Electrically Tunable Valley-Based Qubits in Moiré Quantum Dots
Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Nicolaus Copernicus University（哥白尼大学）
针对可扩展电控量子比特的挑战，本文提出以栅极定义的莫尔量子点为平台，利用莫尔工程解决谷物理矛盾，实现基于谷的量子比特的电可控操作。
2026-08-19 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable valley currents, non-local resistances and valley accumulation in bilayer graphene nanostructures
利用线性响应区的输运理论Büttiker-Landauer公式，计算了反转对称性破缺的双层石墨烯纳米结构的谷电流和非局域电阻.结果表明，当费米能处于狄拉克点附近时，双层石墨烯纳米结构中的反转对称性破缺导致非局域四端电阻显著增强，谷电流比传统电流强数倍.研究了在费米能量为零时，局域电阻和非局域电阻随栅电压变化的比例关系，发现满足幂律。研究了四端双层石墨烯纳米结构中存在反转对称破缺时的谷速度场和谷积累。谷速度和非局部电阻被发现与所施加的栅极电压不同的规模。单位细胞平均谷积累被发现表现出一个偶极的空间分布一致的积累所产生的谷电流。我们定义并计算{ \em谷电容}，其表征谷累积响应于施加到纳米结构的接触的电压。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall
Spin-valley lifetimes in a silicon quantum dot with tunable valley splitting
虽然硅是一种很有前途的量子计算材料，但导带最小值（谷）的简并性必须通过足够的分裂来提升，以确保形成定义明确且寿命长的自旋量子位。在这里，我们表明，谷分离可以通过静电门控制在金属氧化物半导体量子点，提供跨越0.3 - 0.8毫电子伏的分裂，准确地调谐。分裂随外加电场线性变化，其比例与原子紧束缚预测一致。我们演示了单次自旋读出和测量不同的谷配置和点占有率的自旋弛豫，发现一个电子的寿命超过2秒。由于谷态之间的自旋-轨道耦合，自旋弛豫通过声子发射发生，这是硅量子点以前没有预料到的过程。分析理论描述了弛豫速率的磁场依赖性，包括当塞曼分裂和谷分裂重合时存在显著的速率增强（或热点）。
2013-05-30 cond-mat.mes-hall
Tunable valley filtering in dynamically strained $α$-$\mathcal{T}_3$ lattices
$α$ - $\mathcal{T}_3$晶格中的机械变形对于不同的谷诱导相反方向的局部赝磁场。当这种应变配备有动态驱动器时，它会产生互补的谷非对称赝电场，预计会加速电子。我们建议，通过将这些效应与时间相关的非均匀应变相结合，可以设计出超越静态能力的可调谷值过滤装置。我们证明了这一点，通过实施一个振荡的高斯凸点为中心的四端霍尔酒吧$α$ - $\mathcal{T}_3$设置和计算诱导的伪电磁场解析。在递归Floquet格林函数方案，我们确定的时间平均传输和谷极化，以及局域态密度和电流密度的空间分布。由于周期性的驱动，我们检测到新的能源制度与高度谷偏振传输，这取决于$α$。通过分析时均局域态密度和电流密度的空间分布，我们可以将这些区域与装置中的赝电磁场联系起来，通过驱动频率，我们可以操纵谷极化态，这可能有利于未来的器件应用。
2022-12-06 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
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
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
Highly tunable valley polarization of potential-trapped moiré excitons in WSe2/WS2 heterojunctions
本文揭示了WSe2/WS2异质结中摩尔激子谷极化高度可调的机制源于摩尔超晶格填充，并定量确定了长程电子-空穴交换相互作用是低布居数下谷间散射的主要来源。
2025-03-08 cond-mat.mes-hall
Tunable Berry curvature, valley and spin Hall effect in Bilayer MoS$_2$
