Quantum nonlinear Hall effect induced by Berry curvature dipole in time-reversal invariant materials
众所周知，非零霍尔电导率需要时间反演对称性破缺。然而，在这项工作中，我们证明了一个霍尔样的横向电流可以发生在二阶响应的外部电场在广泛的一类时间反转不变和反转打破材料，在零和两倍的光频率。这种非线性霍尔效应的量子起源来自于动量空间中Berry曲率的偶极矩，当系统处于载流状态时，该偶极矩产生净反常速度。我们证明了非线性霍尔系数是一个二秩伪张量，其形式由点群对称性决定。我们讨论了观察这种效应的最佳条件，并提出了候选的二维和三维材料，包括拓扑晶体绝缘体，过渡金属dichalcogenides和Weyl半金属。
2015-08-03 cond-mat.mes-hall
Tracing out the Berry curvature dipole and multipoles in second harmonic Hall responses of time-reversal symmetric insulators
固体的各种非线性特性，如时间反演对称绝缘体的圆形光电流效应、Weyl半金属的量子化光电流效应和时间反演对称金属的非线性霍尔效应，都与Berry曲率偶极子（BCD）有关。在这里，我们探讨的问题是否可以追溯到非线性光学响应的时间反演对称绝缘体的Berry曲率偶极子和多极。我们进行了实时的含时密度泛函理论计算，并研究了二次谐波产生的磁化率张量。磁化率张量的两个波段项与带间BCD成正比，一旦多次反射对称性的抵消效应被解除，则在霍尔响应上占主导地位。我们认为，非线性霍尔成分的二次谐波谱的绝缘体也可以作为一个有效的工具，提取能带结构几何通过Berry曲率偶极子和可能的多极子。
2021-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry protected Z2-quantization and quaternionic Berry connection with Kramers degeneracy
对于具有时间反演（TR）不变性的一般参数相关哈密顿量，利用四元数Berry联络，引入了具有Kramers（KR）简并的非Abel Berry联络。这种四元数结构自然地扩展到具有KR简并度的多体系统。它的拓扑结构进行了明确的讨论相比，没有KR简并。通过给出明确的规范固定，讨论了具有非平凡拓扑结构的自然维数。最小模型有偶然的退化与/不KR退化，描述狄拉克和杨的单极。我们已经证明了杨幂实际上是一个四元数狄拉克幂。通过复/四元数Berry联系引入了具有/不具有KR简并的通用Berry相位。对于这些广义Berry相位的对称保护$\mathbb{Z}_2$量子化，给出了作为逆/反射等价的$\mathbb{Z}_2$量子化的一个充分条件.讨论了SO（3）和SO（5）非线性$σ$模型的拓扑荷与$CP^1 $和$HP^1$模型的Chern数的关系.
2009-09-27 cond-mat.mes-hall
Consequences of Time-reversal-symmetry Breaking in the Light-Matter Interaction: Berry Curvature, Quantum Metric and Diabatic Motion
非线性光学响应在半导体中得到了很好的研究，并且在最近十年的拓扑材料研究中获得了复兴。到目前为止，它主要涉及非磁性材料，它被认为是根源于材料能带结构的Berry曲率。在这项工作中，我们重新审视了一般的二阶光学响应的形式主义，并专注于时间反演对称性（$\mathcal{T}$）打破的后果，通过图解的方法。我们已经确定了三个物理机制，产生直流光电流，即贝里曲率，量子度规，和非绝热运动。所有这三种效应都可以从反常加速度中直观地理解。前两项分别是量子几何张量的反对称和对称部分。最后一项是由于动力学反局域化，出现从时间反演费米子环之间的相位积累。此外，我们推导出半经典电导率，包括带内和带间效应。我们发现，$\mathcal{T}$ -打破可以导致一个大大增强的非线性异常霍尔效应，这是超出了由Berry曲率偶极子的贡献。
2020-07-30 cond-mat.mes-hall
Topological Berry phase and semiclassical quantization of cyclotron orbits for two dimensional electrons in coupled band models
