Nonchiral Edge States at the Chiral Metal Insulator Transition in Disordered Quantum Hall Wires
研究了强磁场中无序线的量子相图随线宽和能量的变化。两端电导显示零温度不连续过渡之间的确切整数高原值和零。在这个过渡附近，手性金属-绝缘体过渡（CMIT），状态被确定为具有相反手性的边缘状态的叠加。这种状态的批量贡献被发现减少与增加线宽度。基于精确的对角化结果的本征态和它们的参与比，我们得出结论，这些状态是CMIT的特征，具有非手征边缘状态的外观，从而区别于量子霍尔线中的其他状态，即扩展边缘状态，二维（2D）本地化，准一维本地化，和2D临界状态。
2005-09-15 cond-mat.mes-hall
The electronic structure of intrinsic magnetic topological insulator MnBi2Te4 quantum wires
本文从理论上研究了圆柱形本征磁性拓扑绝缘体 MnBi2Te4 量子线在铁磁和反铁磁相下的电子结构，揭示了铁磁相中带隙内存在单一自旋分支表面态，以及反铁磁相中存在三种共存态。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall
Superconductor-insulator transition in capacitively coupled superconducting nanowires
研究了具有增殖量子相位滑移的超导纳米线中超导体-绝缘体的量子相变。我们推导了一组耦合Berezinskiii-Kosterlitz-Thouless类重整化群方程，证明了其中一根导线中的量子相位滑移之间的相互作用由于在另一根导线中传播的等离子体模式的影响而得到修改。结果，在每个导线中的超导体-绝缘体相变不仅由其自身的参数控制，而且还由相邻导线的参数以及互电容控制。我们认为，超导纳米线与适当选择的参数可能会变成绝缘，一旦他们被带到足够接近对方。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall
Fractional second-order topological insulator from a three-dimensional coupled-wires construction
本文通过三维耦合Rashba纳米线阵列构造二阶拓扑绝缘体，并利用耦合导线方法引入电子-电子相互作用，证明在合适填充因子下可形成携带分数电荷e/p的分数二阶拓扑绝缘体相。
2023-01-26 cond-mat.mes-hall
Materials analysis and focused ion beam nanofabrication of topological insulator Bi2Se3
聚焦离子束铣削允许操纵纳米结构的形状和尺寸，以产生可能用于光电子学、热电学和量子计算的几何形状。我们专注于使用离子束来控制Bi2Se3的厚度，并从更大的结构中创建纳米线。介绍了使用聚焦离子束研磨的Bi2Se3纳米材料的材料结构的变化。为了表征离子束处理对样品的影响，我们使用了各种技术，包括分析透射电子显微镜和原子力显微镜。结果表明，虽然部分材料在成形后保持完整，但在光束用于减薄样品的地方形成了非晶区域。对于通过将材料减薄到衬底而产生的线，基于以一定角度切割的样品的衍射图像，线的侧壁看起来是完整的，但是薄的结晶区域保留在线边缘处。即使有这样的缺陷，聚焦离子束铣削显示出直接制造复杂的Bi2Se3纳米器件的希望。
2017-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conductance fluctuations in disordered 2D topological insulator wires: From quantum spin-Hall to ordinary quantum phases
杂质和缺陷在拓扑绝缘体（TI）中普遍存在，因此理解无序对电子输运的影响是重要的。我们用Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）哈密顿量和实际参数计算了无序二维TI线的随机电导涨落$P(G)$的分布。正如我们所展示的，无序驱动TI进入不同的区域：金属（M），量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）和普通绝缘体（OI）。通过改变无序强度和费米能，我们在整个相图上解析和数值计算$P(G)$。电导涨落遵循么正普适类$β=2$的统计规律。然而，在强无序和高能量下，涨落$δG$的大小达到正交对称类（$β=1$）的普适值。在QSHI-M和QSHI-OI交叉点，边缘态和体态之间的相互作用在电导的统计特性中起着关键作用。
2018-02-12 cond-mat.mes-hall
Electrophoretic-like gating used to control metal-insulator transitions in electronically phase separated manganite wires
电子相分离的锰氧化物线被发现在局部电场下表现出可控的金属-绝缘体转变。的开关特性示出是完全可逆的，极性无关，并高度耐反复循环引起的热击穿。它进一步表明，多个离散的电阻状态可以在一个单一的线访问。结果符合一个唯象模型，其中固有的纳米级绝缘和金属域重新排列，通过类似的过程打开和关闭渗滤通道。
2013-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Coupled-wire construction of static and Floquet second-order topological insulators