电子布洛赫带的手征性是层状二维材料许多有趣性质的原因。我们发现，在过渡金属二硫属化物（TMDC）的双层，不像在几层石墨烯和单层TMDC，层内和层间的耦合提供了重要的贡献的贝里曲率的$K$和$-K$谷的布里渊区。层间的贡献导致的Berry曲率的堆叠依赖性，我们指出常用的3R型和2H型双层膜之间的差异。由于层间的贡献，Berry曲率在双栅极器件中变得高度可调。我们研究了谷霍尔效应和自旋霍尔效应与堆叠类型和外电场的关系。虽然谷和自旋霍尔电导率没有量子化，在MoS $_2$ 2H双层，他们可能会改变符号作为外部电场的函数，这是让人想起的晶格陈氏绝缘体的行为。
2018-07-05 cond-mat.mes-hall
Twist-Tunable Spin-to-Charge Conversion and Valley-Contrasting Effects in Graphene/TMDC Heterostructures
本文研究了石墨烯/过渡金属二硫化物异质结中扭转角对自旋轨道效应、自旋霍尔效应及谷霍尔效应的影响，并证明谷霍尔电导率可达量子化值±2e²/h。
2025-07-01 cond-mat.mes-hall
Valley polarization of exciton-polaritons in monolayer WSe2 in a tunable microcavity
过渡金属双硫族化合物单层膜具有很强的激子共振，是研究光-物质相互作用的一个非常有趣和通用的平台。在这项工作中，我们报告了一个强耦合制度的激子在单层WSe 2和光子限制在一个开放的，电压可调的电介质微腔。我们的系统的可调谐性，使我们能够扩展激子极化激元状态在很宽的能量范围内，特别是，使激子组件的较低的极化激元模式到共振与其他激子在单层WSe 2过渡。通过选择性激发自旋极化激子-极化激元，我们证明了当下支极化激元与单层WSe_2中的亮trion态共振时的谷极化和当它们与暗trion态共振时的谷去极化.
2018-09-25 cond-mat.mes-hall
Tunable Valley Splitting due to Topological Orbital Magnetic Moment in Bilayer Graphene Quantum Point Contacts
在多通道半导体中，谷自由度可以潜在地用于存储、操纵和读取量子信息，但其控制仍然具有挑战性。双层石墨烯中的谷可以通过由谷g因子耦合的垂直磁场来寻址。然而，对谷g因子的控制尚未得到证实。我们通过实验确定了在双层石墨烯中通过合适的栅极几何形状实现的量子点接触的能谱。使用有限偏置光谱，我们测量的横向限制以及塞曼分裂所产生的能量尺度，并找到一个自旋g因子为2。使用垂直电场，谷值g因子可以通过因子3调谐，达到40和120之间的值。通过考虑拓扑磁矩及其对约束和垂直位移场的依赖性的计算，定量地解释了这一结果。
2020-03-05 cond-mat.mes-hall
Tunable Acoustic Valley-Hall Edge States in Reconfigurable Phononic Elastic Waveguides
本研究探讨二维声子弹性波导中由于量子谷霍尔效应的声学模拟现象而产生的声学拓扑边缘态。我们表明，拓扑转变发生在两个晶格之间的空间反演对称性破缺，由于可调应变场的应用。这种条件导致在畴壁处形成无间隙的边缘状态，如通过分析批量边缘对应关系和相关的拓扑不变量进一步说明的。虽然时间反演对称性在这些系统中仍然是完整的，当谷间混合是弱的或可以忽略不计的边缘状态的拓扑保护。有趣的是，拓扑边缘状态也可以触发在一个单一的域的边界，如果边界条件被适当地选择。我们还表明，静态调制的应变场允许调谐不同的支持边缘状态之间的材料的响应。
2017-10-24 cond-mat.mes-hall
Strain-Tunable Harmonic Responses in Valley-Polarized Bilayer Graphene
Department of Theoretical and Nanophysics, Faculty of Physics, Alzahra University（阿尔扎拉大学物理学院理论与纳米物理系）
研究单轴应变下谷极化双层石墨烯的线性和二阶非线性光学响应，发现应变可调控二次谐波产生，实现机械控制开关。
2026-07-01 cond-mat.mes-hall
Tunable valley splitting and bipolar operation in graphene quantum dots
石墨烯中的量子态是四重简并的：两重自旋，两重谷，这两个自由度都可以用于量子比特的制备。在我们的双层石墨烯量子点中，我们证明了谷g因子gv，类似地定义为在垂直磁场中谷分裂的自旋g因子gsforvalley splitting，是可调的，从20到90的因子超过4。我们发现，较大的gv的结果从较大的电子点的尺寸，由充电能量决定。这种控制是通过调整电压，只有两个栅极，这也允许调整的点-铅隧道耦合。在我们的多功能器件上，可以进行双极操作，用与引线极性相同或相反的载流子对量子点进行充电。两种极性的点通过柱塞门的作用可调谐到第一载流子，使得可以观察到从电子到空穴点的转变。通过增加更多的门，该系统可以很容易地扩展到主机双点。
