Floquet-Engineered Valleytronics in Dirac Systems
谷自由度如果能够得到有效的控制，将为量子信息处理提供潜在的资源。我们讨论了这个问题的光学方法，其中强光打破二维狄拉克材料的电子对称性。由此产生的准能结构可能会因不同的谷而不同，因此可以利用系统的Floquet物理来产生高度极化的谷电流。这种物理学可以用来实现谷阀，其行为是光学确定的。我们提出了一个具体的方法来实现这样的谷电子学在石墨烯以及在一个简单的模型的反演对称破缺狄拉克材料。我们研究的效果数值，并证明其稳健性对适度的混乱和小偏差的光学参数。
2015-10-05 cond-mat.mes-hall
The VOI-Based Valleytronics
讨论了谷轨相互作用（VOI）和基于VOI的谷电子学概念。这种谷电子学的潜力被示出，石墨烯作为示例材料，在包括FET、量子计算和量子通信的若干前沿应用中。讨论了两个重要的器件作为示例，即，1）耦合的石墨烯量子点中的谷对量子比特，以构建由石墨烯和光子组成的量子网络，以及2）由石墨烯量子线（沟道）和扶手椅型石墨烯纳米带（源极和漏极）组成的基于谷的FET，以构建基于石墨烯的低功率FET电路。该演示使基于VOI的谷电子成为电子领域一个有吸引力的研发方向。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Progress on two-dimensional ferrovalley materials
本文综述二维铁谷材料中自发谷极化的形成机制及电场、堆叠、应变和界面等物理场对其的调控进展，并展望谷电子学未来方向。
2023-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light-Induced Valleytronics in Pristine Graphene
二维六角材料中的电子具有谷自由度，可用于量子信息的编码和处理。由与材料带隙共振的圆偏振光控制的谷选择性激发仍然是谷电子学的基础。通常假设，由于系统的反转对称性，用全光学手段在原始石墨烯中实现谷选择性激发是不可能的。在这里，我们证明了谷选择性激发和谷选择性高次谐波产生可以在原始石墨烯中通过使用两个反向旋转的圆偏振场（基波和其二次谐波）的组合来实现。控制两种颜色之间的相对相位使我们能够选择产生电子空穴对和高阶谐波的谷。我们还描述了一种用弱探测脉冲测量石墨烯谷偏振的全光学方法。这项工作提供了一个强大的配方写入和读取谷选择性电子激发材料的零带隙和零贝里曲率。
2021-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Concepts of Ferrovalley Material and Anomalous Valley Hall Effect
基于谷自由度的谷电子学具有理论和技术上的重要性，因为它为信息存储以及电子、磁和光开关提供了额外的机会。类似于电子学中具有自发电荷极化的铁电材料，以及自旋电子学中具有自发自旋极化的铁磁材料，本文介绍了铁磁家族的一个新成员，即具有自发谷极化的铁谷材料。结合双带kp模型和第一性原理计算，我们证明了自旋轨道耦合与过渡金属-d电子的本征交换相互作用共存的2 H-VSe 2单层膜就是这样一种室温铁谷材料.我们进一步预测这种体系可以表现出许多独特的性质，例如，手性相关的光学带隙，更有趣的是，反常谷霍尔效应。由于后者，基于铁谷材料的一系列功能器件，例如基于谷的非易失性随机存取存储器、谷滤波器，被设想用于谷电子应用。
2016-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Toward a Theoretical Roadmap for Organic Memristive Materials
Universitat de València（瓦伦西亚大学）
本文提出通过多尺度计算方法设计下一代有机忆阻器，探讨离子迁移、氧化还原开关及手性分子传导机制，以推动化学工程突触材料的发展。
2025-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Sub-cycle valleytronics: control of valley polarization using few-cycle linearly polarized pulses
到目前为止，在六角形二维材料的布里渊区中的所需谷的选择性激发依赖于使用圆偏振场。我们从理论上证明了一种方法来诱导，控制和读取谷极化在六角形的二维材料在几个飞秒的时间尺度上使用几个周期，线性偏振脉冲与控制载波包络相位。谷赝自旋被编码在驱动脉冲的发射高次谐波的螺旋度中，允许避免额外的探测脉冲，并允许在一个步骤中全光学地诱导、操纵和读取谷赝自旋。高圆度的谐波发射提供了一种方法来产生高度椭圆的阿秒脉冲与线偏振驱动器，在全固态设置。
2020-05-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Opto-valleytronic imaging of atomically thin semiconductors