二阶拓扑绝缘体（SOTI）在其铰链或拐角处表现出受保护的无隙边界态。在本文中，我们提出了一种通用的方法来构建SOTI的静态和Floquet系统耦合一维拓扑绝缘体线沿第二维通过二聚跳跃振幅。这样的SOTI的哈密顿承认一个克罗内克和结构，使得它有可能获得其功能，通过分析两个组成一维晶格哈密顿定义分别在两个正交的维度。由此产生的拓扑角态不依赖于任何微妙的空间对称性，但仅由系统的手征对称性保护。我们进一步利用我们的想法来构造Floquet SOTI，其拓扑角态的数量是任意可调的通过改变系统的跳跃幅度。最后，我们提出了检测拓扑不变量的静态和Floquet SOTI构建我们的方法在实验中通过测量波包的平均手征位移。
2019-02-13 cond-mat.mes-hall
Manipulating Hubbard-type Coulomb blockade effect of metallic wires embedded in an insulator
在低维系统中，由于库仑相互作用的增强，产生了关联态。阐明这些状态需要原子尺度的表征和精细的控制能力。在这项研究中，光谱成像-扫描隧道显微镜被用来调查驻留在单层和双层MoSe 2镜像孪晶界（MTB）的一维电子的相关态。由导线长度确定的库仑能量驱动MTB进入两种类型的基态，其具有不同的各自的异相和同相电荷阶数。这两个基态可以可逆地转换通过一个亚稳的零能量状态与原位电压脉冲，调谐的MTB的电子填充通过极化过程，证实了第一性原理计算。我们的改进的哈伯德模型揭示了基态作为相关绝缘体从现场U-起源库仑相互作用，被称为Hubbard型库仑阻塞效应。我们的工作为理解复杂系统中的相关物理和为纳米电子学应用定制量子态奠定了基础。
2021-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Precursors of Mott insulator in modulated quantum wires
我们研究了相互作用电子通过单模量子线的输运，该量子线的参数在电子费米波长尺度上被周期性调制。电子的Umklapp和背散射可以用非均匀量子sine-Gordon类模型来描述，该模型还包含了与导线电耦合的电子库（电极）的效应。我们专注于弱Umklapp散射和分析莫特过渡的前兆。在半填充时，长度为$L$的调制量子线的额外电阻$ΔR = R - π\hbar/e^2$的温度依赖性从高温下的相互作用依赖“体”幂律$ΔR \propto T^{4K_ρ-3}$ $T \gg v_ρ/L$变为低温下的通用$ΔR \propto T^2$行为$T \ll v_ρ/L$。远离半填充的“散装”的结果是定性不正确的，即使在高温$v_ρ/L \ll T \ll T^{*}$，尽管在该制度中的电子相干性的电线是不存在的。
1997-07-22 cond-mat.mes-hall
Origin of the Metal-Insulator Transition of Indium Atom Wires on Si(111)
作为一种典型的一维电子系统，在Si（111）表面自组装的铟（In）纳米线被认为可以通过电子-声子耦合形成电荷密度波（CDW）来驱动金属-绝缘体转变。在这里，我们的第一性原理计算表明，从高温4 × 1相到低温8 × 2相的结构相变是通过放热反应与连续的键断裂和键形成过程发生的，从而引起两相之间的能垒以及间隙开口。这个原子的图片相变不仅确定其一阶性质，但也解决了一个长期存在的难题的起源的金属-绝缘体过渡的x2周期性晶格重建的六边形通过键断裂和新的键形成，而不是由Peierls不稳定性驱动的CDW形成。
2016-05-06 cond-mat.mes-hall
Scattering in quantum wires and junctions of quantum wires with edge states of quantum spin Hall insulators
连续量子系统中散射理论计算的一个组成部分，除了写下正确的哈密顿量之外，还包括确定适当的边界条件。在一维晶格中最简单的散射问题中，由于原位势的散射和由于不等键的散射（在其他方面不变的晶格中）给出了散射振幅的不同结果。虽然散射问题的连续和晶格模型可以映射到另一个散射由于现场电位，等效连续模型的散射由于一个不平等的债券是失踪。我们引入了一个新的参数$c$的边界条件的连续模型，相当于散射由于一个不平等的键上的晶格。在此基础上，我们利用参数$c$研究了连续介质中普通金属量子线与量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）的一维边之间的结。在一个正常的金属量子线和QSHI的边缘之间的结的情况下，我们确定的边界条件，允许最大的传输。此外，我们解决了量子线和QSHI使用晶格模型的结之间的散射问题，并将其映射到连续介质模型的结果。四通道自旋正常金属量子线和两通道QSHI边之间的输运问题还没有很好的定义。我们纠正这种情况，制定的半无限正常金属量子线与QSHI的无限边缘的交界处的散射问题，通过塞曼场的QSHI边缘的一个半无限部分，并在交界处施加适当的边界条件。我们解析地计算了散射振幅。
2022-12-15 cond-mat.mes-hall
Duality breaking, mobility edges, and the connection between topological Aubry-André and quantum Hall insulators in atomic wires with fermions
本文研究对偶性破缺如何产生迁移率边和拓扑相，建立Aubry-André原子线与量子霍尔系统的联系，并依据填充因子和对偶性破缺程度分类出三类拓扑绝缘体，以陈数表征。
2025-02-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Band gap in Bi2Se3 topological insulator nanowires: magnetic and geometrical effects