2020-09-09 cond-mat.mes-hall
Pauli Blockade of Tunable Two-Electron Spin and Valley States in Graphene Quantum Dots
泡利阻塞机制--即使在能量允许的情况下，由于选择规则，载流子通过量子点的传输也会被阻塞--是泡利不相容原理的直接体现，也是操纵和读出自旋量子比特的关键机制。泡利自旋阻塞对于诸如GaAs QD的系统是良好建立的，但是对于具有额外自由度的系统（诸如碳基材料或硅中的谷量子数）有待进一步探索。在这里，我们报告了耦合双层石墨烯双量子点的实验，其中自旋和谷态得到精确控制，从而能够观察到双电子组合封锁物理。我们证明了两个不同的基态与栅极和磁场调谐之间的双重占用单点开关，允许切换的选择规则：与自旋三重态-谷单基态，谷封锁观察到的自旋单谷三重态基态，强大的自旋封锁。
2022-02-10 cond-mat.mes-hall
Tunable three-way valley Hall energy-splitter: venturing beyond graphene-like structures
战略性地组合四个结构域创建了有史以来第一个三向拓扑能量分配器;值得注意的是，这只可能使用正方形或矩形晶格，而不是谷电子中更常用的石墨烯类结构。为了达到这种效果，所有完全对称的正方形结构中存在的两个镜像对称性被打破;这导致两个不明显的界面，谷-霍尔态驻留在这两个界面上。这些界面通过时间反演算子相互关联，正是这种微妙之处使我们能够点燃第三条引出线。我们的结构化介质的几何构造允许三路分离器在急弯附近被示意性地转换成波转向器。由于能量方向性的几何可调性，我们的研究结果具有深远的影响，如分束器，开关和滤波器在波动物理的应用。
2019-09-25 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall valley splitters and tunable Mach-Zehnder interferometer in graphene
石墨烯是电子量子光学领域非常有前途的实验平台。然而，一个完全可调谐和相干的电子分束器仍然缺失。我们报告了石墨烯中的电子分束器的演示，该电子分束器耦合具有相反谷偏振的量子霍尔边缘通道。我们的分束器的电子透射率可以从零调整到接近1。通过独立地将石墨烯PN结的两个角处的分束器设置为中间传输，我们实现了完全可调谐的电子马赫-曾德尔干涉仪。这种可调谐性使我们能够明确地识别由于马赫-曾德尔干涉仪的量子干涉，并研究它们与分束器传输和干涉仪偏置电压的依赖关系。与传统半导体干涉仪的比较指向了在这两个不同的2D系统中驱动量子退相干的通用过程，其中石墨烯对它们的影响更加鲁棒。
2021-07-19 cond-mat.mes-hall
Giant and tunable valley degeneracy splitting in MoTe2
过渡金属双硫族化合物单层膜的能带结构中存在一对简并螺旋谷，表现出迷人的光谷极化。然而，光谷偏振受限于这些材料的载流子寿命。因此，提升谷简并度是实现谷极化的有吸引力的途径。利用外加磁场实现明显的谷简并分裂是非常具有挑战性的。我们提出了一个策略，创造巨大的分裂谷简并邻近诱导塞曼效应。作为示范，我们的第一性原理计算的单层MoTe $_2$的EuO衬底上显示，谷分裂超过300 meV可以产生。邻近耦合也使带间跃迁能量谷依赖，使谷选择光频率调谐除了圆偏振。异质结构中的谷分裂也可以通过旋转衬底磁化连续调谐。巨大的和可调的谷分裂增加了一个容易访问的维谷自旋物理与丰富和有趣的实验结果，并提供了一个实用的途径，探索基于电子的固有自由度的设备范例。
2015-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Kondo effect in a single donor atom
在单原子中观察到了近藤效应。该测量装置由一个单一的作为掺杂剂纳入硅纳米结构。掺杂剂的原子轨道可由栅极电场调节。当它们被调谐，使原子系统的基态成为两个硅谷的（近）简并叠加时，一种奇异的、迄今未观察到的谷近藤效应出现了。与规则自旋Kondo一起，可调谐的谷近藤效应允许可逆的电控制从SU（2）-到SU（4）-配置的Kondo基态的对称性。
2009-09-30 cond-mat.mes-hall
Anomalously Robust Valley Polarization and Valley Coherence in Bilayer WS2
本研究在双层WS₂中观测到室温下仍保持的异常鲁棒能谷极化与能谷相干性，揭示了其自旋-层-能谷自由度耦合及能谷量子相干特性，为原子级薄半导体的量子操控提供新方向。
2014-03-25 cond-mat.mes-hall