研究了具有粒子-空穴对称谱的耦合双带模型中二维布洛赫电子回旋轨道的半经典量子化。作为具体的例子，我们研究石墨烯（单层和双层）和氮化硼。主要的重点是波的影响-如贝瑞相位和马斯洛夫指数-发生在半经典量子化的顺序$\hbar$和产生的朗道水平的非平凡的移位。具体来说，我们表明，指数移动出现在朗道水平是相关的拓扑部分的Berry相位-这基本上是一个缠绕数的方向的伪自旋1/2相关的耦合带-获得的电子在回旋加速器轨道，而不是完整的Berry相位，如通常所述。因此，耦合带绝缘体的朗道能级与通常的带绝缘体相比发生了偏移。我们还详细研究了一个具体的例子（氮化硼）在整个布里渊区的Berry曲率，并表明，其计算需要小心定义的“k依赖的哈密顿量”H（k），其中k是布洛赫波矢。
2010-07-08 cond-mat.mes-hall
Spin-Momentum Locked Topological Surface States, non-trivial Berry's phase and magnetoelectric quantization in topological insulators
三维拓扑绝缘体表面是一种新型的二维电子气。三维拓扑绝缘体的精确量子化磁光或轴子响应是其表面Berry相位保护自旋动量锁定态的直接结果。(PRL Viewpoint http：//physics.aps.org/node/3810）。
2011-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Quantum Kinetic Theory of Nonlinear Nernst Effect
长期以来，人们一直在探索Berry曲率对时间反演对称性破缺材料输运性质的影响。在时间反演对称材料中，在线性区域将不存在由Berry曲率引起的热电流。然而，非磁性和非中心对称材料中可以显示出非线性霍尔电流，其中Berry曲率偶极子起着重要作用。大多数研究都是从半经典玻尔兹曼方程出发。本文给出了非线性能斯特效应的量子动力学理论，并介绍了一种新型的Berry曲率偶极子：热电Berry曲率偶极子。这种新的Berry曲率偶极子也将在非线性区域诱导热电输运，即使在时间反演不变的晶体。我们也将我们的理论应用到拓扑晶体绝缘体与倾斜狄拉克锥。
2020-12-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
On Anderson Localization and Chiral Anomaly in Disordered Time-Reversal Invariant Weyl Semimetals: Nonperturbative and Berry Phase Effects
Weyl半金属是一个三维电子系统，在带非平凡Berry电荷的无带隙点附近具有相对论性线性能量色散，它具有许多独特的响应和输运性质，其中一个关键问题是这些性质是否对无序具有鲁棒性以及是否发生安德森局域化。非微扰拓扑效应（涡环）激发和Berry相位在无序时间-研究了反转不变的3d Weyl半金属，证明了在将无序平均扩散子描述为任意净拓扑项及其离域化的非线性西格玛模型中，手征对称性得以恢复结果在足够短的长度尺度上不起作用。安德森局域化发生在足够强的无序，我们预测，手征性和相关现象消失在这样的转变。我们揭示了一种源于Berry相位的机制，这种机制阻碍了这种局域化效应，我们发现由于涡旋环的Berry相位阻碍了安德森局域化，涡旋环之间和散射路径之间发生了相消干涉，我们强调了Berry相位的适用性。我们的理论的候选外尔材料，我们指出，我们的理论与最近的实验发现的不存在手性异常的非中心对称外尔半金属的一致性。
2018-04-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Asymmetric Berry-Phase Interference Patterns in a Single-Molecule Magnet
一个Mn4单分子磁体显示不对称的贝里相位干涉图案的横向场（HT）的磁化隧穿概率的依赖性时，纵向场（HL）是存在的，相反，HL=0观察到的对称图案。HL的抑制导致HT=0附近的横场不对称性的反映，正如预期的自旋轨道哈密顿量的时间反演不变性的基础上，这是负责隧道振荡。一个迷人的运动的横向磁场的幅度方向的相空间内的贝里相极小值的结果从两个不同的Mn网站的非共线磁各向异性张量之间的竞争。
2011-06-01 cond-mat.mes-hall
Quantization of intra- and inter-band Berry phases in the shift current
本文提出一类仅与非中心对称空间群相容的新型拓扑绝缘体，证明其位移矢量被量子化为Bravais晶格矢量的有理倍数，并揭示带内与带间Berry相的量子化相互作用可显著增强位移电流，电导率远超传统铁电材料。