过渡金属二硫族化物半导体代表了超越传统光电子学的新兴技术的分层异质结构的基本组件。在它们的单层形式中，它们以量子化的圆周运动和相关的谷极化和谷相干性作为光谷电子功能的关键要素来容纳电子。在这里，我们介绍了二维偏振直接成像的手段在单层过渡金属dichalcogenides的谷赝自旋自由度。以MoS $_2$为谷选择性光学跃迁的代表材料，建立了扩展晶体偏振图的定量图像分析方法，确定了谷偏振和谷相干性作为晶体无序的敏感探针。此外，我们发现在垂直磁场中谷极化激子的位置依赖的热和非热制度。最后，我们展示了基于原子级薄半导体和异质结构的光谷电子器件的快速检测的宽场偏振法的潜力。
2019-02-19 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable polarizer based on two-dimensional orthorhombic ferrovalley materials
铁谷材料的概念是最近提出的。在这种六方二维材料中，由于铁磁性引起的自发谷极化的存在使得非易失性谷电子应用成为可能。本文介绍了一种具有正交晶格的铁谷族新成员，即单层IV族单硫族化合物（GIVMs），它的谷极化源于铁电性，而不是铁磁性。结合群论分析和第一性原理计算，我们证明了与六方晶格中谷选择性圆二色性不同，新型铁谷材料中存在对谷的线偏振光学选择性。基于这种独特的特性，实现了电调谐偏振器的原型。在基于铁谷的偏振器中，激光束可以可选地在x方向或y方向上偏振，这取决于由外部电场控制的铁谷状态。这种器件可以进一步优化，以发射具有特定手性的圆偏振辐射，并实现工作波长的可调谐性。因此，我们表明，二维正交铁谷材料是一个有前途的候选人，提供了一个有利的平台，实现偏振器的电驱动手段，这是非常重要的，在扩大谷电子学的实际应用。
2017-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Materials for Quantum Technologies: a Roadmap for Spin and Topology
Imperial College London（帝国理工学院）；University of Bristol（布里斯托大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of Oxford（牛津大学）；University College London（伦敦大学学院）；Tohoku University（东北大学）；University of Leeds（利兹大学）；University of Manchester（曼彻斯特大学）；National Physical Laboratory（国家物理实验室）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；University of Strathclyde（思克莱德大学）
本文探讨了自旋和拓扑材料在量子技术中的应用，分析了其优势、现状及未来发展方向。
2025-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals Engineering of Ferromagnetic Semiconductor Heterostructures for Spin and Valleytronics
磁性材料与半导体的集成已经成为基础科学的肥沃土壤，并且对信息处理和存储的无缝集成具有极大的实际意义。在这里，我们创建一个铁磁半导体CrI3和WSe2的单层形成的范德华异质结构。我们观察到前所未有的控制自旋和谷赝自旋在WSe2，在那里我们检测到一个大的磁交换场的近13 T和快速切换的WSe2谷分裂和极化通过翻转的CrI3磁化。的WSe2的光致发光强度强烈地依赖于在WSe2和CrI3的磁化光激发自旋之间的相对对齐，由于超快自旋相关的电荷跳跃整个异质结界面。谷赝自旋的光致发光检测提供了一种简单而灵敏的方法来探测有趣的畴动力学在超导磁体，以及丰富的自旋相互作用的异质结构。
2017-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Phenomena in the Candidate Phase Change Material WSe$_{2(1-x)}$Te$_{2x}$
合金化过渡金属二硫属化物提供了在原子薄平台中将能带工程与谷电子现象耦合的机会。然而，合金中的谷特性仍然在很大程度上未被探索。我们研究了相变候选材料WSe $_{2(1-x)}$ Te $_{2x}$的单层合金中的谷自由度。低温拉曼测量跟踪合金诱导的过渡从半导体1H相的WSe $_2$的半金属1 T $_d$相的WTe $_2$。我们将这些观察结果与密度泛函理论计算相关联，并从1H合金相中的W-Te振动中识别出新的拉曼模式。光致发光测量显示出超低能量的发射功能，突出合金无序所产生的大W-Te键长。有趣的是，谷极化和相干合金生存在高Te的组合物，并对温度比WSe $_2$更强大。这些研究结果说明了持久性的山谷性质的合金具有高度不同的母体化合物，并建议带工程可用于valleytronic设备。
2019-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetically controllable nonlinear valley Hall effect in centrosymmetric ferromagnets
