG附近的K（K '）谷，这是一个独特的签名的理论预测的自旋轨道阀效应。我们的分析表明，量子修正的强诱导SOI狄拉克材料中的德鲁德电导只能令人满意地解释的理论，占SOI诱导的BLG低能带的自旋分裂。我们的研究结果表明，在双栅二维材料的谷塞曼效应的基础上实现高度可调的设备的潜力。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent electrical rotations of valley states in Si quantum dots using the phase of the valley-orbit coupling
栅极电场对硅量子点中谷轨耦合的相位有很小但不可忽略的影响。双量子点中谷本征态之间的有限点间隧穿是通过两个点之间的谷轨道耦合的相位的小差异来实现的，并且它又允许两个点谷本征态在反交叉水平上的可控旋转。我们提出了一个全面的分析讨论这个过程中，与现实的结构估计。
2012-07-31 cond-mat.mes-hall
All-electrical manipulation of silicon spin qubits with tunable spin-valley mixing
我们表明，硅量子位（qubit）中的自旋和谷自由度之间的混合可以通过作用在谷分裂$Δ$上的电场来控制。由于自旋-轨道耦合，量子位可以在自旋模式（其中量子信息被编码为自旋）和谷模式（其中量子信息被编码为谷）之间连续切换。在自旋模式下，量子比特在非弹性弛豫和退相干方面更鲁棒，但几乎不能电寻址。然而，它可以被带入谷模式，然后返回到自旋模式以进行电操纵。这为在硅上开发鲁棒的、可扩展的、电可寻址的自旋量子比特开辟了新的前景。我们说明了这一点与紧束缚模拟上的所谓的“角点”在绝缘体上硅器件的限制和谷分裂可以独立定制的前和背栅。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall
Valley Valves at Domain Walls in Symmetry-Broken Rhombohedral Graphene
Florida State University（佛罗里达州立大学）；National High Magnetic Field Laboratory（国家高磁场实验室）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), CSIC（马德里材料科学研究所，西班牙国家研究委员会）；IMDEA Nanoscience（IMDEA纳米科学研究所）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
研究菱面体多层石墨烯中谷畴壁的输运性质，发现其表现为不可穿透的谷阀，并通过谷间相互作用实现电子透射，在超导相中谷间混合对超流至关重要。
2026-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Generation and detection of pure valley current by electrically induced Berry curvature in bilayer graphene
谷值是非耗散电子器件的有用自由度，因为即使在绝缘材料中也可以流动的谷值电流不伴随电子电流。我们使用双栅双层石墨烯的霍尔棒几何形状，以电控制破缺的反转对称性或Berry曲率以及载流子密度，以产生和检测纯谷电流。我们发现一个大的非局部电阻和立方标度之间的非局部电阻和局部电阻率在绝缘制度在零磁场和70 K的纯谷电流的证据。在零电导率的极限中的谷电流的电控制允许谷电流从电场的非耗散感应，并且因此为非耗散电子学的进步提供了显著贡献。
2015-01-20 cond-mat.mes-hall
Thermal spin injection and interface insensitivity in permalloy/aluminum metallic non-local spin valves
我们目前的测量热和电自旋注入纳米金属非局域自旋阀（NLSV）结构。通过测量使用微机械Si-N热隔离平台制成的代表性膜的Seebeck系数和热导率，我们使用简单的分析和有限元热模型来确定驱动热自旋注入的热梯度上的限制，并计算自旋相关的Seebeck系数为$-0.5\ μ\mathrm{V}/\mathrm{K}< S_{s}<-1.3\ μ\mathrm{V}/\mathrm{K}$。这是可比的绝对塞贝克系数的分数到以前的结果，尽管显着较小的电自旋注入信号。由于小的电自旋信号可能是由界面效应引起的，我们得出结论，热自旋注入是不太敏感的FM/NM接口，并可能受益于一层氧化的铁磁体，这进一步刺激了在传感器和纯自旋电流源中的应用热自旋注入的兴趣。