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
Tunable valley and spin splittings in $\rm VSi_2N_4$ bilayer
谷值自由度和自旋自由度的控制和操纵在基础研究和先进信息技术中引起了极大的兴趣。与磁装置相比，非常期望实现谷值和自旋的更节能的电控制。使用第一性原理计算，我们证明了可调谷和自旋简并分裂在$\rm VSi_2N_4$双层膜，与援助的分层结构和相关的电控制。根据不同的层间磁耦合和堆叠顺序，$\rm VSi_2N_4$双层膜表现出谷和自旋简并的各种组合。在垂直电场的作用下，简并分裂的符号和幅度都变得高度可调。结果，可以选择性地实现一系列具有不同谷值和自旋指数的反常霍尔电流。这些有趣的特性为基于多个电子自由度之间的耦合设计节能设备提供了一种实用的方法。
2022-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic field-tunable valley-contrasting pseudomagnetic confinement in graphene
本研究利用应变石墨烯中的非均匀赝磁场实现无质量狄拉克费米子的量子约束，通过调节真实磁场打破两能谷有效磁场平衡，获得谷对比空间约束与可调谷极化受限态，为操控谷自由度提供新方法。
2022-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ten-valley excitonic complexes in charge-tunable monolayer WSe$_2$
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Walter Schottky Institute, Technical University of Munich（瓦尔特·肖特基研究所，慕尼黑工业大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与工程中心）；University of Rochester（罗切斯特大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
本文研究电荷可调单层WSe$_2$中激子复合物，通过含超薄电介质的电荷可调器件探测激子图景，发现10个谷被填充时出现的新型热力学稳定多体激子，拓展了激子库并为相关理论提供新试验场。
2025-11-14 cond-mat.mes-hall
Graphene Nanobubbles as Valley Filters and Beamsplitters
石墨烯的低能能带结构在布里渊区的K和K'点处具有两个不等效的谷。操纵这种谷自由度的可能性定义了谷电子学的领域，自旋电子学的谷模拟。谷电子器件的一个关键要求是能够通过过滤和空间分裂谷来打破谷简并，以产生谷极化电流。在这里，我们提出了一种方法来获得谷极化使用应变引起的非均匀伪磁场（PMF），这对两个山谷不同的行为。值得注意的是，所提出的方法不涉及外部磁场或磁性材料，如先前的提议。在我们的提议中，应变是由于实验上可行的纳米气泡（但任何局部变形都可以）：相关的PMF导致K和K'电子的不同真实空间轨迹，从而允许单独解决两个谷。通过这种方式，石墨烯纳米气泡可以在谷过滤和谷分裂设备中被利用，并且我们的模拟显示，根据变形场，许多不同的功能是可能的。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall
Tunable Valley Polarization in Diamond
Uppsala University（乌普萨拉大学）
本文提出一种基于金刚石的谷晶体管，通过双门双漏架构实现谷极化传输的可调制，展示了金刚石在量子和高功率电子器件中的潜力。
2026-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A valley valve and electron beam splitter
开发硅技术之外的电子学替代范式需要探索全新的物理机制，例如六边形二维材料中的谷特定现象。我们在双层石墨烯中实现了弹道谷霍尔扭结态，并在四扭结路由器器件中演示了门控电流传输。演示了波导、电子管和可调谐电子分束器的工作原理。谷阀利用谷动量锁定的扭结状态，并达到在零磁场的开/关比为8。磁场使得能够实现全范围可调谐相干分束器。这些结果为基于扭结态构建可扩展的相干量子传输网络铺平了道路。
2018-12-08 cond-mat.mes-hall
Bound states and magnetic field-induced valley splitting in gate-tunable graphene quantum dots