School of Physics and Technology, Nanjing Normal University（南京师范大学物理科学与技术学院）；Center for Quantum Transport and Thermal Energy Science, Nanjing Normal University（南京师范大学量子输运与热能源科学中心）
该研究通过紧束缚模型和第一性原理计算，在中心对称铁磁体中实现了磁可控的非线性谷霍尔效应，其电导率大小、符号和自旋极化均依赖于磁化方向，为谷电子学和自旋电子学器件提供了新途径。
2025-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-Optical Ultrafast Valley Switching in Two-Dimensional Materials
针对二维材料能谷电子学的快速调控需求，提出一种全光学相干控制协议，可在几十飞秒内实现能谷选择性激发、去激发和能谷间切换，并在石墨烯与二硫化钼中验证其普适性与鲁棒性。
2023-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Roadmap on Quantum Magnetic Materials
本文献综述了基于范德华材料的二维磁性系统的基础研究、应用潜力及面临的挑战，提出了在基础理论、合成方法、表征技术和器件应用方面的潜在研究方向。
2024-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The 2021 Quantum Materials Roadmap
近年来，量子材料的概念已经成为科学和工程各个领域的一个强大的统一概念，从凝聚态物质和冷原子物理学到材料科学和量子计算。除了传统的量子材料，如非常规超导体，重费米子和多铁性，该领域已显着扩展到包括拓扑量子物质，二维材料及其范德华异质结构，莫尔材料，Floquet时间晶体，以及材料和设备的量子计算与马约拉纳费米子。在本路线图系列中，我们旨在捕捉该领域最新发展的快照，并确定突出的挑战和新出现的机遇。路线图的格式，每个学科的专家分享他们的观点，并阐明他们对量子材料的愿景，反映了这一研究领域的动态和多方面的性质，并旨在鼓励跨越传统学科界限的交流和讨论。我们希望，这一集体愿景将有助于在材料科学、凝聚态物理、器件工程和量子信息的交叉点上引发新的迷人问题和活动，并塑造一个更清晰的量子材料科学景观，作为跨学科科学研究的新前沿。
2021-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The 2D Materials Roadmap
本文概述了2D材料研究与开发的关键方面，涵盖合成、性质和商业应用，展示了graphene、transition metal dichalcogenides、MXenes等高影响力材料的路线图，并探讨了新兴研究领域、关键技术应用及未来挑战，旨在推动2D材料发展。
2025-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Half-Valley Ohmic Contact and Contact-Limited Valley-Contrasting Current Injection
本文提出基于铁谷半导体/石墨烯异质结构的半谷欧姆接触，通过接触限制的谷对比电流注入实现栅极可调的谷极化电流，为谷电子器件提供了新的功能构建模块。
2023-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Evidence of Spin-Valley Coupling in Dirac Material BaMnBi2 Probed by Quantum Hall Effect and Nonlinear Hall Effect
Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；National High Magnetic Field Lab（国家强磁场实验室）
研究通过量子反磁效应和非线性反磁效应在BaMnBi2中发现自旋-谷耦合态，揭示其四重简并性和谷对比 Berry 曲率，与BaMnSb2的双简并性形成对比。
2026-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical transport properties of atomically thin WSe2 using perpendicular magnetic anisotropy metal contacts
本研究报道了单层WSe2场效应晶体管与垂直磁各向异性Co/Pt铁磁电极的电输运性质，通过I-V测量估算出较小的肖特基势垒高度，为自旋电子学和谷电子学应用提供了新见解。
2023-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Spin-valley Polarization and Multiple Hall Effect in Functionalized Bi Monolayers
