A Movable Valley Switch Driven by Berry Phase in Bilayer Graphene Resonators
自从Berry相被发现以来，它在许多量子系统中起着重要的作用。在有间隙的Bernal双层石墨烯中，Berry相可以从0到2pi连续调谐，这为探索可调谐Berry相的物理现象提供了独特的机会。在这里，我们报告了在可移动双层石墨烯pn结谐振器中Berry相诱导的谷分裂和交叉的实验观察。在我们的实验中，双层石墨烯谐振器是通过结合扫描隧道显微镜针尖的电场和双层石墨烯的间隙产生的。垂直磁场使共振器中束缚态的Berry相位从0连续变化到2 π，并导致双层石墨烯中两个不等效谷的Berry相位差。因此，我们观察到巨大的谷分裂和不寻常的谷交叉的最低束缚态。我们的研究结果表明，双层石墨烯谐振器可以用来操纵谷电子学中的谷自由度。
2019-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically and magnetically addressable valley pseudospin of interlayer excitons in bilayer MoS2
双层MoS 2中的层间谷激子同时具有大的振荡器强度和长的寿命，因此代表了谷电子应用的有利方案。然而，在原始双层二硫化钼，这是在valleytronics的心脏，层间激子的谷赝自旋的控制，仍然难以捉摸。在这里，我们报告的观察高度圆偏振的光致发光层间激子的双层二硫化钼与光学和磁寻址能力。在激子共振附近的圆偏振光激发下，双层MoS 2的层间激子呈现出接近统一的负圆偏振态。值得注意的是，通过打破时间反演对称性与平面外的磁场，自发谷极化（7.7%/特斯拉）的记录水平被确定为双层二硫化钼层间激子。双层MoS 2中层间激子的巨谷极化，以及电/光/磁控制的可行性和强振子强度，为下一代电子和光电应用的发展提供了坚实的基础。
2021-06-01 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
Importance of magnetic shape anisotropy in determining magnetic and electronic properties of monolayer $\mathrm{VSi_2P_4}$
二维铁磁体是一个非常有趣的研究课题，而磁各向异性是稳定二维磁序所必不可少的。本文采用广义梯度近似加$U$（GGA + $U$）方法研究了$\mathrm{VSi_2P_4}$的磁各向异性能（MAE）、磁性和电子性质.对于大的$U$，磁形状各向异性（MSA）能对MAE的贡献更大，可以克服磁晶各向异性（MCA）能，表现出易平面。对于固定的面外MA，随着$U$的增加，单层$\mathrm{VSi_2P_4}$经历铁谷态（FV）、半谷金属态（HVM）、谷极化量子反常霍尔绝缘体态（VQAHI）、HVM和FV态。然而，对于平面内自适应MA，在所考虑的$U$范围内，不存在特殊的量子反常霍尔（QAH）态和自发谷极化。根据MAE和电子结构，在固定的面外或面内MA下，本征相图显示单层$\mathrm{VSi_2P_4}$中的普通磁性半导体（CMS）、FV和VQAHI。在参考文献中广泛使用的代表性$U$ $=$ 3 eV处，$\mathrm{VSi_2P_4}$可以被视为2D-$XY$磁体，而不是在先前的工作中仅考虑MCA能量预测的Ising类2D长程序磁体。我们的研究结果揭示了MSA在确定单层$\mathrm{VSi_2P_4}$的磁性和电子性质的重要性。
2022-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted inter-valley scattering determines ultrafast exciton dynamics in MoSe$_2$ bilayers
虽然谷（能量极值）存在于固体的所有能带结构中，但它们在确定原子级薄的过渡金属二硫属化物（TMDC）中的激子共振和动力学方面的突出作用是独特的。利用二维相干电子能谱，我们发现MoSe $_2$双层膜中激子退相干的时间尺度比单层膜中快得多。我们进一步确定两个人口弛豫通道的双层，一个相干的和非相干的。我们的微观模型表明，声子发射过程促进散射事件从$K$谷的其他较低的能量$Γ$和$Λ$谷的双层。我们结合实验和理论研究明确建立不同的微观机制，确定激子的量子动力学在TMDC单层和双层。了解激子量子动力学提供了至关重要的指导TMDC双层膜中的自旋/谷自由度的操纵。
2022-09-19 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
Valley-Selective Topological Ordered States in Irradiated Bilayer Graphene
无间隙双层石墨烯易受各种自发带隙状态的影响。然而，正如理论预测和实验观察到的那样，基态在拓扑上是微不足道的，因为与谷无关的能隙在能量上是有利的。在这里，我们表明，在层间电场和圆偏振光的应用下，一个谷可以选择表现出原来的相互作用不稳定性，而另一个被冻结。调整这个Floquet系统稳定多个竞争的拓扑有序状态，区分边缘运输和圆二色性。值得注意的是，量子化的电荷，自旋和谷霍尔电导率共存于一个稳定的状态。
2017-11-06 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