2016-03-27 cond-mat.mes-hall
Zero-bias anomaly in cotunneling transport through quantum-dot spin valves
我们预测了一个新的零偏置异常的微分电导通过一个量子点耦合到两个铁磁导线与反平行磁化。这种异常在起源和性质上不同于通过量子点传输的其他异常，例如近藤效应。它发生在库仑阻塞谷中，带有一个未成对的点电子，它是单势垒和双势垒共隧穿过程相互作用的结果，以及它们对点中自旋积累的影响。当施加磁场时，异常变得显著改变。
2005-07-22 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
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
All-electrical scheme for valley polarization in graphene
本文提出一种全电学装置，通过普通金属电极与石墨烯的横向动量匹配产生显著谷极化，并分析了几何参数、无序及边缘缺陷的影响，为电学控制石墨烯谷自由度提供了可行途径。
2025-06-27 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
Electrically tunable valley polarization in Weyl semimetals with tilted energy dispersion
National University of Singapore（新加坡国立大学）；National Taiwan University（台湾大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）
本研究探究倾斜色散外尔半金属p-n-p结的隧穿输运，发现横截方向倾斜色散会引发不同谷电子的反向手性折射，结合磁势垒选角实现电可控可切换的谷极化，为相关实验与谷电子学等应用铺路。
2018-02-09 cond-mat.mes-hall
Electrical Detection of Spin Precession in Single Layer Graphene Spin Valves with Transparent Contacts
利用非局域自旋阀方法研究了室温下单层石墨烯中的自旋积累和自旋进动。研究了非局域磁电阻对电极间距的依赖关系，结果表明自旋扩散长度约为1.6微米，自旋注入/探测效率为0.013。电检测的自旋进动证实，非本地信号来源于自旋注入和运输。Hanle自旋进动数据的拟合产生~84 ps的自旋弛豫时间和~1.5微米的自旋扩散长度，这与通过间距依赖性获得的值一致。
2009-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-Electrical Control of a Hybrid Electron Spin/Valley Quantum Bit in SOI CMOS Technology
我们成功地证明了实验电场介导的控制电子的自旋限制在SOI量子点（QD）与标准CMOS工艺流程制造的设备。此外，我们表明，SOI器件中的背栅控制能够在电可寻址但对电荷噪声敏感的配置和受保护的配置之间切换量子位（量子位）。
2019-12-20 cond-mat.mes-hall
All-Electrical Control of an Electron Spin/Valley Quantum Bit in SOI CMOS Technology
我们使用标准的SOI CMOS工艺流程制备了量子点（QD）器件，并证明了由于谷间自旋轨道耦合，受限电子的自旋可以通过局部电场激发来控制。我们讨论了通过额外的电极调制限制几何形状可以使量子位（qubit）在电可寻址的谷配置和受保护的自旋配置之间切换。提出的方案有助于改善Si量子位平台上量子计算的快速操作和缓慢退相干之间的权衡。最后，我们唤起的过程引起的可变性的影响上的操作偏置范围。
2019-12-20 cond-mat.mes-hall
Robust all-electrical topological valley filtering using monolayer 2D-Xenes