基于Dirac方程，研究了静电门带隙单层和双层石墨烯量子点的能级与磁场的关系.由于在这些类型的QD中没有尖锐边缘，谷自由度是良好的量子数。我们表明，它的简并性是有效的，可控地打破了垂直于石墨烯平面施加的磁场。这为在石墨烯量子点中创建定义良好且控制良好的自旋和谷量子位开辟了一条可行的路线。我们还指出了单层和双层石墨烯量子点之间的光谱的相似性和差异。在双层石墨烯的情况下引人注目的是穿过间隙的异常体朗道能级（LL），这导致在大磁场下QD态与该体LL的交叉，这与不存在该LL的单层情况形成鲜明对比。在双层的情况下的间隙的可调性，使我们能够观察到直接相关的形成一个明显的“墨西哥帽”在散装能带结构的不同制度的水平间距。我们讨论了这种量子点的适用性，以控制和测量的谷同位旋和他们的潜在用途托管和控制自旋量子比特。
2008-10-02 cond-mat.mes-hall
Valley-polarization in biased bilayer graphene using circularly polarized light
实现两个不相等的山谷之间的人口不平衡是任何valleytronic设备的关键第一步。使用圆偏振光可以在偏置的双层石墨烯中诱导谷偏振。在本文中，我们提出了一个详细的理论研究偏置双层石墨烯谷极化。我们发现，一个近乎完美的谷极化可以实现与适当的选择外偏置和脉冲频率。我们发现最佳脉冲频率$ω$由$\hbarω=2a,$给出，其中$2a$是石墨烯层之间的势能差。我们还发现，谷极化起源于狄拉克点本身，而是从周围的状态环。谷间散射被发现可以大大降低高频脉冲的谷极化。热人口被发现显着减少谷极化小的偏见。这项工作提供了对双层石墨烯中谷极化起源的深入了解，并将有助于实验人员在实验室中研究谷极化。
2021-01-19 cond-mat.mes-hall
Light-induced large and tunable valley-selective Hall effect in a centrosymmetric system
提出通过双圆偏振光驱动graphene打破对称性，在中心对称系统中实现大且可调的谷选择性霍尔效应，其电导率比非中心对称系统高两个数量级，且主谷可通过调节相位差切换。
2024-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multifield tunable valley splitting in two-dimensional MXene Cr$_2$COOH
该研究基于第一性原理计算与模型分析，发现单层铁磁半导体 Cr$_2$COOH 具有自发且显著的能谷极化，并可通过磁化方向、应变及铁电衬底多场调控能谷分裂。
2023-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generation and Electric Control of Spin-Coupled Valley Current in WSe2
层状过渡金属二硫属化物（MX2）中的谷自由度提供了扩展新型自旋电子器件和谷电子器件的功能的机会。由于自旋-轨道耦合（SOC）引起的自旋分裂，两个简并不等价的谷之间的非平衡载流子不平衡实现谷/自旋极化已被成功地从理论上证明并得到光学实验的支持。然而，在MX2中通过谷极化产生谷/自旋电流仍然是难以捉摸的，并且是一个巨大的挑战。在这里，在基于WSe 2的双电层晶体管中，我们展示了自旋耦合谷光电流，其方向和幅度取决于入射辐射的圆偏振度，并且可以进一步大大地利用外部电场进行调制。谷/自旋光电流的这种室温产生和电控制提供了MX2系统中电子的新性质，从而能够实现对量子限制自旋电子器件的新程度的控制。
2014-03-11 cond-mat.mes-hall
Tunable topological phases in monolayer Pt$_2$HgSe$_3$ with exchange fields
我们调查单层jacutingaite（Pt $_2$ HgSe $_3$）的拓扑相位时出现的考虑竞争效应的自旋轨道耦合（SOC），磁交换相互作用，和交错的亚晶格势V之间的相互作用交错的潜力和交换场提供了可能性，实现不同的拓扑相位。通过分析Berry曲率、计算Chern数和Hall电导率，我们证明了当$m_b<λ_{so}$（$m_b$是作用在底部Hg亚晶格上的交换场，$m_b > λ_{so}$是本征SOC）时，系统是时间反演破缺的量子自旋Hall绝缘体。我们发现在谷$K(K^{\prime})$处的带隙是拓扑平凡的（非平凡的），其Chern数为$C=1$，谷Chern数为$C_v=-1$，表明该系统是谷极化的量子反常霍尔绝缘体.我们表明，每个山谷的拓扑结构交换（陈数成为$C=-1$）通过反转交换字段的符号。随着V的增加，系统过渡到谷极化金属和量子谷霍尔相。沿着相边界，我们观察到一个单狄拉克锥半金属态。这些发现揭示了在自旋电子学和谷电子学器件中实现和控制拓扑相的可能性。
2022-11-18 cond-mat.mes-hall