Continuously Tunable Berry Phase and Valley-Polarized Energy Spectra in Bilayer Graphene Quantum Dots
Berry相位在决定量子系统的许多物理性质中起着重要的作用。然而，量子系统的Berry相变能谱是比较罕见的。在这里，我们报告了一个不寻常的可调谷极化的能量谱连续可调贝里相伯纳尔堆叠的双层石墨烯量子点。在我们的实验中，电子轨道态的Berry相位被垂直的磁场从π到2 π连续地调谐。当Berry相位等于π或2 π时，两个不等价谷中的电子态是能量简并的。通过改变Berry相位为π的非整数倍，在我们的实验中检测到大的和连续可调谐的谷偏振能谱。所观察到的Berry相位诱导的谷分裂，在1 T的磁场下约为10 meV，比自旋的塞曼分裂大约100倍，从而揭示了基于石墨烯的谷电子学。
2021-08-17 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
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
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
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
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
Zeeman splitting via spin-valley-layer coupling in bilayer MoTe2
原子薄的过渡金属二硫属化物（TMD）具有自旋和谷自由度的耦合，使其有望用于自旋谷电子学。在单层TMD中，由于自旋-轨道耦合和反转对称性破缺，发射螺旋度被锁定在谷区，导致面外磁场存在时塞曼效应的谷区模拟。由于双层中的反转对称性被恢复，因此发射螺旋度不应再被锁定在谷中。在这里，我们表明，塞曼分裂，但是，仍然存在于双层，作为一个额外的自由度，即，层赝自旋和自旋谷层锁定。与单层膜相反，塞曼分裂在这里没有提升谷简并。圆偏振光致发光的程度可以用磁场从$-27\%$调谐到$27\%$。我们的研究结果表明，在双层自由度的控制与磁场，这与以前的电场控制，使双层一个有前途的平台，基于磁电效应的自旋谷量子门。
2017-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Chern-Selective multi-valley Flat Bands in Twisted Mono-Bilayer and Mono-Trilayer MoTe$_2$
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of physics, Chinese academy of sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese academy of sciences（中国科学院大学）；Center for Computational Quantum Physics, Flatiron Institute（平顿研究所计算量子物理中心）；Department of Physics, Princeton University（普林斯顿大学物理系）；Laboratoire de Physique de l’Ecole normale supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris-Diderot, Sorbonne Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室）
通过第一性原理和连续模型，发现扭转单双层和单三层MoTe$_2$中低能莫尔平带同时来自Γ和K/K'谷，具有不同Chern数，且可通过层数和堆叠调控。
2025-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-polarized domain wall magnons in 2D ferromagnetic bilayers
Valleytronics是一个开创性的技术领域，依靠谷自由度来实现新颖的电子功能。基于谷电子学中的电势，对双层石墨烯中局限于畴壁的拓扑谷极化电子进行了广泛的研究。在这里，我们研究磁振版本的畴壁激发在二维蜂窝铁磁双层膜（FBL）共线秩序。特别是，我们探讨的影响Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（ESTA）和静电掺杂（ED）的存在和特性的一维磁振子局限于层堆叠畴壁FBL。研究发现，电畴和电畴的共存丰富了FBL中的拓扑结构，但相应的畴壁磁振子并没有明确的谷指数。另一方面，我们表明，层堆叠畴壁在DMI自由FBL构成一维通道的弹道输运的拓扑谷极化磁振子。我们的理论结果为基于原子级薄拓扑磁性材料的磁振子谷电子器件的发展带来了希望。
2020-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Spin and Valley Polarized Multiple Fermi Surfaces of α-RuCl$_3$/Bilayer Graphene Heterostructure