我们提出了一个可实现的设备设计的全电鲁棒谷滤波器，利用自旋保护拓扑界面态托管在单层2D-Xene材料与大的内在自旋轨道耦合。与传统的量子自旋霍尔边缘状态周围的$X$点，出现在拓扑结构不同的阶段之间的畴壁的界面状态是从$K$或$K^{'}$点，使它们成为谷极化通道的合适的前景。我们发现，一个大的带隙量子自旋霍尔效应的存在下，使空间分离的自旋谷锁定螺旋界面态的谷态被保护的自旋守恒，导致对短程非磁性无序的鲁棒性。通过采用散射矩阵形式主义在一个适当设计的设备结构，谷分辨输运的非磁性短程无序的存在下，不同的2D-Xene材料也进行了详细的分析。我们的数值模拟证实了自旋-轨道耦合的作用，在实现一个完美的量子电导归因于拓扑保护的界面态的改进的谷滤波器的性能。我们的分析进一步阐述了在设计优化的valleytronic过滤器装置时需要考虑的材料、装置几何形状和其他因素的正确选择。
2021-10-13 cond-mat.mes-hall
Electrically driven spin resonance in a bent disordered carbon nanotube
从理论上研究了电场对碳纳米管谷自旋量子比特的共振操控。我们开发了一种新的分析电驱动的自旋共振利用固定的物理特性的纳米管：弯曲和不均匀的障碍。模拟的光谱的电子谷自旋量子比特耦合到一个空穴谷自旋量子比特和杂质电子自旋，并确定与最近的测量相吻合的功能。我们表明，相同的机制允许共振控制的全四维自旋谷空间。
2014-08-05 cond-mat.mes-hall
Valley Gapless Semiconductor: Models and Applications
提出能谷无隙半导体作为电控能谷电子学平台，通过栅极电压调节载流子类型控制能谷自由度，并在蜂窝晶格中利用Haldane模型验证其在全电控能谷过滤器中的输运特性。
2025-05-24 cond-mat.mes-hall
Wide Electrical Tunability of the Valley Splitting in a Doubly gated Silicon-on-Insulator Quantum Well
本研究通过低温磁输运测量发现双栅绝缘体上硅量子阱的谷劈裂可通过静电偏置δn宽范围调控，最高达6.3 meV且与总载流子浓度无关，前界面高k介质也提供了额外调控途径。
2025-09-02 cond-mat.mes-hall
An electrically driven spin qubit based on valley mixing
基于半导体量子点的单自旋量子比特的电控制对于可扩展的量子计算具有极大的兴趣，因为与磁场相比，电场提供了用于量子比特控制的替代机制，并且也可以更容易地产生。在这里，我们概述了在异质界面处存在台阶的情况下，硅量子点量子比特的电驱动自旋旋转频率急剧增强的机制。这种增强是由于当电子波函数克服界面台阶引起的势垒时，基态和激发态之间发生强耦合。理论上计算了硅/二氧化硅界面上量子点的单量子位门时间为170 ns。尽管硅中的自旋轨道耦合很弱，但这种步骤的工程设计可以用来实现自旋量子比特的快速电旋转和纠缠。
2016-11-21 cond-mat.mes-hall
Electrically driven electron spin resonance mediated by spin-valley-orbit coupling in a silicon quantum dot
利用电压依赖性电场操纵电子自旋的能力是量子自旋电子器件（诸如基于自旋的半导体量子比特）的操作的关键。电自旋控制的一种自然方法是利用所有材料中固有的自旋轨道耦合（SOC）。到目前为止，这种方法还不能应用到硅中的电子，由于其非常弱的SOC。在这里，我们报告了一个实验实现的电驱动的电子自旋共振在绝缘体上硅（SOI）纳米线量子点设备。底层驱动机制的结果从SOC和硅导带的多谷结构，这是增强在调查的纳米线几何形状之间的相互作用。我们提出了一个简单的模型捕捉基本的物理和使用紧束缚模拟更定量的分析。我们讨论了我们的研究结果的相关性，在硅中的紧凑和可扩展的电子自旋量子比特的发展。
2018-02-07 cond-mat.mes-hall
Electrical control of intervalley scattering in graphene via the charge state of defects
我们通过低温输运测量研究了缺陷石墨烯中的谷间散射。当缺陷带电时，散射率被强烈抑制。这一发现突出了“屏蔽”的短程部分的潜在的远程部分。吸附钙的石墨烯的实验证实了长程库仑势的作用。这种效应适用于其他多通道系统，只要缺陷的电荷状态可以电调谐。我们的研究结果提供了一种手段，以电控制谷弛豫和谷动力学在谷电子材料具有重要意义。
2016-02-21 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium valley polarization in graphene nanoconstrictions