Large, tunable valley splitting and single-spin relaxation mechanisms in a Si/Si$_x$Ge$_{1-x}$ quantum dot
谷分裂是硅基自旋量子比特的一个关键特性。据报道，Si/SiGe异质结构中的量子点遭受相对低的谷分裂，限制了这种量子位器件的操作温度和可扩展性。在这里，我们证明了一个强大的和大的谷分裂超过200 $μ$ eV的栅极定义的单个量子点，托管在分子束外延生长的$^{28}$ Si/SiGe。谷分裂是单调和可再现地可调高达15%的栅极电压，源于6 nm的横向位移的量子点。我们观察到静态自旋弛豫时间$T_1>1$ s在低磁场在我们的设备包含一个集成的纳米磁体。在较高的磁场下，$T_1$受到谷热点和声子噪声耦合到本征和人工自旋轨道耦合的限制，包括声子共振。
2020-03-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Enhanced valley splitting in monolayer WSe2 due to magnetic exchange field
利用谷自由度来存储和处理信息为未来电子学提供了一种新的范式。具有破缺反转对称性的单层过渡金属二硫属化物（TMDC）具有两个简并但不等价的谷，通过光的螺旋度为谷控制提供了独特的机会。最近已经证明了通过塞曼分裂来提升谷简并度，这可以通过磁场来实现谷控制。然而，实现的谷分裂是适度的，（~ 0.2 meV/T）。在这里，我们表现出极大的增强谷分裂单层WSe 2，利用铁磁EuS衬底的界面磁交换场（MEF）。谷分裂为2.5毫电子伏的证明在1 T的磁反射测量。此外，分裂遵循EuS的磁化，MEF的标志。利用磁绝缘体的MEF可以在TMDC中诱导磁有序以及谷和自旋极化，这可以实现谷电子和量子计算应用。
2016-10-16 cond-mat.mes-hall
Effectuating tunable valley selection via multi-terminal monolayer graphene devices
本文提出一种多端锯齿边缘石墨烯纳米带全电学能谷偏振器，可通过栅极在端特异性与宇称特异性滤波机制间调控，并经几何优化实现高能谷偏振。
2022-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant paramagnetism induced valley polarization of electrons in charge-tunable monolayer MoSe2
对于利用过渡金属二硫属化物单层中的谷赝自旋自由度的应用，在单个谷中有效地制备电子或空穴是必不可少的。在这里，我们表明，7特斯拉的磁场导致密度为1.6 × 10 ^{12} cm^{-2}的MoSe 2单层中电子几乎完全谷极化;在没有有利于单谷占据的交换相互作用的情况下，类似程度的谷极化将需要超过40的赝自旋g因子。为了研究磁响应，我们使用偏振分辨光致发光以及共振反射测量。在后者中，我们观察到的激子的吸引费米极化子的振子强度的转移依赖于门电压：在两个光螺旋光谱的鲜明差异提供了确认谷极化。我们的研究结果表明，相互作用引起的巨大顺磁响应的MoSe 2，这铺平了道路valleytronics的应用。
2017-01-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Ab initio calculations of ultra-short carrier dynamics in 2D materials: valley depolarization in single-layer WSe$_2$
在单层WSe $_2$（一种典型的半导体过渡金属二硫属化物）中，圆偏振激光场可以选择性地激发不等价的$K^{\pm}$谷中的一个中的电子跃迁。这种选择性的谷群对应于赝自旋极化。这可以用作谷电子器件中的自由度，只要其去极化的时间尺度足够大。然而，山谷去极化背后的机制仍然存在很大争议。最近的时间相关克尔实验提供了一种精确的方式来可视化谷动态测量后，圆偏振泵浦脉冲施加的线性偏振探测脉冲的旋转。我们在这里提出了一个清晰，准确和无参数的山谷动态描述。通过使用原子的，从头算的方法，我们充分披露的元素机制，决定去极化效应。我们的结果与最近的含时克尔实验非常一致。我们解释克尔动力学和它的温度依赖性的电子-声子介导的过程，诱导自旋翻转谷间跃迁。
2017-08-22 cond-mat.mes-hall
Tunable $Γ- K$ Valley Populations in Hole-Doped Trilayer WSe$_2$
本文对三层WSe $_2$价带中的谷居群进行了实验和理论研究。Shubnikov $-$ de Haas振荡表明，三层孔填充两个不同的子带与$K$和$Γ$谷，有效质量分别为0.5 $m_e$和$1.2m_e$; $m_e$是裸电子质量。在固定的总空穴密度下，施加的横向电场将空穴从$Γ$轨道转移到$K$轨道。我们能够解释这种行为的$K$轨道子带的较大层的极化率。