本研究分析了$α$-RuCl$_3$/双层石墨烯异质结构的输运性质，揭示了由自旋选择性能带杂化引起的自旋和谷极化多重空穴型费米口袋，确立了该异质结构作为工程化低能能带结构的杰出平台。
2023-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bilayer graphene under pressure: Electron-hole Symmetry Breaking, Valley Hall Effect, and Landau Levels
双层石墨烯的电子结构在压力下发展非常有趣的功能与三角翘曲的增强和分裂的抛物线接触带在倒易空间的K点成四个狄拉克锥，一个在K和三个沿T对称线。随着压力的增加，这些锥体在倒易空间和能量上分离，打破了电子-空穴对称性。由于它们的能量分离，在谷霍尔效应实验和朗道能级结构中可以观察到它们相反的Berry曲率。基于由密度泛函理论得到的电子结构，我们发展了一个描述压力对系统的霍尔电导率和朗道能级等可测量量的影响的低能哈密顿量。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and layer-resolved transmission of bilayer graphene nanoribbon in the presence of vertical fields
由于其特殊的手征性质和激发载流子分散性，双层石墨烯的电子性质与传统的二维电子气和单层石墨烯不同。研究了应变对双层石墨烯纳米结构的电子结构、边缘态和零温下电荷输运的影响。我们证明了在垂直磁场作用下，双层石墨烯在偏压下会产生谷极化量子霍尔效应。在该系统中，通过调节面间应变，可以发生从量子谷霍尔到谷极化量子霍尔相的拓扑相变。此外，我们研究了层分辨输运性质，通过计算层极化量，使用递归格林函数技术，并表明所得到的层极化值确认所获得的相位。这些预测可以通过实验来验证，我们的结果表明，在电子和valleytronics设备的外部场的存在下，利用应变双层石墨烯的可能性。
2013-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiple magnetic states, valley electronics, and topological phase transitions in two-dimensional Janus XYZH (X = Sc, Y, La, Y = Cl, Br, I, and Z = S, Se, Te): From monolayers to bilayers
本研究提出27种二维Janus XYZH铁磁半导体单层，揭示其谷极化、应变诱导拓扑相变及双层中的多铁性、层极化谷霍尔效应和交变磁性，为量子器件设计提供理论基础。
2025-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pressure-tuned many-body phases through $Γ$-K valleytronics in moiré bilayer WSe$_2$
该研究结合从头算与关联模型方法，探究压力下转角双层WSe$_2$的多体效应，揭示层间距调控K与Γ谷相对能级的机制，构建压力-掺杂相图，证明其可压力调控多种关联相。
2024-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum valley Hall states in low-buckled counterparts of graphene bilayer
针对双层石墨烯低褶皱结构中某堆垛方式打破P对称性的问题，通过TB模型计算引入层分辨拉什巴SOC，发现系统展现QVHE，谷陈数从0变为2，且扭转小角度可等效引入该SOC，为拓扑谷电子学等器件设计提供新可能。
2024-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Berry phase mediated topological thermoelectric transport in gapped single and bilayer graphene
我们考虑带隙单层和双层石墨烯中的异常热电输运，其中间隙可能是由于反转对称性破缺。在间隙的存在下，非平凡的Berry相位效应可以被示出为即使在没有垂直磁场的情况下，响应于所施加的温度梯度来介导横向热电电压。这种自发的、反常的能斯特效应对于石墨烯能带结构中两个不相等的谷中的非均匀化学势是非零的。相反，能斯特响应可用于在两个横向样品边缘之间产生谷折射率偏振，如在类似的谷霍尔效应中。
2009-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twisted bilayer BC$_3$: Valley interlocked anisotropic flat bands
在这里，我们提出BC $_3$，一种已经合成的石墨烯衍生物，作为一个平台，通过引入具有失配堆叠的莫尔图案来实现奇异的量子相。在扭转双层BC $_3$中，它示出了从二维到准一维能带结构的交叉发生与扭转角作为控制参数。这是范德瓦尔斯堆叠系统中指导原理的典型表现：相邻层中布洛赫波函数之间的量子干涉对有效层间隧穿有显著影响。有趣的是，准一维化以谷依赖的方式发生。也就是说，在谷指数和准1D方向性之间存在互锁，这使得BC $_3$成为谷电子器件的合理候选者。此外，谷联锁准一维状态的强相关制度减少到一个有趣的变体的Kugel-Khomskii模型，其中交织的谷和自旋自由度可能会导致奇异的量子相位。值得注意的是，由于三重谷简并性，Kugel-Khomskii模型的这种变体不能在常规固体中实现。