我们最近表明，使用紧束缚计算，非平衡谷极化可以在石墨烯中实现，当电流注入通过“谷过滤器”：一个弹道点接触锯齿形边缘。在这里，我们证明，该效果是令人惊讶的强大对改变过滤器轴的晶体取向。也就是说，输出电流保持极化，除非点接触具有完美的扶手椅边缘，在扶手椅边缘处，两个子点阵被相等地表示。极化反转时，过滤器的方向交叉的阿姆椅线，随后，占主导地位的子晶格指数的终端原子的变化。在弯曲的石墨烯条中，谷极化电流可以被引导朝向一个边缘，从而提供了观察众所周知的霍尔效应的零磁场模拟的理论可能性。对于谷值阀，两个谷值滤波器串联并由栅极电压静电控制，当$π/3$顶点放置在两个滤波器之间时，电导-栅极特性反转。
2007-10-16 cond-mat.mes-hall
Electrical control of valley-Zeeman spin-orbit coupling-induced spin precession at room temperature
本研究利用WSe₂邻近效应调控双层石墨烯的各向异性自旋轨道耦合，在室温扩散区无外场下实现相干自旋进动，且其极化符号可电调控，为室温低能耗自旋基逻辑器件奠定基础。
2021-06-27 cond-mat.mes-hall
Valley polarization in graphene-silicene-graphene heterojunction
考虑到石墨烯和硅烯能带结构的差异，提出了一种新的石墨烯-硅烯-石墨烯（GSG）异质结模型。在GSG中，我们研究了锯齿形纳米管在外加电场作用下的谷极化特性。我们发现与硅烯体带隙相关的能量范围具有大于95%的谷极化。在硅烯拓扑边缘态的保护下，即使引入很小的非磁无序，谷极化仍然存在。这些结果对今后谷阀的应用具有一定的实际意义。
2014-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electrical Tuning of Valley Magnetic Moment via Symmetry Control
晶体的对称性决定了电子布洛赫态的性质。例如，在存在时间反演对称性的情况下，布洛赫态的轨道磁矩和贝瑞曲率必须为零，除非反演对称性被破坏。在某些2D电子系统中，例如双层石墨烯，可以简单地通过施加垂直电场来打破固有的反转对称性。在原则上，这提供了显着的可能性开关和连续调谐的磁矩和贝里曲率附近的狄拉克谷可逆的电气控制。在这里，我们首次使用双层MoS 2来证明这一原理，双层MoS 2具有与双层石墨烯相同的对称性，但在可见光区具有带隙，可以直接光学探测这些贝里相相关的特性。我们表明，光学圆二色性，反映了轨道磁矩在山谷中，可以连续调谐从-15%至15%作为双层二硫化钼场效应晶体管的栅极电压的函数。与此相反，二向色性是栅极独立的单层二硫化钼，这是结构上的非中心对称。我们的工作证明了通过对称性控制在正负值之间连续改变轨道磁矩的能力。这代表了一种新的方法来操纵贝里相位效应的应用在量子电子学与二维电子材料。
2012-08-30 cond-mat.mes-hall
All-electrical spin injection and detection in the Co2FeSi/GaAs hybrid system in the local and non-local configuration
我们展示了在Co2 FeSi/GaAs混合系统中使用横向输运结构的自旋极化电子的电注入和检测。自旋阀签名和特征Hanle曲线观察到在非本地和本地配置。局域自旋阀信号的相对大的幅度和高的信噪比归因于在良好有序的L21相的Co2 FeSi的费米能级处的大的自旋极化。
2013-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical band flattening, valley flux, and superconductivity in twisted trilayer graphene
扭曲的石墨烯多层膜已经被证明可以产生一个多功能的操场来设计可控的电子状态。在这里，通过结合第一性原理计算和低能量模型，我们证明了扭曲的石墨烯三层提供了一个可调的系统，其中范霍夫奇点可以电控制。特别是，它示出，除了带平坦化，体谷电流出现，这可以通过本地化学掺杂剂淬火。最后，我们表明，在电子相互作用的存在下，出现了非均匀的超流密度，其非均匀性引起的光谱特征，在分散的更高的能量带。我们的研究结果提出了扭曲的三层作为一个可调的范德华异质结显示电控平带和批量谷电流。
2020-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electrical manipulation of a single electron spin in CMOS with micromagnet and spin-valley coupling