2018-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Qubit encodings in the p-orbital-valley spectrum for enhanced coherence and tunable two-qubit interaction
University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）
研究在 p 轨道-谷谱中编码量子比特，利用谷-轨道耦合实现单比特控制，找到对电荷噪声不敏感的‘甜点’，估计相关参数，还表明可通过磁场诱导甜点，且双量子比特门可电调，为可扩展量子计算提供新途径。
2026-07-20 cond-mat.mes-hall
Valley Zeeman Effect in Elementary Optical Excitations of a Monolayer WSe2
诸如WSe $_2$的过渡金属二硫属化物（TMD）的单层是二维（2D）直接带隙谷半导体，其具有反转对称性破缺的有效蜂窝晶格结构。布里渊区中的不等价谷可以使用圆偏振光场选择性地解决，这表明磁光测量和操纵谷赝自旋自由度的可能性。在这里，我们报告这样的实验，证明谷塞曼效应-强烈各向异性提升的简并的谷赝自旋自由度使用外部磁场。虽然使用激子跃迁测量的谷分裂与导带和价带轨道磁矩的差异是一致的，但trion跃迁表现出意想不到的大谷塞曼效应，这无法使用独立的电子-空穴图片来理解。相反，我们找到了一个解释，使用最近预测的大Berry曲率和相关的磁矩的电子-空穴交换相互作用修改trion色散。我们的结果提高了在单层TMD中观察到光激发诱导的谷霍尔效应或在微腔中观察到光子与trion激发强耦合的拓扑态的可能性。
2014-07-09 cond-mat.mes-hall
Tunable spin and valley excitations of correlated insulators in $Γ$-valley moiré bands
本文以扭曲双层-双层WSe$_2$为平台，研究$Γ$-谷moiré能带中的电子关联，揭示了自旋极化基态与自旋极化子激发，并通过磁场实现了$Γ$-谷与$K$-谷间调谐驱动的金属-绝缘体转变新机制。
2023-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunable topological Nernst effect in 2D transition metal dichalcogenides
研究了二维TMDs中由热梯度驱动的拓扑能斯特效应，发现Bychkov-Rashba耦合可将谷能斯特信号增强1-2个数量级，且能斯特信号可通过外部栅极高度调控，为热电子学应用提供了可调平台。
2018-08-14 cond-mat.mes-hall
Valley-polarized quantum anomalous Hall phases and tunable topological phase transitions in half-hydrogenated Bi honeycomb monolayers
基于第一性原理计算，我们在半氢化Bi蜂窝单层膜中发现了新颖的谷极化量子反常霍尔（VP-QAH）相，在适当的屈曲角下，该相具有-0.19 eV的大禁带，并在自发磁化驱动下发生了可调的拓扑相变.根据磁化方向，可以出现四个不同的相，即，VP-QAH两相，铁磁绝缘态和金属态。当磁化从+ $\mathbf{z}$方向反转到- $\mathbf{z}$方向时，伴随着陈数的符号变化（从-1到+1），手征边缘状态从谷$K$移动到$K'$。我们的研究结果提供了一个平台，设计无耗散电子和谷电子在一个更强大的方式，通过调整的磁化方向。
2015-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Optically Probing Tunable Band Topology in Atomic Monolayers
在许多原子级薄的材料中，它们的光吸收由激子跃迁主导。最近发现，在这些材料中的光学选择规则的影响附近的山谷的能带拓扑结构。我们建议，在一个单一的原子单层的门控带序，通过谷缠绕数和激子跃迁的变化，可以探测螺旋分辨吸收和光致发光。这种预测的可调能带拓扑结构的确认相结合的有效的哈密顿量和Bethe-Salpeter方程的激子的准确描述，与第一性原理计算建议其实现Sb为基础的单层。
2020-09-03 cond-mat.mes-hall
Single-Valley Engineering in Graphene Superlattices