在三维拓扑绝缘体纳米线干涉仪实现的激励下，从理论上分析了量子干涉效应对Bi_2Se_3纳米线低能谱的影响.从连续三维模型开始，特别强调磁性和几何效应的电子性质的圆形，方形和矩形截面的纳米线进行了分析。理论研究是基于数值精确对角化的离散模型的所有几何形状。在圆柱形导线的情况下，连续介质模型的近似解析解也进行了讨论。虽然预期对应于半量子通量的磁场将闭合由Berry相引起的带隙，但是在具有有限面积横截面的所有研究的几何结构中，间隙对于通常大于预期的磁场闭合。此外，出乎意料地，由于几何量子干涉效应，对于具有足够大的纵横比和范围从50°A到100°A的较小边的矩形导线，间隙对于特定的有限面积横截面闭合，而不施加磁场。
2016-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stimulated and spontaneous four-wave mixing in silicon-on-insulator coupled photonic wire nano-cavities
本文报道了在硅绝缘体平台上的耦合光子晶体纳米腔中的四波混频。三个光子线腔侧耦合，以获得三个模式的能量相等分离。该结构被设计为自过滤，我们表明，泵被拒绝了近两个数量级。我们研究了受激和自发的四波混频过程：由于小的模态体积，我们发现，信号和空闲光子产生的效率增加了一百倍相比，硅微环谐振器。
2013-07-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Electronic States of Wires and Slabs of Topological Insulators: Quantum Hall Effects and Edge Transport
我们开发了一个简单的拓扑绝缘体的表面态模型，开发了不同取向的表面上的状态的匹配关系。该模型允许人们为每个表面写出简单的狄拉克哈密顿量，并确定耦合到电子自旋的扰动如何影响它们。然后，我们研究了这种系统的两种具体实现：矩形截面的量子线和磁场中的矩形板。在前一种情况下，由于系统的有限大小，我们发现在零能量处有一个能隙。这可以通过在顶表面和底表面上施加交换场来去除，这导致在侧表面上出现无间隙手性状态。在存在一个磁场，我们研究如何朗道水平状态的表面上垂直的领域加入到侧表面的限制状态。我们表明，在横向表面上的每个方向上传播的状态的数量的不平衡是足以稳定的量化霍尔效应，如果有平衡这些通道之间的电流分布的过程。
2013-12-19 cond-mat.mes-hall
Assembling topological insulators with lasers
尽管在光晶格中实现了自旋轨道耦合和合成规范场，但相关的时间反演对称性破缺和观测到的SO耦合的一维性质对获得本征$Z_2$拓扑绝缘体提出了挑战。我们在这里提出了一个模型的光学设备工程固有的$Z_2$拓扑绝缘体，可以很容易地设置与现有的工具。该装置由量子机械连接的原子线（称为SO线）的周期性晶格制成，其中激光产生的SO耦合（$α_{\bf k}$，${\bf k}$是动量）在每个交替的线中被反转为$\pmα_{\bf k}$。相关的小塞曼项也自动反转在任何两个相邻的SO线，这允许有效地恢复全球时间反演（TR）对称性。因此，两个SO线充当彼此的TR伙伴，这是根据Kane-Mele模型的$Z_2$拓扑绝缘体的重要成分。这些性质确保了具有受保护边缘状态的非平凡$Z_2$不变拓扑绝缘体相位。我们还讨论了非局域电流测量可以用来检测手征边缘态。
2016-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Transport in Selectively Magnetically Doped Topological Insulator Wires
我们研究了拓扑绝缘体纳米线的电子和输运性质，包括其表面的选择性磁性掺杂。我们使用一个模型，这是适当的描述材料，如Bi $_2$ Se $_3$内的k.p近似，并考虑纳米线的矩形几何形状。在这个模型中，（111）表面的磁性掺杂诱导了塞曼场，塞曼场在狄拉克锥处打开了与表面态相对应的间隙。为了获得在两个终端配置的输运性质，我们使用递归格林函数方法的紧束缚模型的基础上，这是通过离散原始的连续模型。对于两个相对的纳米线（111）表面的均匀磁化的情况，我们表明电导可以从$e^2/h$的量化值（当磁化相等时）切换到非常小的值（当它们相反时）。我们还分析了非均匀磁化的情况下，在两个相对的表面上的塞曼场改变符号在中间的线。对于这种情况下，我们发现，通过共振隧穿通过手性状态绑定在中间的线的传导是可能的。谐振能级位置可以通过施加穿过纳米线截面的Aharonov-Bohm通量来调谐。
2015-10-01 cond-mat.mes-hall
Jackiw-Rebbi zero modes in non-uniform topological insulator nanowire
我们从理论上研究了非均匀拓扑绝缘体纳米线中Jackiw-Rebbi零模的出现及其电导特征。我们将非均匀纳米线建模为两个不同半径的圆柱形纳米线之间的结。在线长远大于其半径的极限下，由于径向约束，纳米线的表面态分裂成沿圆柱轴传播的一维Dirac模。在这些狄拉克模式中的每一个中的质量间隙的符号由对应于电子围绕圆柱轴的旋转运动的角动量量子数决定。通过圆柱形纳米线施加外部磁通量使我们能够将整个结的质量间隙从正值调整到负值。由于这种由外磁场控制的磁通可调带反转，可以使Jackiw-Rebbi零模在结处出现或消失。我们计算了拓扑绝缘体纳米线结的微分电导，并表明在Jackiw-Rebbi模式存在下，在零能量（零偏压）处出现了量子化电导峰。
2019-08-19 cond-mat.mes-hall
In-surface confinement of topological insulator nanowire surface states
用NEMO 5的原子20带紧束缚功能解决了[110]和[001] Bi2Te3纳米线的能带结构。理论分析结果表明：目前流行的所有拓扑绝缘体导线表面等效的假设是不恰当的。化学性质不同的导线表面的费米速度显著不同，这产生了有效的表面限制电位。因此，拓扑绝缘体表面状态偏好特定的表面。因此，必须仔细设计实验，不要探测不利于表面态（低态密度）的表面，从而对TI效应不敏感。