对于半导体自旋量子比特，互补金属氧化物半导体（CMOS）技术是可靠和可扩展制造的理想候选者。如果没有中间的解决方案，从学术制造到完全由工业CMOS标准制造的量子位的直接飞跃是困难的。通过灵活的后端工艺（BEOL），可以在后CMOS工艺中添加微磁体或超导电路等新功能，以研究这些器件的物理特性或实现概念验证。一旦工艺建立，它就可以被纳入与铸造厂兼容的工艺流程中。在这里，我们研究了一个单电子自旋量子比特的CMOS器件与微磁铁集成在灵活的BEOL。我们利用合成的自旋轨道耦合（SOC）通过电场来控制量子比特，并且我们研究了SOC存在下的自旋谷物理，其中我们显示了自旋谷热点处Rabi频率的增强。最后，我们使用动态去耦脉冲序列探测了系统中的高频噪声，并证明了在这个范围内电荷噪声主导量子比特退相干。
2023-03-09 cond-mat.mes-hall
Giant High-order Nonlinear and Nonreciprocal Electrical Transports Induced by Valley Flipping in Bernal Bilayer Graphene
该研究通过Hartree–Fock计算和Boltzmann输运分析，揭示Bernal双层石墨烯1-口袋迷你能谷极化态可被面内电场翻转，从而产生直流迟滞及强非线性、非互易交流响应。
2025-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically Protected Valley-Orbit Qubits in Silicon
限制在Si量子点中的电子具有轨道、自旋和谷自由度（d.o.f.）。我们利用朗道-齐纳-斯塔克伯格-马约拉纳（Landau-Zener-Stuckelberg-Majorana，LZSM）干涉法对与微波腔强耦合的硅双量子点进行谷值d.o.f.所得到的LZSM干涉图案是不对称的，作为一个功能的水平失谐和持续的驱动周期是比典型的电荷退相干时间长得多。通过相关的LZSM干扰图案与电荷噪声测量，我们表明，谷轨道杂化提供了一些保护，从电荷噪声的有害影响。我们的工作开启了利用d.o.f.山谷的可能性。在硅中设计电荷噪声不敏感的量子比特。
2018-05-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrical spin injection and detection in a semiconductor. Is it feasible?
自旋极化电子在半导体中的电注入原则上可以通过经由欧姆传导将电流从铁磁金属驱动到半导体中来实现，其中已知电流是显著自旋极化的。为了检测，第二铁磁体可以用作漏极。研究了以高迁移率InAs/AlSb二维电子气（2DEG）为衬底，Ni、Co和坡莫合金为铁磁电极的亚微米横向自旋阀结。在标准几何结构中，很难将真正的自旋注入与其他效应分开，包括局部霍尔效应、来自铁磁电极的异常磁阻（AMR）贡献以及弱局域/反局域校正，这可以紧密地模拟自旋阀效应所期望的信号。尺寸的减小和多端非局部几何的使用使我们能够将不必要的影响降至最低。尽管我们做了所有的努力，我们还没有能够观察到自旋注入。然而，我们发现，在这些系统中的这种“负”的结果实际上是一致的扩散系统中的自旋输运的理论预测。
2000-07-19 cond-mat.mes-hall
Electrical valley filtering in transition metal dichalcogenides
本文研究了过渡金属二硫族化合物空穴电谷滤波的可行性。我们专门研究了利用势垒产生谷依赖隧穿率的方案，并使用基于k.p的分析方法和基于递归格林函数的数值方法进行研究。研究结果表明，在均质和非均质体系中，空穴通过横向量子势垒时，透射系数随入射能量和横波矢量的变化关系为扶手椅型或锯齿型.主要结论如下：1）隧穿电流谷极化随着势垒宽度或高度的增加而增加，2）谷-轨道相互作用和能带结构翘曲都有助于谷相关隧穿，其中前一种贡献在具有不对称势垒的结构中是明显的，而后者是取向相关的并且在扶手椅方向上达到最大传输，以及3）对于透射率~ 0.1，可以实现10%数量级的隧穿电流谷极化。
2018-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-valley dynamics of electrically driven ambipolar carbon-nanotube quantum dots