2022-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interplay Between Stacking Order and In-plane Strain on the Electrical Properties of Bilayer Antimonene
本文研究了不同堆积顺序的锑烯双层膜的电学性质。采用vanderWaals（vdW）修正的密度泛函理论研究了其电学性能。两种结构的带隙相当大，而其他结构的带隙接近于零。施加面内双轴应变以改变电性能。带隙在特定的应变水平下达到最大值，然后在更大的压缩和拉伸应变下关闭。导带中的三个谷（$Γ$、Q和K）的能量随着应变而被探索。导带最小值随着应变在这些谷之间切换。两个带也有助于价带最大值，这两个带的能量为各种应变进行了研究。最后，得到了导带和价带谷的有效质量。在$Γ$ -谷处的有效质量证明了最低有效质量。
2020-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring excitonic states of van der Waals bilayers through stacking configuration, band alignment and valley-spin
单层半导体中的激子由于与光场的强耦合而具有大的光学跃迁偶极。异质双层中的层间激子具有电子和空穴组分的层分离，其特征在于大的电偶极子，其能够实现与电场的强耦合和激子-激子相互作用，代价是光学偶极子基本上被猝灭（几个数量级）。在这封信中，我们证明了在过渡金属二硫属化物（TMD）异质和同质双层中创建一类新激子的能力，该双层结合了单层和层间激子的优点，即具有大的光偶极子和大的电偶极子。这些激子由被很好地限制在单个层中的电子和在两个层中很好地延伸的空穴组成，在此通过载体物种特异性层杂交来实现，所述载体物种特异性层杂交通过旋转、平移、带偏移和谷自旋自由度的相互作用来控制。我们在不同的异质双层和均质双层系统中观察到不同种类的这种层杂化谷激子，其可用于实现强相互作用激子/极化激子气体，以及具有能量上转换或下转换的双向层间载流子转移的光量子相干控制。
2019-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable valley dynamics in twisted WSe$_2$/WSe$_2$ bilayers
扭曲自由度为设计范德华异质结构的电学和光学性质提供了一个强有力的新工具。在这里，我们表明，扭转角可以用来控制过渡金属dichalcogenide双层的自旋谷属性，通过改变在两个层中的谷的动量对齐。具体地说，我们观察到扭曲的WSe $_2$ /WSe $_2$双层的层间激子表现出高（>60%）的圆极化度（DOCP）和长的谷寿命（>40 ns）在零电场和磁场。谷寿命可以通过静电掺杂调节超过三个数量级，使得DOCP能够从n掺杂状态中的~80%切换到p掺杂状态中的<5%。这些结果为可调手性光-物质相互作用开辟了新的途径，使利用谷自由度的新型器件方案成为可能。
2019-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quantum Anomalous Hall Effect in Single-layer and Bilayer Graphene
量子反常霍尔效应可以发生在具有交换场和自旋轨道耦合的单层和少层石墨烯系统中。本文研究了具有Rashba自旋轨道耦合的单层和栅控双层石墨烯系统中的量子反常霍尔效应。我们计算每个谷点的Berry曲率，发现单层石墨烯的霍尔电导率在$σ_{xy} = 2e^2/h$量子化，每个谷贡献一个单位电导和相应的手性边缘状态。在双层石墨烯中，我们发现当栅压$U$小于交换场$M$时，量子化的反常霍尔电导率是单层情况的两倍，否则为零.虽然当$U > M$时，陈数为零，但系统仍然表现出量子化的谷霍尔效应，相反谷中的边缘态沿相反方向传播。利用外部栅极电压在不同拓扑状态之间调谐的可能性表明了可能的基于石墨烯的自旋电子学应用。
2011-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Topological Insulator State and Topological Phase Transition in Bilayer Graphene
我们发现，门控双层石墨烯主机强拓扑绝缘体（TI）相Rashba自旋轨道（SO）耦合的存在下。我们发现，在保持时间反演对称性的情况下，栅控双层石墨烯对于小的Rashba SO耦合$λ_{\mathrm{R}}$是量子谷霍尔绝缘体，当$λ_{\mathrm{R}} > \sqrt{U^2+t_\bot^2}$（其中$U$和$t_\bot$分别为层间势和隧穿能）时，栅控双层石墨烯跃迁到强的TI.与传统的量子自旋霍尔态不同，我们的强TI相的边缘模式表现出自旋和谷滤波，因此共享量子自旋霍尔和量子谷霍尔绝缘体的属性。强TI相在弱石墨烯本征SO耦合的存在下保持稳健。