石墨烯中的两个不相等的谷排除了由Z2拓扑绝缘体相的奇数个狄拉克锥特性提供的对谷间散射的保护。在这里，我们提出了一种方法，工程师的手征单谷金属相与二次交叉在蜂窝晶格通过定制的\sqrt{3} N * \sqrt{3} N或3N *3N超晶格。提出了在吸附原子修饰的石墨烯超晶格中通过赝塞曼场调节谷极化的可能性以及Dresselhaus型谷轨道耦合的出现。这种谷操纵机制和金属相也可以在蜂窝光子晶体中找到应用。
2015-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Magnetism and Valleys in VSiZ$_3$ monolayers
基于第一性原理计算提出MAZ$_3$单层，以VSiN$_3$为例展示可调磁性和谷，通过载流子掺杂实现Stoner铁磁性和谷分裂，为自旋电子学和谷电子学器件提供新途径。
2023-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Switchable valley filter based on a graphene $p$-$n$ junction in a magnetic field
石墨烯中的低能激发由于第一布里渊区中的狄拉克点附近的线性色散关系而表现出相对论性质。位于第一布里渊区对角的两个狄拉克点可以被选择为不等价的，代表了一个新的谷自由度，除了电子的电荷和自旋。使用谷自由度来编码信息吸引了大量的兴趣，无论是理论上还是实验上，并引起了谷电子学领域。我们研究了石墨烯$p$结在均匀的面外磁场中作为产生和可控操纵电子谷极化的平台。我们表明，通过调整外部电位引起的$p$ - $n$结，我们可以切换电流从一个谷极化到其他。我们还考虑了不同类型的边缘终端的效果，并提出了一种设置，在这里我们可以将输入的谷非极化电流分为两个分支的谷极化电流。可以通过使用栅极改变$p$ - $n$结的位置来选择分支比。
2017-05-24 cond-mat.mes-hall
Magnetically tunable exciton valley coherence in monolayer WS$_2$ mediated by the electron-hole exchange and exciton-phonon interactions
本文通过建立包含谷内和谷间散射的主方程模型，揭示了单层WS$_2$中磁场可通过解除谷简并抑制电子-空穴交换诱导的退相干，从而调控激子谷相干性，并发现暗激子在低温下具有约15 ps的长相干时间。
2023-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multifield tunable valley splitting and anomalous valley Hall effect in two-dimensional antiferromagnetic MnBr
预测反铁磁单层MnBr具有自发谷极化，其谷劈裂可通过多种场调节，并实现自旋层锁定的反常谷霍尔效应，为低功耗谷电子学器件提供平台。
2024-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain- and Electric-Field-Tunable Valley Polarization in Mo0.75V0.25Te2(Mo3VTe8) for Valleytronic Application
Bangladesh University of Engineering and Technology (BUET)（孟加拉国工程与技术大学）
通过第一性原理计算，研究了V掺杂MoTe2单层（Mo0.75V0.25Te2）的结构稳定性和电子性质，发现磁交换作用和自旋轨道耦合导致谷简并解除，产生自发谷极化，且可通过电场和双轴应变进一步调控，最大价带谷分裂达160.8 meV。
2026-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Field-tunable spin-valley transport in monolayer MoS$_2$
Chouaïb Doukkali University（舒艾卜杜卡利大学）；Universidad de La Serena（拉塞雷纳大学）；Universidad de Tarapacá（塔拉帕卡大学）
该研究通过单个静电屏障和均匀非共振椭圆极化辐射，探讨了单层MoS₂中电场调控的自旋-谷传输，通过高频率Floquet展开得到包含激光重整化质量（能隙）项的有效静态模型，并推导出传输的精确解析表达式，展示了驱动如何调节屏障内的自旋-谷依赖传播阈值和法布里-珀罗相位，实现可控的通带/止带，通过调节激光强度和偏振形状，展示了同一结可切换为宽带谷过滤和共振选择性操作，谷对比度在Landauer电导中仍可见。
2026-05-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