2016-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Perfect transmission and Aharanov-Bohm oscillations in topological insulator nanowires with nonuniform cross section
拓扑绝缘体纳米线具有均匀的截面，结合一个磁通量，可以托管一个完美的传输模式和马约拉纳零模式。在这里，我们考虑纳米线与波纹表面--具体地说，线与圆形截面的半径变化沿其轴--和计算其输运性质。在零掺杂时，手征对称性将干净的线（无杂质）置于AIII对称类中，这导致$\mathbb{Z}$拓扑分类。穿过导线的磁通量在拓扑上不同的绝缘相之间调谐，在相变处获得完美的传输。我们推导出一个解析表达式的确切通量值的过渡。掺杂和无序都破坏了手征对称性和完美的透射。在有限的掺杂，表面波纹和无序的相互作用与磁通量修改量子干涉，使Aharonov-Bohm振荡的幅度随着磁通量的增加而降低，与具有均匀表面的线相比，它是磁通量无关的。
2020-01-09 cond-mat.mes-hall
Metal-insulator transition in a quantum wire driven by a modulated Rashba spin-orbit coupling
我们研究了束缚在量子线中的电子在光滑调制的Rashba自旋轨道耦合作用下的基态性质。当调制的周期变得与带填充相称时，Rashba耦合驱动量子相变到量子绝缘状态。利用玻色化和微扰重整化群方法，我们发现这种状态对电子-电子相互作用是鲁棒的。电荷和自旋激发的间隙与具有共同的相互作用依赖指数的Rashba调制的幅度成比例。估计的预期大小的电荷间隙，使用数据的栅InAs异质结构，表明该效果可以投入实际使用，在未来的自旋晶体管设计。
2009-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Mesoscopic Phonon Transmission through a Nanowire-Bulk Contact
我们计算了频率依赖的介观声学声子传输概率通过突变结之间的半无限，一维圆柱形量子线和三维体绝缘体，使用微扰技术，是有效的在低频。系统采用弹性理论描述，所有自由表面均采用无摩擦边界条件。在低频极限下，传输概率随频率的平方而消失，传输由纵向通道主导，纵向通道在块状固体表面产生弹性辐射的非线性源。因此，在温度立方处，非电耦合到块状绝缘体的平衡导线之间的热导应随温度而消失。
2004-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of electromagnetic fields and heat on spin transport signals in Y$_{3}$Fe$_{5}$O$_{12}$
探索实现磁振子逻辑的新策略是进一步发展磁振子自旋电子学的关键要求。在这项工作中，我们实现了一个三端磁振子输运装置，研究了通过局域磁场和热产生来操纵磁绝缘体中磁振子自旋信息转移的可能性。该器件包括两个平行的Pt线以及Cu中心线，其沉积在亚铁磁绝缘体Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$上。当Pt线用作自旋电流注入器和检测器时，Cu线用于产生局部静磁场和额外的热，其影响下面的Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$内的磁结构和磁振子。我们表明，这些因素可以创建一个非本地的信号，显示类似的功能相比，电致磁振子流。此外，观察到的Pt线之间的自旋输运信号的调制，这可以部分地解释由不同的极化热激发的自旋电流。我们的研究结果表明了一种潜在的方式走向操纵的非本地磁振子信号，这可能是有用的磁振子逻辑。
2019-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fractional chiral second-order topological insulator from a three-dimensional array of coupled wires
University of Basel（巴塞尔大学）；University of Maryland（马里兰大学）
本文通过弱耦合纳米线阵列构建三维手性二级拓扑绝缘体模型，揭示旋转磁场与空间调制的耦合可打开能隙，同时保留手性边缘态，通过调节参数实现整数和分数手性SOTI。
2025-08-13 cond-mat.mes-hall
Topological states constructed by two different trivial quantum wires
研究由晶格常数不同的两条平庸量子线构成的两腿与三腿梯，通过对称性、幺正变换和填充因子调控揭示拓扑绝缘体、拓扑金属及边缘态的形成机制。
2025-01-09 cond-mat.mes-hall
Correlated insulator in two Coulomb-coupled quantum wires
该研究用玻色化分析两条库仑耦合的无自旋量子线，证明轻掺杂电子—空穴线可因强线间作用形成不可压缩绝缘相，并解释其加热后转变为完美负拖曳相。
2023-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetically Defined Qubits on 3D Topological Insulators