2024-07-31 cond-mat.mes-hall
Quantum Fluctuation of the Quantum Geometric Tensor and its Manifestation as Intrinsic Hall Signatures in Time-Reversal Invariant Systems
在时间反转不变系统中，所有的电荷霍尔效应预测到目前为止，是由于依赖于弛豫时间的外部效应。我们通过研究时反不变系统中霍尔电流的量子噪声谱来探索本征霍尔特征，发现了线性和非线性系统中的本征热霍尔噪声.量子几何张量和Berry曲率作为能带几何特征，在各种霍尔效应中起着关键作用，它们的量子涨落也起着关键作用。结果表明，在电场的线性阶中，热霍尔噪声是纯本征的，而二阶热霍尔噪声既有本征的贡献，也有非本征的贡献。特别地，二阶热霍尔噪声的本征部分是量子几何张量的量子涨落的表现，只要Berry曲率不为零，它就广泛存在。这些内禀热霍尔噪声为能带几何信息提供了直接可测的手段，包括量子几何张量的Berry曲率相关量和量子涨落。
2023-01-27 cond-mat.mes-hall
Electric-field controlled nonlinear anomalous Nernst effect in two-dimensional time-reversal symmetric systems
School of Physics and Electronics, Hunan University（湖南大学物理与电子学院）
本研究通过电场调控，在具有高晶格对称性的二维时间反演对称系统中实现了非线性异常能斯特效应，并提出使用交替温度梯度进行实验检测。
2026-10-27 cond-mat.mes-hall
Fractional Chern Insulators in Bands with Zero Berry Curvature
即使一个无相互作用的系统在布里渊区各处的贝里曲率为零，也有可能引入相互作用来稳定分数陈氏绝缘体。这些相互作用必然打破时间反演对称性（自发地或明确地），并具有改变底层能带结构的效果。我们概述了一些方法，这可能是实现的，并显示如何类似的相互作用也可以用来创建一个（时间反演对称）分数拓扑绝缘体。虽然我们的方法是严格的限制长程相互作用，我们数值表明，即使是短程相互作用的分数陈省身绝缘体可以稳定在一个带零贝里曲率。
2015-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quaternion-Kähler geometry of time reversal symmetric crystals
Seoul National University（首尔大学）
该研究将理想量子几何从陈带的阿贝尔几何推广到时间反演对称量子物质的四元数非阿贝尔几何，揭示了克拉默斯对能带的四元数几何特性及相关量子结构。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall
Fractionally Quantized Berry Phase, Adiabatic Continuation, and Edge States
对称性保护量子化的Berry相位进行了讨论的边缘状态。假设存在一些绝热过程，保护量子化的Berry相位，非平凡的Berry相位$γ=\pm 2πρ$（$ρ$是一个局部填充粒子）的散装建议外观的边缘状态的边界。我们将这种一般性的考虑应用于某些二维无质量Dirac费米子模型的Bloch态，其中$γ=\pmπ/2$表示边缘态。计算了模型的纠缠熵，并讨论了纠缠熵与狄拉克费米子体边对应的关系。
2014-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Time-reversal-protected single-Dirac-cone topological-insulator states in Bi2Te3 and Sb2Te3: Topologically Spin-polarized Dirac fermions with pi Berry's Phase
我们证明了强自旋-轨道耦合材料Bi_2 Te_3和Sb_2 Te_3（第一非Bi拓扑绝缘体）及其衍生物属于Z_2（Time-Reflections-Protected，Elastic Backscattering suppressed）拓扑绝缘体类。使用第一性原理理论计算和光电子能谱相结合，我们直接表明，Bi 2 Te 3是一个大的自旋轨道诱导的间接体带隙（约150 meV）的半导体，其表面的特点是由一个单一的拓扑自旋狄拉克锥。自掺杂Sb_2Te_3的电子结构具有类似的Z_2拓扑性质。我们证明了表面自旋狄拉克费米子的动力学可以通过系统的Mn掺杂来控制，使这些材料类潜在地适合于探索新的拓扑物理。我们强调（理论上和实验上）狄拉克节点是很好的体隙内，不与体价带退化。