谷电子材料和拓扑绝缘体是近年来引起人们极大兴趣的两种材料。然而，valleytronic和拓扑性质之间的相互作用，在一个单一的系统，可能使重要的未探索的现象和应用，已在很大程度上被忽视到目前为止。本文采用紧束缚模型和第一性原理计算相结合的方法，发现在用卤素元素修饰的Bi单分子膜Bi2XY（X，Y = H，F，Cl，Br，or I）中同时出现了大带隙量子自旋霍尔效应（QSHE）和谷霍尔效应（VHEs）.过渡金属（Cr，Mo，W）掺杂或LaFeO3磁性衬底在Bi2XY单层膜中引入了交错交换场，与Bi原子的强自组织状态一起产生了时间反演的准分子剪切效应和巨大的谷分裂（513 meV）.通过门控，在单个系统中可以观察到QSHE和反常电荷、自旋、谷霍尔效应。这些预测的多重和奇异的霍尔效应，与各种程度的自由电子，可以使功能化的Bi单层在电子学，自旋电子学，和valleytronics的应用。
2018-07-27 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
Easy-to-configure zero-dimensional valley-chiral modes in a graphene point junction
本文提出一种石墨烯点结器件架构，通过易配置、可切换的零维谷手性PN结实现约80%极化率的谷电流，为可扩展谷电子学提供新构建模块。
2024-04-02 cond-mat.mes-hall
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
Enforced symmetry breaking for anomalous valley Hall effect in two-dimensional hexagonal lattices
本研究提出二维六角晶格中反常谷霍尔效应实现与调控的通用对称性规则，结合第一性原理计算在四种代表性体系中实现可控AVHE，为谷电子学材料设计提供支撑。
2024-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous Valley Splitting and Valley Pseudospin Field Effect Transistor of Monolayer VAgP2Se6
谷电子学是一个新兴的研究能带边缘载流子涌现自由度的学科，由于其具有许多有趣的量子现象和在信息处理工业中的潜在应用而引起了人们的极大兴趣。永久性谷极化的产生，即不同谷的不平衡占用，是谷电子学面临的主要挑战，也是亟待解决的问题。通过第一性原理计算，我们预测VAgP2Se6的自旋轨道耦合和磁有序性使得原始单分子层中自发的谷塞曼型分裂成为可能.在适当的掺杂后，塞曼型谷分裂可以导致永久谷极化。塞曼型谷分裂类似于自旋电子学中自旋极化的作用，是谷电子学中实用器件的重要要求。VAgP2Se6单层膜的非等效谷区可以发射或吸收具有相反手性的圆偏振光，因此该材料在光子自旋滤波器和圆偏振光源方面具有很大的潜力。基于单层VAgP_2Se_6薄膜设计了一种类似于自旋场效应晶体管的谷型赝自旋场效应晶体管（VPFET）。除了普通的晶体管之外，VPF不仅携带电子的信息，还携带谷赝自旋的信息。
2018-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
2024 Roadmap on Magnetic Microscopy Techniques and Their Applications in Materials Science
本文提出了2024年磁显微技术路线图，涵盖多种纳米与微米尺度磁成像技术，旨在为未来十年磁性材料研究提供发展前景与单一信息入口。
2024-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Layered semiconductors integrated with polyimide thin films for high-quality valleytronic and quantum-photonic systems
本文提出将层状半导体WSe$_2$和WS$_2$集成至聚酰亚胺薄膜中，实现了高质量激子、双激子及单量子发射体，证明PI薄膜可作为晶圆级集成的高质量介电材料。
2025-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Realization of a Valley Superlattice
在许多被广泛研究的材料中，例如Si、AlAs、Bi、石墨烯、MoS2和许多过渡金属二硫属化物单层，电子在简并导带最小值（也称为“谷”）处获得额外的类自旋自由度。外部对称性破缺场，如机械应变，或电场或磁场，可以调整这些材料的谷极化，使它们成为“谷电子学”的合适候选者。在这里，我们研究的量子阱的铝，其中的二维电子驻留在两个能量简并谷。通过在样品表面上制造应变诱导光栅，我们设计了不同谷中电子布居的空间调制，即，量子阱平面中的“谷超晶格”。我们的研究结果建立了一种新的谷自由度的操作技术，铺平了道路，实现谷选择性分层结构的多谷材料，在谷电子学的潜在应用。
2018-07-25 cond-mat.mes-hall
Ab-initio-NEGF Fundamental Roadmap for Carbon-Nanotube and Two-Dimensional-Material MOSFETs at the Scaling and VDD Limit