我们探讨了打破时间反演对称性的潜力，以限制到量子线和量子点的三维拓扑绝缘体的表面状态。铁磁体绝缘体盖层上的磁畴壁提供了预测显示量子反常霍尔效应（QAHE）的界面态。在这里，我们表明，限制也可以发生在磁畴异质结构，与扩展的状态在内部域，以及在周围的域壁的界面QAHE状态。建议的几何形状允许隔离的线和点从虚假规避表面状态。对于量子点，我们发现量子点边缘的高自旋极化量子化QAHE态构成了量子计算量子比特的一个有希望的候选者。
2013-09-05 cond-mat.mes-hall
Transport in topological insulator nanowires
在这一章中，我们回顾了我们在拓扑绝缘体纳米线量子输运理论方面的工作。我们讨论了正常态的性质和超导邻近效应，包括磁场和无序的影响。在整个过程中，我们假设块体是绝缘的和惰性的，并采用仅表面理论。基本的输运性质是根据三种特殊模式来理解的：在正常状态下，沿着导线长度的半个通量量子感应出受有效时间反演对称性保护的完美传输模式;横向磁场在导线的侧面感应出手征模式，不同的手征驻留在不同的侧面上，保护它们免受反向散射;最后，当与沿着导线的通量结合时，在接近超导体的导线的端部处获得马约拉纳零模式。我们讨论的某些部分与评论中的讨论有一点重叠[Bardarson和Moore，众议员。物理、76，056501，（2013）]。我们不打算对已发表的文献进行完整的回顾，而是主要关注我们自己的和直接相关的工作。
2019-06-12 cond-mat.mes-hall
Sharp Superconductor-Insulator Transition in Short Wires
最近的实验表明，短的钼锗纳米线的正常状态的电阻调整，具有$R_c\approx R_Q= h/(4e^2)$的临界电阻的急剧的超导体-绝缘体的转变。这些结果与约瑟夫森类系统的广泛理论工作不一致，约瑟夫森类系统预测平滑过渡，由分流结的电阻值调整。我们发展了一个自洽的重整化群处理相互作用的相位滑移和他们的对偶对应物，相关的库珀对隧道，超越稀释近似。该分析导致临界电阻为$R_Q$的非常急剧的转变。在有限温度下，准粒子电阻的加入导致与实验结果定量一致。这种自洽的重整化群方法也应该适用于其他物理系统，可以映射到类似的sine-Gordon模型，在以前无法访问的中间耦合制度。
2007-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Conductance distribution in disordered quantum wires: Crossover between the metallic and insulating regimes
我们计算的准一维系统中的金属绝缘体的交叉制度的电导P（g）的分布，最近的分析方法的基础上有效的所有强度的障碍。我们显示的演化P（g）的无序参数的函数从绝缘体到金属。我们的结果与数值研究报告中关于这个问题，并与分析结果的平均值和方差的g。
2002-12-04 cond-mat.mes-hall
Theory of magnetotransport in shaped topological insulator nanowires
我们表明，形状的拓扑绝缘体（TI）纳米线，即，使其横截面半径沿导线长度变化，可以被调谐到一些不同的运输制度时，沉浸在一个均匀的同轴磁场。这与广泛研究的具有恒定横截面的管状纳米线形成对比，并且是由于狄拉克表面载流子的磁约束。在平坦的2D系统中，这样的限制需要非均匀磁场，而对于标准尺寸的成形纳米线，$B\sim\,1$ T量级的均匀场就足够了。我们把最近的工作[Kozlovsky等人，物理修订版信函124，126804（2020）]中，并将其扩展到更广泛的背景中，以处理具有任意径向轮廓的轴对称线几何形状。哑铃形TI纳米线被用作通过收缩传输的范例，并且被示出为可调谐成五种不同的传输机制：（i）电导阶跃，（ii）共振传输，（iii）电流抑制，（iv）库仑阻塞，以及（v）通过三重量子点传输。通过调制同轴磁场的强度来实现状态之间的切换，并且不需要导线横截面的严格轴对称。因此，它应该是可观察到的TI纳米线制造可用的实验技术。
2020-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Building programable integrated circuits through disordered Chern insulators
本文研究了利用无序陈氏绝缘体（CI）构造可编程集成电路。提出了低功耗逻辑器件和连接线的设计方案。我们使用外部栅极感应的阶跃电压来构造空间可调的通道，这些通道取代了传统的导线。我们的数值计算表明，外部门可以被用来编程任意数量的线（$n$到$m$连接）。我们发现它们的电子输运是无耗散的，并且对栅电压波动和无序强度具有鲁棒性。此外，七个基本的逻辑门不同于传统的结构提出。该方案在低功耗集成电路中具有潜在的应用价值，对拓扑材料构建集成电路具有一定的启发意义。
2021-08-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Disorder effects in topological insulator nanowires
研究了具有量子化表面子带谱的三维拓扑绝缘体（TI）纳米线作为Majorana束缚态（MBS）器件的主要组成部分。然而，已知这种线具有大浓度$N \sim 10^{19}$ cm $^{-3}$的库仑杂质。据信，只有当随机库仑势$Γ$的长程波动的幅度小于子带隙$Δ$时，MBS器件才能起作用。在这里，我们计算$Γ$最近实验研究的大介电常数（Bi $_{1-x}$ Sb $_x$）$_2$ Te $_{3}$线在小介电常数的环境（无超导体）。我们表明，提供了这样的介电常数的对比度，限制电线内的杂质的电场允许更遥远的杂质，以促进$Γ$，导致$Γ\sim 3Δ$。我们还计算了TI线电阻作为费米能级和载流子浓度的函数，由于散射库仑和中性杂质，并没有发现可观察到的离散子带光谱相关的振荡在$N \gtrsim 10^{18}$ cm $^{-3}$。