2011-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proposal for valleytronic materials: ferrovalley metal and valley gapless semiconductor
Valleytronic材料可以为未来的电子设备提供新的自由度。本文提出了铁谷金属（FVM）和谷无带隙半导体（VGS）的概念，它们可以通过电场调谐在谷电子双层系统中实现，其中面外铁电性和A型反铁磁性之间的相互作用可以诱导层极化反常谷霍尔（LP-AVH）效应。FVM的K谷和-K谷都是金属的，电子和空穴载流子同时存在。在极端情况下，FVM可以通过类比自旋无带隙半导体（SGS）而变成VGS。此外，还提出了在谷电子双层膜系统中，电场可以实现谷分裂增强和谷极化反转。以双层$\mathrm{RuBr_2}$为例，通过第一性原理计算证实了我们的建议。在双层$\mathrm{RuBr_2}$中，通过施加电场可以实现FVM和VGS。在适当的电场范围内，增大电场可以增强谷分裂，翻转电场方向可以使谷极化反转。为了在双层系统中通过电场有效地调节谷特性，母单层应该具有面外磁化，并且具有大的谷分裂。我们的研究结果揭示了电场在调控谷电子双层系统中的可能作用，并为利用电场设计铁谷相关材料提供了一种途径。
2023-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Helical networks in twisted bilayer graphene under interlayer bias
扭曲的石墨烯双层在局部堆叠中表现出三角形莫尔图案，其在三种基本类型AA '、AB'和BA '之间平滑地交替。在层间偏置U下，后两种类型产生光谱间隙，其特征在于相反的谷陈数。我们表明，足够大的莫尔周期和偏见，这些地区成为电子耗尽，拓扑保护螺旋模式出现在它们的边界。这就产生了一个离域的拓扑网络的Chalker-Coddington型，由谷电流涡。该网络可以通过控制谷混合吸附物的沉积来定制，该吸附物阻止选定链接中的传输，从而打开定制拓扑纳米电子学的可能性。
2013-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral valley phonons and flat phonon bands in moiré materials
我们研究了扭曲双层WSe 2中声子模的手征性，并证明了扭曲角接近$0^{\circ}$和接近$60^{\circ}$时$K/K^\prime$谷声子的不同手征行为。特别是，多个手征非简并$K/K^\prime$谷声子被发现的扭曲角附近的$60^{\circ}$，而没有发现非简并手征模式的扭曲角接近$0^\circ$。此外，我们发现了两套新兴的手征谷模式，起源于在莫尔尺度上的反转对称性破缺，并在应变工程双层WSe 2和MoSe 2/WSe 2异质结构的莫尔图案中找到了类似的模式。在声学和光学模式之间的能隙，形成一个广泛的扭曲角的平面声子带中观察到的扭曲双层WSe 2。我们的研究结果是相关的理解电子-声子和激子-声子散射的莫尔材料，也为设计的声子类似物的平带电子。
2022-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Broken-Symmetry Quantum Hall States in Twisted Bilayer Graphene
扭曲双层石墨烯提供了一种独特的双层二维电子系统，其中层分离仅在亚纳米尺度。与Bernal堆叠双层不同，层自由度与自旋和谷分离，在低能态提供八倍简并。我们研究了扭曲双层石墨烯中由于谷、自旋和层极化的相对强度的相互作用而导致的对称性破缺量子霍尔（QH）态及其跃迁。对称性破缺的QH态的能隙表现出电子-空穴非对称性，其对感生位移场的依赖性在偶数和奇数填充因子态之间是相反的。这些结果强烈地表明，具有破谷和自旋对称性的QH态通过层间隧穿而杂化，并且由于层间电荷不平衡，QH态的层次结构对磁场和位移场都敏感。
2016-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton g-factors in monolayer and bilayer WSe$_2$ from experiment and theory
单层和双层过渡金属二硫属化物半导体的光学性质由不同自旋和谷构型的激子控制，为范德华异质结构和器件提供了多方面的特性。我们目前的实验和理论研究的激子能量分裂在外部磁场中的中性和带电的WSe $_2$单层和双层晶体中嵌入的场效应器件的主动掺杂控制。我们开发的理论方法来计算激子$g$ -因素从第一性原理和紧束缚的所有可能的自旋谷配置的激子在单层和双层WSe $_2$，包括谷间接激子配置。我们的理论和实验研究结果揭示了单层和双层WSe $_2$的一些特征光致发光峰。在更一般的条款，我们的工作的理论方面提供了新的指导方针，表征单层和几层过渡金属dichalcogenides，以及它们的异质结构，在外部磁场的存在下。
2020-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-plane Chiral Tunneling and Out-of-plane Valley-polarized Quantum Tunneling in Twisted Graphene Trilayer