本文通过杂化泛函DFT结合NEGF方法，系统评估了CNT-FET、硅及MoS₂/HfS₂纳米片MOSFET的尺寸与电压极限，发现CNT在9 nm以上驱动最优，而HfS₂可进一步缩至5 nm并保持0.5 V工作电压。
2025-07-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Engineering quantum interference in van der Waals heterostructures
在本文中，我们提出了一种新的路线，可调谐的自发谷相干的异质结构的二维谷电子材料与其他层状材料托管各向异性极化激元模式。我们首先讨论的依赖性的一般异质结构的各向异性部分的电导率张量和它的几何配置上的这种一致性。随后，我们提出了两个实现-一个，使用各向异性等离子体在磷烯和另一个双曲声子极化激元在MoO 3。在这两个系统中，我们第一次展示了自发谷相干性的静电可调谐性，在室温下在近中红外波长处达到了前所未有的高达80%的值。这些异质结构中所显示的这种谷相干性的可调谐性将使有源谷电子量子电路的实现成为可能。
2019-10-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
A possible way to achieve anomalous valley Hall effect by piezoelectric effect in $\mathrm{GdCl_2}$ monolayer
铁谷材料可以通过其固有的铁磁性引入的固有自发谷极化来实现谷自由度的操纵。一种好的铁谷材料应该具有垂直磁各向异性（PMA）、谷点处的价带最大值（VBM）/导带最小值（CBM）、强铁磁（FM）耦合和适当的谷分裂。在这项工作中，单层$\mathrm{GdCl_2}$提出作为一个潜在的候选材料的valleytronic应用的第一性原理计算。证明了单层$\mathrm{GdCl_2}$是一种FM半导体，其易磁化轴沿面外方向，具有很强的FM耦合。由于其固有的铁磁性和自旋轨道耦合（SOC），产生了一个自发的谷极化与谷分裂为42.3 meV。尽管无应变单层$\mathrm{GdCl_2}$的VBM远离谷点，但很小的压应变（约1%）就能使VBM向谷点移动。提出了一种利用压电效应而不是外加电场在单层$\mathrm{GdCl_2}$中实现反常谷霍尔效应的可能途径，即压电反常谷霍尔效应（PAVHE）。这种现象可以归类为压电谷电子学，类似于压电电子学和压电光电子学。唯一的独立压电应变系数$d_{11}$为-2.708 pm/V，这与经典的块状压电材料$α$ -石英的压电应变系数（$d_{11}$ =2.3 pm/V）相当。考虑了双轴面内应变和电子关联效应，证实了我们结果的可靠性。最后，单层$\mathrm{GdF_2}$被预测为铁谷材料，具有动态和机械稳定性，PMA，在谷点的VBM，强FM耦合，谷分裂为4…
2021-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of half-metallic ferromagnetism and valley polarization in transition metal substituted WSTe monolayer
Indian Institute of Technology（印度理工学院）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
二维Janus材料由于其独特的晶格结构和涌现性质，在自旋电子学和谷电子学应用中具有重要意义。它们本质上表现出面内反转和面外镜像对称破缺，这为材料中的电子提供了新的自由度。然而，这些材料的多功能应用中的主要限制之一是，它们通常本质上是非磁性的。在这里，使用第一性原理计算，我们建议诱导磁自由度的非磁性WSTe通过掺杂过渡金属（TM）元素- Fe，Mn和Co。此外，我们全面探讨了这些系统中的电子，自旋电子和valleytronic属性。我们的模拟预测内在的Rashba和塞曼型自旋分裂在原始的WSTe。获得的Rashba参数为沿$Γ- K$方向的$\sim$ 422 meV\;。我们的研究表明，单轴和双轴应变，我们观察到的增强$\sim$ 2.1\%与3\%的双轴压缩应变的强烈依赖。电子结构显示出半金属性质，其中Fe的含量为6.25和18.75%，Mn的含量为25%，Co的含量为18.75和25%，自旋极化率为100%.对于6.25%的Fe、Mn和Co，所获得的谷极化值分别为65、54.4和46.3meV，与文献中其它Janus材料的数据一致。此外，我们的计算表明，应变依赖的可调性谷极化，我们发现一个增加（减少）的趋势与单轴和双轴拉伸（压缩）应变。当Fe含量为6.25%时，在3%的双向拉伸应变下，$\sim$的最大增强值为$\sim$ 1.72%。
2024-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley field mechanics: a local perspective beyond valley flavor
