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作为典型的Dirac 费米子材料，石墨烯不同于传统半导体材料的一个重要电子特征是其存在"谷"和"子晶格"这两种赝自旋自由度。石墨烯晶格结构是由两套二维三角晶格套构而成的，所以电子占据不同的子晶格点位就具有了"子晶格"这种自由度，而Dirac 点附近的电子能带结构形成两个不等价的Dirac 圆锥，其顶点分别位于石墨烯布里渊区的K 和K'两点，因此，这两个能量简并的Dirac 圆锥可称为K 和K'谷，而低能电子可选择性地处于K 或K'谷，形成了类似电子自旋的两分量自由度，称为谷自由度。