基于第一性原理的无序单层 MoS2 中的谷霍尔效应

某些二维晶体中的电子具有与布里渊区中两个不等价谷的存在相关联的赝自旋自由度。如果像单层 MoS2 那样，反演对称性破缺且存在时间反演对称性，则两个谷中各自累积等量而异号的 k 空间 Berry 曲率。这可由单个谷上 Berry 曲率的积分——谷霍尔电导——方便地量化。我们将此定义推广以包含用超胞方法描述的无序贡献，方法是将 Berry 曲率从无序超胞的折叠布里渊区映射（“展开”）到原始晶体的正常布里渊区，然后对不同无序实现取平均。我们利用此方案从第一性原理研究硫空位对单层 MoS2 谷霍尔电导的影响。在脏样品中，本征谷霍尔电导获得与门控相关的修正，这些修正仅弱依赖于杂质浓度，这与侧跳散射一致，且展开后的 Berry 曲率可解释为 k 空间分辨的侧跳。在低杂质浓度下，斜散射占主导，导致在洁净极限下谷霍尔电导发散。讨论了其对近期观测到的光致反常霍尔效应的意义。