2D材料中的谷电子学-主要是石墨烯和过渡金属二硫属化物-植根于谷味的存在，但延伸到丰富的局部物理维度，如本文所述，广泛研究和证明的那样，在局部的金兹伯格-朗道序参量型场-谷场方面。一个理论框架-谷场力学，从而出现，以解决当地的物理和开辟了一条道路，当地谷控制。各种结构的数值和分析结果。揭示了一系列新颖的局部现象，其特征与基于谷风味的期望或约束明显矛盾，从而实现灵活的谷控制-例如，先前建立的对称性和材料限制都被放松，无间隙单层石墨烯，一种具有反转对称性的材料现在被添加到材料列表中，用于相对简单的谷电子学实现。非山谷目标的应用也可以受益于当地的山谷物理，与直接和间接的差距之间的电气开关的访问。最后，将谷场力学框架应用于谷控量子输运。总的来说，揭示的各种各样的局部谷现象表明了谷场工程的新的令人兴奋的方向-设计和搜索量子结构，以定制局部谷物理的应用。
2022-10-05 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional MoSi2N4: An Excellent 2D Semiconductor for Transistors
本文采用第一性原理量子输运模拟方法研究了由最近合成的单层二维MoSi_2N_4作为沟道材料的场效应晶体管（FET）的性能。这些器件的性能根据2034年的国际器件和系统路线图（IRDS）2020路线图进行评估，并与先进的硅基FET，碳纳米管基FET和其他有前途的二维材料基FET进行比较。最后，我们估计数字的组合和时序逻辑电路的优点，我们的双栅极器件和基准对有前途的替代逻辑技术的基础上。我们的设备和基于它们的电路的性能令人鼓舞，并且与其他逻辑替代品相比具有竞争力。
2022-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conservation of chirality at a junction between two Weyl semimetals
在外尔半金属中，线性能带交叉的位置，外尔锥，不受布里渊区的任何高对称点的约束，不像石墨烯中的狄拉克节点。这种灵活性对于谷电子学是有利的，其中当谷间散射弱时，信息被编码在能带结构的谷中。然而，如果多个外尔视锥共存，则由于频带混合，编码信息可以快速退相干。在这里，我们研究如何螺旋的自旋纹理的外尔锥影响谷电子的异质结的外尔材料，并显示如何手性的自旋纹理可以用来编码信息。
2021-06-04 cond-mat.mes-hall
Valley and spin dynamics in monolayer MoS$_{2}$
Valleytronics的目标是利用材料中的额外自由度，其中载流子的能量可以在倒易空间的非等效点处呈现几个相等的最小值（谷）。在过渡金属二硫属化物（TMD）的单层中，缺乏反转对称性，结合大的自旋-轨道相互作用，导致具有相同能量的不同自旋极化最小值（最大值）的导（价）带。这提供了在电荷（电子或空穴）、自旋（向上或向下）和晶体动量（谷）水平上操纵信息的机会。然而，这些概念的任何实现都需要考虑这种自由度的鲁棒性，这是深深交织在一起的。在这里，我们解决的自旋和谷弛豫动力学的电子和空穴的超快光谱技术的组合，并确定个人的特征弛豫时间的电荷，自旋和谷在一个MoS $_{2}$单层。这些结果奠定了基础，了解机制的自旋和谷极化损失在二维TMD：自旋/谷极化生存几乎两个数量级的时间为空穴，自旋和谷动力学联锁，比电子，这些自由度是去耦。这可能会导致新的方法与强大的自旋电子/valleytronic平台的大自旋轨道的材料集成。
2015-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coexisting Magnetism, Ferroelectric, and Ferrovalley Multiferroic in Stacking-Dependent Two-Dimensional Materials
本文提出利用层间滑动调控双层 GdI2 的磁性、铁电性与谷极化，揭示三者可逆强耦合及磁相变机制，为二维多铁器件提供新思路。
2024-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Measurement of Exciton Valley Coherence in Monolayer WSe$_2$
在晶体中，动量空间中的能带极值可以通过它们的谷指数来识别。与谷赝自旋指数相关的内部量子自由度可以充当类似于电子电荷或自旋的有用信息载体。近年来，随着石墨烯和过渡金属二硫属化物等原子级薄材料的发现，人们对谷电子学的兴趣又恢复了。然而，谷相干时间，操纵谷赝自旋的关键量，从来没有在任何材料中测量。在这项工作中，我们使用一系列的激光脉冲共振产生的激子（库仑束缚的电子-空穴对）在单层WSe $_2$的相对谷的相干叠加。所施加的谷相干性持续约100飞秒。我们认为，电子-空穴交换相互作用提供了一个重要的退相干机制，除了激子布居衰减。我们的工作提供了关键的洞察力的要求和战略的光学操纵的谷赝自旋未来valleytronics的应用。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall
Enhanced valley polarization of graphene on hBN under circularly polarized light irradiation