考虑了由半导体碳纳米管上的电势变化定义的双极性$n$ - $p$双量子点。我们专注于（1 e，1h）电荷配置与一个多余的电子在导带状态限制在$n$型点和一个单一的丢失的电子在价带状态的$p$点，解除泡利封锁的电流被观察到在电偶极子自旋共振[E. A. Laird等人，Nat. Nanotech. 8，565（2013）]。利用Floquet理论和含时组态相互作用方法研究了周期电场驱动下系统的动力学行为，确定了原子紧束缚哈密顿量的单电子自旋谷轨道.我们发现，解除泡利封锁的过渡强烈的影响耦合到真空状态与一个空的$n$点和一个充满$p$点。这种耦合移动了跃迁能，并强烈地改变了轴向磁场的有效$g$因子。耦合是由点之间的偏置调制，但它似乎有效的（1 e，1h）基态和真空（0 e，0 h）状态之间的惊人的大能量分裂。多光子跃迁和高次谐波产生效应也进行了讨论。
2016-11-07 cond-mat.mes-hall
Non-adiabatic quantum control of valley states in silicon
非绝热量子效应，经常在实验上观察到半导体纳米器件，如单电子泵工作在高频率，可能会导致不希望的和不可控的行为。然而，当与硅固有的谷自由度结合时，这些不利的影响可以用于量子信息处理方案。利用薛定谔方程的显式时间演化，数值研究了SiGe/Si异质结构中量子点中电子两个最低谷态之间的非绝热跃迁.当量子点的中心变化时，在顶部SiGe/Si界面处存在单个原子层台阶在电子光谱中打开了反交叉。我们表明，一个电场施加垂直的接口允许调谐的反交叉能隙。结果，通过使电子移动通过该反交叉，并且通过电改变能隙，可以电控制两个最低谷态的概率。
2021-11-22 cond-mat.mes-hall
Electrical control of spin and valley in spin-orbit coupled graphene multilayers
提出利用TMD封装的石墨烯多层膜，通过电场反转实现关联诱导的自旋/谷极化切换，为自旋电子学提供新平台。
2024-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Controlled Growth of a Line Defect in Graphene and Implications for Gate-Tunable Valley Filtering
石墨烯的原子精确剪裁可以实现不寻常的传输路径和新的纳米级功能器件。在这里，我们描述了一个配方的控制生产的高度规则的“5-5-8”线缺陷的石墨烯通过同时电子辐射和焦耳加热所施加的电流。高分辨率透射电子显微镜揭示了生长过程的各个步骤。延伸早期的理论工作，提出谷判别能力的石墨烯5-5-8线缺陷，我们进行第一性原理计算的运输，并发现一个强大的能量依赖性的谷极化的载流子在整个缺陷。这些发现启发我们提出一个紧凑的静电门控“谷阀”设备，谷电子的关键组成部分。
2014-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical control of valley polarized charged biexcitons in monolayer WS$_2$
本研究针对范德华半导体中激子电学操控受电中性与掺杂损耗限制的问题，实现了单层WS₂中带电双激子谷极化的动态调控，圆偏振度最高提升6倍，并观测到带电态布居的非单调开关行为，揭示了激子态间的相干相互作用。
2024-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generation of pure bulk valley current in graphene
谷电流的产生是石墨烯谷电子学中的基本目标，但其实现的实际方法还不为人所知。我们提出了一个可行的方案，通过在悬浮区的应变和化学势的绝热循环变形的石墨烯机械谐振器中的体谷电流的产生。伴随的应变规范场可以破坏两个不等价谷内问题的空间镜像对称性，导致由于量子泵浦而产生的有限谷电流。设计了一种全电测量结构，用纯体谷电流检测新态。
2013-01-24 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
Valleytronics in Tin (II) Sulfide
硫化锡（SnS）是一种存在于自然界中的层状矿物。本文采用\emph{ab initio}计算和$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$理论相结合的方法研究了这种材料的二维形态。特别是，我们解决的谷属性和光学选择规则的二维SnS。我们的研究揭示了SnS作为一种非凡的材料的valleytronics，其中对等效谷沿两个垂直的轴放置，可以选择专门与线性偏振光，并可以使用非本地电气测量分离。
2015-08-31 cond-mat.mes-hall