在这里，我们表明，扭曲的石墨烯三层由错误取向堆叠的石墨烯单层上的Bernal石墨烯双层可以表现出丰富的和定制的电子特性。对于石墨烯单层和双层是强耦合的情况，无质量的狄拉克费米子和大量的手征费米子共存于扭曲的三层中，导致独特的面内手征隧穿。对于两个石墨烯系统之间的弱耦合，单层和双层中准粒子的不同手性和赝自旋纹理使它们之间的垂直谷极化量子隧穿成为可能。有趣的是，谷极化的极性可以通过控制两个系统之间的旋转角度来反转。我们的研究结果表明，从单个原子平面组装的层状范德华结构可以创造出具有不寻常特性和新功能的材料，这取决于晶体层的堆叠方式。
2014-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sliding-induced ferrovalley polarization and possible antiferromagnetic half-metal in bilayer altermagnets
School of Physical Science and Technology, Kunming University（昆明大学物理科学与技术学院）；School of Physics and Electronics, Hunan University（湖南大学物理与电子学院）
研究通过层间滑动在双层异磁体中实现自发打破谷退化，产生反铁磁半金属和铁谷极化，揭示了Mo₂O₂O的谷分裂间隙最大，为谷-自旋阀器件提供候选材料。
2025-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin diffusion in p-type bilayer WSe$_2$
研究了在Rashba自旋轨道耦合和Hartree-Fock有效磁场作用下，p型双层WSe 2中的稳态面外自旋扩散. Rashba自旋轨道耦合的面外分量在两个谷中充当相反的类塞曼场。在Hartree-Fock有效磁场相同的情况下，得到了两个谷区不同的总有效磁场强度。进一步揭示了由于谷依赖的总有效磁场强度，在小（大）自旋注入下，在两个谷中观察到相似（不同）的自旋扩散长度。然而，它表明，谷间空穴-声子散射可以抑制在大自旋注入的自旋扩散长度的差异，由于自旋守恒谷间电荷转移与自旋上下孔之间的相反的转移方向。此外，与一个固定的大纯自旋注入，我们预测的稳态谷极化的自旋扩散过程中的最大值沿扩散方向能够超过1%的建立。结果表明，谷极化是由于自旋扩散过程中自旋向上和自旋向下的空穴之间存在不同的有效热空穴温度，从而产生不同的谷间电荷转移速率.此外，还表明，通过增加注入自旋极化、空穴密度或杂质密度，可以获得更大的谷极化。
2016-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intervalley quantum interference and measurement of Berry phase in bilayer graphene
Bernal堆叠双层石墨烯中的手性准粒子具有2π的谷对比Berry相。这种非平凡的拓扑结构，与赝自旋缠绕在一个封闭的费米表面，是负责各种新的电子特性，如反克莱因隧穿，非传统的量子霍尔效应，和谷霍尔效应1 -6。在这里，我们表明，由于原子缺陷/杂质引起的谷间散射的量子干涉提供了进一步的见解双层石墨烯的拓扑性质。在具有相反手征性的不同谷之间的散射手征准粒子经历赝自旋的旋转，导致具有波前位错的Friedel振荡。位错的数量反映了赝自旋织构的信息，因此可以用来测量Berry相。正如实验和理论所证明的，根据不同子晶格处的原子缺陷/杂质，弗里德尔振荡可以表现出N = 4、2或0的额外波前，表征双层石墨烯的2π Berry相。我们的结果不仅提供了一个全面的研究双层石墨烯谷间量子干涉，但也揭示了赝自旋物理。
2020-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bilayer Stacking Ferrovalley without Breaking Time-Reversal Symmetry
提出双层堆叠铁能谷（BSFV）机制，可在不破坏时间反演对称性时产生可由层间滑动切换的自发能谷极化，并通过数据库筛选与第一性原理计算在RhCl3和InI双层中验证。
2023-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic moiré band flattening in twisted bilayers of M-valley MXenes
本文提出M谷MXene扭转双层这一各向异性莫尔平台，结合从头算与简化莫尔哈密顿量揭示导带底的各向异性能带平坦化及其层间隧穿、能带折叠机制。
2025-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge fractionalization in biased bilayer graphene
我们研究了双层石墨烯中与其零模密切相关的电荷分馏。在无偏的情况下，谷零模式成对出现，使其不适合电荷细分。一个偏置的玻色子场的作用与非平凡的拓扑结构，允许在更高的粒子动量的狄拉克动力学的探索。它还诱导了奇数个零模，这与正负能态之间的共轭对称性一起，是电荷分馏的必要条件。一个自共轭，本地化零模式构造的半无限石墨烯片锯齿形边缘，场景可以很容易地发生一个亚晶格分量（赝自旋）占主导地位。虽然另一个谷也具有类似的零模式，但可以调用层不对称性来提升这种简并性，从而允许检测每个谷的可区分的电荷-1/2边缘状态。