石墨烯/hBN（G/hBN）由于两种材料之间的晶格失配而具有长周期莫尔结构。莫尔超结构产生的长周期势对系统的电子性质产生调制作用。本文对G/hBN在圆偏振光照射下的电导率进行了数值计算。在G/hBN中缺乏空间反转对称性导致谷极化。当两种材料之间的扭转角在非掺杂情况下接近于零时，谷偏振在红外和太赫兹区域变得最明显，而空穴掺杂情况下，谷偏振对扭转角不敏感。这些结果将有助于设计谷电子器件使用G/hBN。
2022-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Roadmap of spin-orbit torques
自旋轨道力矩（SOT）是一种新兴的技术，使自旋电子器件的有效操纵。在SOTs中感兴趣的初始过程涉及电场、自旋轨道耦合、传导电子自旋和磁化。最近的兴趣已经增长到包括各种其他过程，包括声子，磁振子或热。在过去的十年中，已经探索了许多材料以实现更大的SOT效率。近年来，为了最大限度地提高SOT器件的性能而进行的整体设计已经将材料研究从磁性层扩展到磁性层。SOT的快速发展催生了各种基于SOT的应用。在这篇路线图论文中，我们首先回顾了SOT的理论，介绍了各种机制，认为产生或控制SOT，如自旋霍尔效应，Rashba-Edelstein效应，轨道霍尔效应，热梯度，磁振子和应变效应。然后，我们讨论了能够实现这些效应的材料，包括金属、金属合金、拓扑绝缘体、二维材料和复合氧化物。我们还讨论了不同类型的磁性层在SOT器件中的重要作用。之后，我们将讨论利用SOT的器件应用。我们讨论和比较三端和两端SOT磁阻随机存取存储器（MRAM），我们提到各种方案，以消除对外部磁场的需要。我们提供SOT-MRAM的技术应用考虑，并给出基于SOT的神经形态器件和电路的前景。除了SOT-MRAM，我们提出了基于SOT的自旋电子太赫兹发生器，纳米振荡器，畴壁和skyrmion赛道存储器。本文旨在对SOT的理论、材料和应用进行全面的综述，以指导未来SOT在学术界和工业界的发展。
2021-05-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Valley Berry curvature dipole induced nonlinear valley Hall effect
University of Macau（澳门大学）；Beijing University of Chemical Technology（北京化工大学）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；Fudan University（复旦大学）
本文揭示了一种由谷贝里曲率偶极子机制诱导的新型非线性谷霍尔效应，该效应在时间反演不变谷系统中被支持，并可通过调节驱动场方向进行控制，且在应变Nb3SBr7材料中通过第一性原理计算得到验证。
2026-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Roadmap on Nonlocality in Photonic Materials and Metamaterials
本文路线图综述非局域光子材料与超材料的前沿进展，涵盖自然与人工非局域效应、超表面非局域工程及其在波前控制与波计算中的应用，并展望未来挑战与机遇。
2025-03-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
2024 roadmap on 2D topological insulators
该2024年二维拓扑绝缘体路线图梳理了领域现状，综述其能带结构特征、材料进展、异质结应用拓展、拓扑态调控与量子计算潜力等方向的进展与挑战。
2024-06-20 cond-mat.mes-hall
The 2020 Skyrmionics Roadmap
凝聚态系统中的非平凡拓扑缠绕的概念代表了当今理论和实验研究的一个主要领域。磁性材料提供了一个多功能的平台，特别适合于在真实空间中探索拓扑自旋孤子，如skyrmions。首先在非中心对称的块体材料中发现，承载skyrmions和相关拓扑自旋孤子的材料系统的生态学迅速发展，包括块体化合物、表面、薄膜、异质结构、纳米线和纳米点。这强调了从基本问题到应用的重大突破的特殊潜力，这是由磁性领域之间的跨学科思想交流所驱动的，而传统上是独立进行的。Skyrmionics路线图提供了一个审查的最先进的和广泛的研究方向和战略，目前正在进行的现状。这些是，例如，由skyrmions和相关纹理的基本结构特性的识别，在非平凡的拓扑绕组的存在下，一个非常有效的耦合到自旋电流产生自旋转移转矩在微小的电流密度，以及有目的地设计宽带自旋动态和逻辑设备的能力的成核和湮灭过程的动机。
2020-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-ph
Ultrafast Optical Control of Multi-Valley States in 2D SnS
The University of Tokyo（东京大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；National Institutes for Quantum Science and Technology (QST)（量子科学技术研究机构）；University of Tsukuba（筑波大学）
该研究通过含时密度泛函理论与麦克斯韦方程模拟，发现二维SnS单层可通过调整激光偏振和载波包络相位实现多谷态的超快光学切换，为谷电子学器件提供新思路。