2021-08-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Superconductor-insulator duality for the array of Josephson wires
我们提出了一种新的研究超导体-绝缘体相变的模型系统，该模型系统是一个规则的晶格，其每个环节由$N \gg 1$结的约瑟夫森结链顺序组成。这种阵列的理论是开发的情况下，半经典结的约瑟夫森能量$E_J$大相比，结的库仑能量$E_C$。导出了精确的对偶变换，将该模型的哈密顿量变换为JJ阵列的标准哈密顿量。基态的性质由参数$q \approx N^2 \exp(-\sqrt{8E_J/E_C})$控制（在不存在随机偏移电荷的情况下），其中基态对应于小的$q < q_c $。针对磁挫$f= 0$和$f= \frac12$计算$q_c$值。对于相同的$f$值，估计了$T_c(q)$和$q < q_c$的相变温度。在强随机偏移电荷的存在下，T=0相图由参数$\bar{q} = q/\sqrt{N}$控制;我们估计了临界值$\bar{q}_c$。
2007-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
From an array of quantum wires to three-dimensional fractional topological insulators
耦合线方法已被证明是有用的，在描述二维强相互作用的拓扑相。在这篇手稿中，我们将这种方法扩展到三维，并构建了一个分数强拓扑绝缘体的模型。这种拓扑有序的相在表面上有一种奇异的无隙态，称为分数狄拉克液体，它不能用自由费米子的狄拉克理论描述。像在非相互作用强拓扑绝缘体中一样，表面受到时间反演对称性和电荷守恒的保护。我们发现，在打破这些对称性，缺口分数狄拉克液体呈现出独特的功能。特别地，如果填充物是$ν=1/m$，则由破坏时间反演对称性产生的带隙相位具有$σ_{xy}=\frac{1}{2}\frac{e^{2}}{mh}$形式的减半分数霍尔电导。另一方面，如果表面是通过与$s$波超导体的邻近耦合而形成的，我们最终得到一个奇异的拓扑超导体。为了揭示这种超导相的拓扑性质，我们将表面划分为两个区域：一个具有破缺的时间反演对称性，另一个耦合到超导体。我们发现一个分数马约拉纳模式，这不能描述的自由马约拉纳理论，在两个区域之间的边界。与隧穿进入该一维沟道相关的态密度与$ω^{m-1}$成比例，类似于相应的劳克林态的边缘。
2015-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Coherent "metallic" resistance and medium localisation in a disordered 1D insulator
据信，具有相干电子传导的无序一维（1D）导线是具有平均电阻<p> \simeq e^{2L/Ω}和电阻色散Δ_p \simeq e^{L/Ω}的绝缘体，其中L是导线长度，Ω是电子定位长度。在这里，我们表明，这1D绝缘体在全相干的交叉到一个1D的“金属”，造成的热拖尾和共振隧穿。结果表明，Δ ρ小于1，且与L/λ无关，而<ρ>随L/λ先近似线性增长，后呈多项式增长，表现出所谓的介质局域化。
2003-07-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Tuning of electron transport through a quantum wire: An exact study
我们探讨了两个金属电极连接的量子线中的电子输运性质。一个简单的紧束缚模型被用来描述系统和导线的电极（源极和漏极）的耦合处理通过Newns-Anderson化学吸附理论。在我们目前的模型中，线的位置能量由关系$ε_i=W\cos(i λ^νπ)$表征，其中$W$，$λ$，$ν$是三个正数。对于$ν=0$，可以通过调节电势$W$的强度来非常好地控制跨桥的电子传导的阈值偏置电压。另一方面，对于$ν\ne 0$，线变成一个非周期性的，很有趣的是，我们看到，对于某些特殊值的$ν$，系统表现出{ \em金属绝缘体}转变，这提供了一个显着的特点，在这个特定的研究。我们的数值结果可能是有用的高效开关器件的制造。
2009-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conditions for fully gapped topological superconductivity in topological insulator nanowires
在一维拓扑超导体中设计马约拉纳费米子的不同平台中，拓扑绝缘体纳米线仍然是一个有前途的选择。将奇数个通量量子穿过这些导线会产生奇数个表面通道，然后这些通道可以通过邻近诱导配对而形成间隙。由于通量和取决于能量学，该表面配对的相可以或可以不以涡流的形式缠绕在导线周围。在这里，我们表明，对于离散旋转对称的电线，这个漩涡是必要的，以产生一个完全带隙的拓扑超导体与本地化马约拉纳端态。如果没有涡旋，近端化的金属丝仍然是无间隙的，只有当对称性被无序破坏时，才会产生间隙，间隙比涡旋小得多。这些结果解释的帮助下，连续模型和验证的数值紧束缚模型，并强调在这个平台上的可靠使用的马约拉纳费米子的旋涡的好处。
2019-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana bound states in topological insulators without a vortex
我们考虑三维拓扑绝缘体（TI）导线，其横截面上的门控引起非均匀化学势。这种化学势的不均匀性提高了两个一维表面态子带之间的简并性。由于轨道效应，沿导线施加的磁场破坏了时间反演对称性，并在零动量时提升了Kramers简并度。如果放置在接近一个$s$波超导体，该系统可以在相对较弱的磁场进入拓扑相。马约拉纳束缚态（MBS），本地化的TI线的两端，出现，并存在于一个非常大的区域的参数空间在现实系统中。与以前的建议不同，这些MBS发生时不需要超导配对势中的涡旋，这代表了实验的显着简化。我们的研究结果打开了一条途径，实现MBSs在当今TI线设备。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Superconductor versus insulator in twisted bilayer graphene