2010-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proposal of a general scheme: valley polarization in antiferromagnetic bilayer systems
提出一种通用堆叠方案，在反铁磁双层系统中实现谷极化，涉及隐藏谷极化与层霍尔效应，并通过三个实例验证其可行性。
2024-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Layer-mediated tuning of spin and valley physics in stacked tetragonal altermagnetic bilayers
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
通过层堆叠对自旋和谷自由度施加对称约束，实现双层自旋和谷态调控，通过层间滑动和外部电场实现自旋态控制，增强隧道磁阻效应。
2026-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Valley Chern Numbers and Boundary Modes in Gapped Bilayer Graphene
通过分析双层石墨烯中的四带和二带连续模型，通过对晶格进行数值计算，并通过使用量子几何参数，研究了双层石墨烯中畴壁的电子态。连续介质理论解释了由层间电场反转、层间堆叠反转和两个量同时反转所形成的畴壁附近的边界模的独特电子性质。边界模式特性与发生在体哈密顿参数空间中的拓扑跃迁和能隙闭合有关。谷间耦合效应没有直接捕获的连续模型所发挥的重要作用，解决使用晶格计算特定的畴壁结构。
2013-01-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transition-metal dichalcogenide bilayers: switching materials for spin- and valleytronic applications
我们报道了垂直于过渡金属双硫族化合物TX 2（M = Mo，W，X = S，Se）双层膜外加电场，产生了显著的自旋轨道分裂，电子带隙随电场强度线性减小。相反的TX 2单层，自旋轨道分裂和谷极化是不存在的双层，由于反转对称的存在。这种对称性可以被电场打破，并且价带中的自旋轨道分裂很快达到与单层中相似的值（对于MoS 2. 418 meV的WSe 2）在饱和场小于500 mV A-1。带隙闭合导致在1.25（WX 2）和1.50（MoX 2）V A-1之间的场强下的超导体-金属转变。因此，通过使用栅极电压，可以在TX 2双层中打开和关闭自旋极化，从而激活它们用于自旋电子学和谷电子学应用。
2014-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Valley-coherent quantum anomalous Hall state in AB-stacked MoTe2/WSe2 bilayers
莫尔材料为关联和拓扑量子现象提供了肥沃的土壤。其中，量子反常霍尔（QAH）效应，其中霍尔电阻即使在零磁场下也被量子化，是材料的固有拓扑性质的直接表现，并且是低功率电子应用的吸引人的属性。在石墨烯和过渡金属二硫属化物（TMD）莫尔材料中都观察到了QAH效应。它被认为是由窄莫尔带的相互作用驱动的谷偏振引起的。在这里，我们令人惊讶地表明，新发现的QAH状态AB堆叠MoTe2/WSe2莫尔双层膜不是谷极化，但谷相干。层和螺旋度分辨光谱测量表明，QAH的基态具有自发自旋（谷）极化在两个TMD层对齐（反对齐）。此外，两层中的面外自旋极化的饱和仅在高磁场下发生，支持倾斜自旋织构。我们的研究结果呼吁一个新的机制QAH效应，并强调了具有强电子相关性和自旋轨道相互作用的TMD莫尔材料的潜力，为奇异的拓扑状态。
2022-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric-field switchable interlayer magnetic order and anomalous valley Hall effect in Janus VSSe bilayers with different interfaces
School of Physics, Hefei University of Technology（合肥工业大学物理学院）
本研究通过第一性原理计算，发现Janus VSSe双层中不同界面可实现电场调控的层间磁序和谷极化，并展示了全电场控制的反常谷霍尔效应，为低功耗自旋电子和谷电子器件提供新平台。
2026-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Sliding Engineering Spin-Valley-Layer Coupling and Altermagnetism in Bilayer Antiferromagnetic Honeycomb Lattices
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）