2025-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nonlinear valley thermal physics in two dimensional materials
本研究通过量子度量驱动的非线性谷热效应，利用轨道磁化热电修正区分谷指标，并在倾斜狄拉克半金属及PT对称半导体中验证，为谷电子学提供新见解。
2025-01-27 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
The rotating excitons in two-dimensional materials: Valley Zeeman effect and chirality
本研究针对二维过渡金属二硫族化合物提出旋转激子模型，解释了能谷塞曼分裂的实验异常，为能谷电子学提供新调控手段并拓展了手性准粒子研究方向。
2023-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The 2026 Skyrmionics Roadmap
TU Wien（维也纳工业大学）；University of Vienna（维也纳大学）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）；University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Institut Universitaire de France (IUF)（法国高等研究院）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所新兴物质科学中心）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林赫尔姆霍兹材料与能源中心）；Thales（泰雷兹集团）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
2026磁旋涡学路线图综述了该领域当前的最新进展和未来发展方向，旨在推动基础研究与应用技术的结合。
2026-01-23 cond-mat.mes-hall
Spin-Layer- and Spin-Valley-Locking in CVD-Grown AA'- and AB-Stacked Tungsten-Disulfide Bilayers
谷选择性光学选择规则和过渡金属双硫属化物（TMDC）单分子膜中的自旋谷锁定是“谷电子物理”的核心，谷电子物理利用谷自由度，是近年来的一个主要研究课题。相比之下，TMDC双层的谷电子特性到目前为止还没有受到如此多的关注。在这里，我们报告的valleytronic性能和光学特性的双层WS 2作为一个代表性的TMDC材料。特别地，我们研究了TMDC均质双层样品中相对层取向对其偏振相关光学性质的影响。因此，CVD生长的WS 2双层样品已经制备，有利于反转对称AA'堆叠或AB堆叠没有反转对称在合成过程中。随后，在不同的偏振条件下的反射对比度和光致发光光谱进行了详细的分析。我们观察到的光致发光的圆二色性和线性二色性是更明显的AB堆叠配置。我们的实验结果支持的理论计算表明，所观察到的二向色性可以链接到光学选择规则，保持自旋谷锁定在AB堆叠的WS 2双层，而自旋层锁定是目前的反转对称AA'双层代替。此外，我们的理论计算预测一个小的相对位移的激子共振在这两个堆叠配置，这也是实验观察到的。
2019-05-07 cond-mat.mes-hall
Valleytronic full configuration-interaction approach: An application to the excitation spectra of Si double-dot qubits
基于全组态相互作用（FCI）方法，在半导体材料连续（有效质量）描述的背景下，引入谷自由度（VDOF），研究了强电子-电子相互作用和Wigner分子（WM）形成对$2e$单重态-三重态双点Si量子比特光谱的影响.我们的FCI处理的VDOF作为一个同位旋除了正常的自旋。我们的处理是能够分配给每个能量曲线在量子位的频谱一套完整的良好的量子数的自旋和谷同位旋。这揭示了Si双点谱中潜在的SU（4）$\supset$ SU（2）$\times$ SU（2）群链结构。在实际实验情况范围内的参数下，我们在双点量子比特中证明，在（2，0）电荷配置中，与预期的大的、点大小确定的单粒子（轨道）能隙相比，强$e-e$相互作用在相同的谷内急剧淬灭自旋单线态$-$自旋三线态能隙，$E_{\rm ST}$，使其与两个谷之间的小能隙$E_V$竞争。我们提供了$E_{\rm ST} < E_V$和$E_{\rm ST} > E_V$病例的结果。我们调查的光谱作为失谐的函数，并证明加强避免交叉由于降低的点间势垒和/或谷轨道耦合的影响。我们进一步证明，作为施加的磁场的函数，避免交叉的出现在（1，1）电荷配置由于自旋谷耦合。在这里制定的valleytronic FCI，并实现了两个电子限制在一个可调谐的双量子点，也提供了一个最有效的工具，用于分析的光谱的硅量子位与两个以上的井和/或两个以上的电子。
2022-08-11 cond-mat.mes-hall nucl-th quant-ph