我们提出了一个简单的模型，我们相信抓住了超导和绝缘状态之间的竞争在扭曲的双层石墨烯的关键方面。在这个模型中，超导相是主要的，并出现在通用的填充物，但在相称的填充物被绝缘体中断。重要的是，绝缘体的形成是因为电子-电子相互作用，但该模型对于超导配对机制是不可知的，它不需要起源于电子-电子相互作用。该模型由交叉的一维量子线的集合组成，其交叉点形成超晶格。在每个超晶格点，我们放置了一个局部超导熔池，它可以与量子线交换库珀对。我们分析这个模型假设弱线熔池和线线耦合。我们表明，对于一系列的排斥线内相互作用，该系统是超导的“通用”不相称的填充物，超导性被“中断”的绝缘相在相称的填充物。我们进一步表明，在相称的填充物的带隙绝缘状态让位于应用外部塞曼场的无隙状态。这些特征与魔角扭曲双层石墨烯中的实验观察一致，尽管有不同的微观细节。我们进一步研究了这个模型的全相图，发现它包含几个不同的相关绝缘态，我们在这里描述。
2019-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Gate-defined wires in twisted bilayer graphene: from electrical detection of inter-valley coherence to internally engineered Majorana modes
扭曲双层石墨烯（TBG）实现了一个高度可调的，强相互作用的系统，具有超导性和各种相关的绝缘状态。我们在TBG中建立了具有邻近诱导自旋轨道耦合的门定义线，作为揭示相关绝缘体性质的工具$(i)$和基于Majorana的拓扑量子位的平台$(ii)$。特别是，我们表明，能带结构的栅极定义的线沉浸在一个“谷间相干”相关绝缘体继承电可检测指纹的对称性破缺本地后者。在导线的一侧由超导TBG区域包围，在另一侧由谷间相干相关绝缘体包围，进一步使得能够形成马约拉纳零模式-甚至可能在零磁场下，这取决于存在的精确的破磁顺序。我们的方案不仅引入了一种依赖于内部产生的邻近效应的高度门可调拓扑量子比特介质，而且还可以揭示TBG中的库珀配对机制。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Quantum Fluctuations and Dissipation in Thin Superconducting Wires
我们研究细超导导线中的量子涨落。我们证明了量子相位滑移在低温下主导系统行为，并且对于足够细的导线在可测量范围内。我们讨论了耗散的影响，预测了一个新的量子超导体到金属（绝缘体）相变的导线厚度在10 nm范围内，评估电阻R（T），这样的线，并比较我们的结果与最近的实验结果。
1999-11-19 cond-mat.mes-hall
Helical Metal Inside a Topological Band Insulator
拓扑缺陷，如畴壁和涡旋，长期以来一直吸引着物理学家。一个新的扭曲被添加到量子系统中，如超流氦He $_3$的B相，其中涡旋与核心中的低能激发相关联。类似地，宇宙弦可能与传播的费米子模式有关。类似的现象会发生在具有大量拓扑缺陷的晶体固体中吗？在这里，我们表明，确实位错线与一维费米激发在“拓扑绝缘体”，一种新的带绝缘体被认为是实现在散装材料Bi $_{0.9}$ Sb $_{0.1}$。与常规量子线中的费米子激发相反，这些模式像量子自旋霍尔绝缘体的螺旋边缘状态一样受到拓扑保护，并且不会因无序而散射。由于位错在实际材料中普遍存在，这些激发可以支配拓扑绝缘体中的自旋和电荷输运。我们的研究结果提供了一个新的路线，创造一个潜在的理想量子线在散装固体。
2008-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Band Structure Dynamics in Indium Wires
在高温下为金属的Si（111）衬底上生长的一维铟线由于电荷密度波（CDW）的形成而在低于$\sim100$ K时变为绝缘的。这种转变的物理是不传统的，涉及到一个强带间耦合的多带Peierls不稳定性。这种CDW基态很容易被飞秒激光脉冲破坏，导致光诱导绝缘体到金属的相变。目前对这种转变的理解仍然不完整，需要测量瞬态电子结构，以补充以前的晶格动力学研究。时间和角度分辨的光发射光谱与极端紫外线辐射应用于这一目的。我们发现，从绝缘到金属能带结构的过渡发生在$\sim660$ fs内，这是振幅模式周期的一部分。瞬态（$>100$ ps）的长寿命时间归因于根据先前的工作捕获在亚稳态中。
2018-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-Josephson effects and Majorana bound states in quantum wires
马约拉纳束缚态的一个显著特征是它们产生的奇异约瑟夫森效应，经典的例子是跨结相位差具有4π周期性的分数约瑟夫森电流。最近的研究表明，拓扑绝缘体边缘支持一种新的“磁约瑟夫森效应”，即无耗散电流表现出4π周期依赖性，也对结的两个银行的塞曼场的相对取向。本文研究了自旋轨道耦合量子线结中的磁约瑟夫森效应。与拓扑绝缘体的情况相反，磁约瑟夫森效应的周期性不再遵循严格的超导-磁对偶的哈密顿量。我们采用数值计算以及分析参数，以确定显示异国情调的约瑟夫森物理量子线结的域配置，并阐明与相应的设置拓扑绝缘体边缘的特性差异。为了给实验提供指导，我们还估计了实际参数范围内磁约瑟夫森效应的大小，并比较了马约拉纳相关的贡献与非马约拉纳态共存的2π周期效应。