提出基于四带 $k\cdot p$ 模型在双层反铁磁蜂窝晶格中实现铁电-能谷与铁电-交变磁性耦合，通过层间滑移反转极化，同步控制能谷极化与自旋劈裂，实现可编程能谷电子与自旋功能。
2025-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Spin- and valley- coupled electronic states in monolayer WSe2 on bilayer graphene
我们通过外延生长在双层石墨烯上制备了高质量的单层WSe2薄膜，并通过自旋和角度分辨光电子能谱揭示了其电子态。我们观察到一个直接的能隙在布里渊区的角落相比，间接性质的差距，在散装WSe 2，这是由于缺乏层间相互作用和破坏的空间反转对称性的单层膜。一个巨大的自旋分裂约0.5 eV，这是已知的单层过渡金属二硫属化物中最大的，观察到的能带附近的区角。目前的研究结果表明，高潜在的适用性WSe 2开发先进的设备的基础上与自旋和谷自由度的耦合。
2015-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Isospin competitions and valley polarized correlated insulators in twisted double bilayer graphene
当一个给定的对称性自发破缺时，物质的新相通常会出现，这可能涉及电荷、自旋和自由度的谷值。在这里，我们报告了一个新的相关绝缘体从自旋极化状态演变到谷极化状态的AB-BA堆叠扭曲双层石墨烯（TDBG）的观察。同位旋极化的转变是位移场（D）驱动下自旋与谷之间竞争的结果。在高场|D| > 0.7 V/nm时，我们观察到具有~10的大塞曼g因子的谷极化相关绝缘体，无论是在莫尔导带中的v = 2还是更令人惊讶的是在莫尔价带中的v = -2。相比之下，在< 0.6 V/nm的中场|D|下，它在v = 2时是传统的自旋极化相关绝缘体，在v =-2时是无特征的金属。此外，我们观察到一个谷极化的Chern绝缘体，C = 2，在电子侧的v = 2和谷极化的费米面附近的v = -2的空穴侧。C = 2的陈谷绝缘体在2e^2/h处有一个量子化的霍尔电导平台，相应地纵向分量消失。谷极化费米面在C = 0时是拓扑平凡的，并且在v_LL = 0，1，2，3，4等时表现出一系列量子化的朗道能级。这些观测结果与我们的能带和拓扑计算结果吻合得很好。我们的研究结果表明，在TDBG中通过位移场实现同位旋控制和获得新的物质相是一种可行的方法，并可能有益于其他扭曲或非扭曲的多层膜系统。
2021-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spectroscopic evidence for a spin and valley polarized metallic state in a non-magic-angle twisted bilayer graphene
在魔角扭曲双层石墨烯（MA-TBG）中，当低能范霍夫奇异性（VHS）被部分填充时，由于能带平坦化引起的强电子-电子（e-e）关联导致了许多奇异的量子相，如超导性、关联绝缘体、铁磁性和量子反常霍尔效应.在这里，我们的高分辨率扫描隧道显微镜和光谱测量表明，在一个非魔角TBG（扭转角θ = 1.49）的e-e相关仍然发挥着重要作用，在确定其电子性质。我们对该样品最有趣的观察是，当其中一个VHS部分填充时，光谱中的一个相关峰分裂为四个峰。我们的分析的基础上的连续介质模型表明，这样一个1至4分裂的VHS起源于形成一个相互作用驱动的自旋谷极化金属态附近的VHS，提升自旋和谷简并。我们的结果，这种非魔角TBG揭示了一个新的破缺相，这还没有被确定在MA-TBG或在其他系统。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant anisotropic band flattening in twisted $Γ$ valley semiconductor bilayers
本文提出Γ谷摩尔系统各向异性能带平坦化理论，预测扭曲双层黑磷具有巨各向异性平坦能带，并基于滑移Luttinger液体计算相图，确立其为探索低维关联物理的实验平台。
2023-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Valley magnetism, nematicity, and density wave orders in twisted bilayer graphene
我们分析了扭曲双层石墨烯中的密度波和Pomeranchuk阶。这与我们先前对配对不稳定性的分析是一致的。我们假设在导带或价带的半充满附近，费米能级接近范霍夫点，在范霍夫点处态密度发散，并研究了具有两个谷自由度的补丁模型中粒子-空穴沟道的潜在不稳定性。扭曲双层石墨烯的六边形对称性允许六个或十二个范霍夫点。我们认为这两种情况下，并找到相同的两个领先的候选人的粒子空穴秩序。一种是SU（2）破缺自旋态，在谷内具有铁磁性。一个次级的谷间跳跃诱导谷间的反铁磁性。在强耦合方法中也获得了相同的状态，表明该顺序是稳健的。另一种是具有$120^\circ$复自旋序和正交复电荷序的混合态。此外，我们发现了一个较弱的，但仍然有吸引力的相互作用在双通道，并讨论了类型的双序。
2020-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
