原始石墨烯光致谷电子学

      原子薄单层石墨烯的实现在基础科学和应用科学方面已经取得了重大突破，已知石墨烯中的载流子由无质量Dirac方程描述，并且表现出特殊的输运性质，这使得石墨烯在新型电子应用中非常有吸引力。石墨烯和带隙石墨烯材料最有趣的特征之一是电子的额外自由度，谷赝自旋，与在布里渊区最低导带中填充局部极小值K和K′有关。这种额外的自由度有可能编码、处理和存储量子信息，从而打开了valleytronics新领域。单层石墨烯相对于有间隙的石墨烯材料，它具有零带隙和零Berry曲率。这些方面通常被认为是valleytronics的主要障碍。因此，由于其零带隙、零Berry曲率和谷底附近相同的色散，原始石墨烯似乎不适合用于valleytronics。

       最近，来自印度理工学院（Indian Institute of Technology）和马克思-波恩研究所（Max Born Institut）的研究人员证明了这个普遍接受的结论是不正确的，并且通过将驱动光脉冲的偏振态调整为晶格的对称性，可以获得期望的谷数量。该方案提供了一种在原始石墨烯中实现valleytronics的全光路径，通过使用石墨烯与六角氮化硼的异质结构来创建间隙的方法，或者通过添加应变或缺陷工程来创建间隙的方法。研究人员还展示了石墨烯中谐波产生的谷选择性，并用谷选择性电子激发的相同场演示了它。高次谐波产生（HHG）是探测原子、分子和固体等多种系统中阿秒电子动力学的有力方法。在固体中，高次谐波光谱用于探测价电子、固体中的原子排列、缺陷、能带色散和量子相变，并在固体中实现千兆赫兹电子。相关研究工作以“Light-induced valleytronics in pristine graphene”为题发表在《Optica》上。（鲁强兵）

      文章链接：https://doi.org/10.1364/OPTICA.418152