2013-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Temperature and Voltage Driven Tunable Metal-Insulator Transition in Individual $W_{x}V_{1-x}O_{2}$ nanowires
传输测量结果在个别$W_{x}V_{1-x}O_{2}$纳米线与不同程度的$W$掺杂。在这些线中观察到突然的热驱动金属-绝缘体转变（MIT），并且转变温度以-（48-56）K/ $at.%W$的显著速率随着$W$含量的增加而降低，这表明体相图的显著改变。这些纳米线也可以通过电压驱动的MIT驱动，并研究了绝缘体到金属和金属到绝缘体开关的温度依赖性。当从绝缘体驱动到金属时，发生MIT的阈值电压遵循指数温度依赖性（$V_{TH\uparrow}\propto\exp(\nicefrac{-T}{T_{0}})) $），而从金属驱动到绝缘体时，阈值电压遵循$V_{TH\downarrow}\propto\sqrt{T_{c}-T}$，并讨论了这些结果的含义。
2010-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anisotropic transport properties in prismatic topological insulator nanowires
研究棱柱拓扑绝缘体纳米线在横向磁场中的各向异性输运，提出通过旋转磁场测量电导可区分横截面形状，并揭示子带结构。
2024-05-06 cond-mat.mes-hall
Topological crystalline insulator phase in graphene multilayers
虽然三维拓扑绝缘体的实验进展迅速，但二维拓扑绝缘体的发展相对缓慢，尽管它们具有技术前景。主要原因是迄今为止仅在半导体量子阱中实现二维拓扑绝缘体的材料挑战。在这里，我们确定了一种二维拓扑绝缘体的材料，不面临类似的挑战，这是目前最广泛的和良好的表征：石墨烯。对于某些相称的层间扭曲，石墨烯多层膜是具有相当大带隙的绝缘体。我们表明，他们是此外，在拓扑相保护晶体对称性。作为其基本特征，这种拓扑状态支持一维边界模式。它们形成低耗散的量子线，可以纯粹用静电来定义。
2013-09-06 cond-mat.mes-hall
Quantum fluctuations in thin superconducting wires of finite length
在一维导线中，波动在有限温度下破坏超导长程序和刚度;在无限导线中，如果导线的无量纲导纳$μ$大，则准长程序和刚度在零温度下存活，$μ> 2$。我们分析了这种超导体-绝缘体量子相变的消失在一个有限的线和它的复活由于线的耦合到其环境的特点，通过无量纲电导$K$。通过对相位滑移的积分，确定了耦合流，建立了$μ$ - $K$相图。
2003-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetotransport signatures of three-dimensional topological insulator nanostructures
我们研究了图案化的三维拓扑绝缘体纳米结构的磁输运性质与几个引线，如扭结或Y-结，狄拉克点附近的分析以及数值技术。与直纳米线相比，纳米结构几何形状、外部磁场和拓扑表面态的自旋动量锁定的相互作用导致更丰富的磁导现象。类似于直导线，当输入和输出通道被半整数磁通量量子穿透时，可以通过扭结实现具有跨纳米结构的完美传输的量子化电导。与直导线不同，根据外部磁场的方向，有额外的要求。一个直角扭结显示了一个独特的$π$ -周期性的磁导签名作为平面内的角度的磁场的函数。对于Y形结，通过外部磁场的适当对准，传输可以完美地转向两个可能的输出支路中的任一个。这些磁输运签名提供了新的方法来探索拓扑表面状态，并可能是相关的量子输运实验的纳米结构，可以实现与现有的制造方法。
2021-03-09 cond-mat.mes-hall
Coherent Magneto-Conductance Oscillations in Amorphous Topological Insulator Nanowires
本文通过量子输运计算研究非晶拓扑绝缘体纳米线，发现其磁导振荡周期与晶体情形相似但振幅随非晶化程度增加而降低，为表征非晶TIs提供了度量标准。
2024-11-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Magnetic Field Effects on the Transport Properties of One-sided Rough Wires
我们提出了一个详细的数值分析的效果的磁场上的输运性质的“小- $N$”的单面表面无序线。当时间反演对称性由于一个磁场$B$被打破时，我们发现一个强烈的增加与$B$不仅本地化长度$ξ$，但也平均自由程$\ell$引起的边界状态。尽管如此，$\ell$和$ξ$之间的普遍关系确实成立。我们还分析了金属-绝缘体交叉处的电导分布，发现在没有（存在）$B$的情况下，圆形正交（酉）包体内有两个起伏通道，与随机矩阵理论非常一致
2002-10-01 cond-mat.mes-hall
Negative Tunneling Magneto-Resistance in Quantum Wires with Strong Spin-Orbit Coupling
本文研究了一个二维磁性隧道结FM/I/QW（FM+SO）/I/N结构，其中FM，I和QW（FM+SO）分别代表铁磁体、绝缘体和量子线，它们同时具有磁有序和Rashba自旋轨道（SOC）.隧穿磁电阻（TMR）表现出很强的各向异性，并且随着极化方向相对于量子阱轴的变化而改变符号，这是由于量子阱的一维性、磁有序性和强SOC之间的相互作用。这些结果为最近在LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面观察到的符号转换各向异性TMR提供了可能的解释。
2014-10-01 cond-mat.mes-hall