2009-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
On critical properties of Berry curvature in Kitaev honeycomb model
我们分析了Kitaev蜂窝模型，通过Berry曲率相对于哈密顿参数。我们专注于基态无涡部门，这使我们能够利用适当的费米化技术。的参数空间包括一个时间反演打破长期提供了一个分析的进展，以研究的阶段，否则它会消失的曲率。然后在时间反演对称性破缺扰动消失的极限下分析曲率。这提供了关于模型的拓扑相变的显著信息。一个非关键的行为被发现在贝里曲率本身，这表明在不同的阶段，一个独特的行为。对一阶导数的分析表明，在转变点附近存在临界行为。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dirac zeros in an orbital selective Mott phase: Green's function Berry curvature and flux quantization
本文在轨道选择性莫特相中证明对称性保护的格林函数零点交叉具有量子化贝里磁通，提出狄拉克零点概念，为诊断强关联金属体系中的隐藏拓扑提供了新途径。
2024-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
$Z_2$ topological signatures of the optical bound on maximal Berry curvature: Application to two-dimensional time-reversal symmetric insulators
National Chengchi University（国立政治大学）；National Tsing Hua University（国立清华大学）
本文提出通过光学电导数据提取二维时间反演对称绝缘体拓扑特征的方法，利用光学限制和拓扑下界揭示量子体积与边界态的关系。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Hall effect with time-reversal symmetry: Theory and material realizations
霍尔电导的出现必然要求时间反演对称性的破坏，或者是外部磁场，或者是材料的内部磁化。然而，作为第二响应，霍尔无耗散横向电流甚至可以出现在非中心对称材料中的时间反演对称条件下。此外，这种非线性效应具有量子起源：它与电子波函数的几何性质有关，并编码在Berry曲率的偶极矩中。在这里，我们回顾了支撑这种效应的一般理论，并讨论了各种材料平台的非线性霍尔横向响应已被理论提出和实验验证。在理论方面，利用玻尔兹曼输运理论讨论了非线性霍尔效应和Berry曲率偶极子之间的联系。在材料方面，不同的平台，包括拓扑晶体绝缘体，过渡金属二硫属化物，石墨烯和Weyl半金属进行了审查。
2021-07-22 cond-mat.mes-hall
$Z_N$ Berry Phases in Symmetry Protected Topological Phases
我们发现，$Z_N$贝里阶段（贝里阶段量化成$2π/N$）提供了一个有用的工具来表征对称性保护的拓扑相位的相关性，可以直接计算通过数值的一个相对较小的系统大小。$Z_N$ Berry相位定义在局部规范扭曲的$N-1$维参数空间中，我们称之为“合成布里渊区”，并且适当选择与系统对称性一致的积分路径确保Berry相位的精确量子化。我们通过研究玻色子的两个一维模型SU（3）和SU（4）AKLT模型证明了$Z_N$ Berry相的有效性，其中拓扑相变分别被$Z_3$和$Z_4$ Berry相捕获.我们发现，拓扑转变处的$Z_N$ Berry相的精确量化源于无带隙的能带结构（例如，狄拉克锥或节线）在合成布里渊区。
2017-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Quantized Berry winding from an emergent $\mathcal{PT}$ symmetry
本研究针对二维能带线性交叉的贝里绕数量子化问题，通过引入能隙势构建三维嵌入体系，利用涌现的局域反幺正$\u0026mathcal{PT}$对称性建立三维陈数与以π为倍数量子化的二维贝里绕数的关联，并在多类三带交叉中验证了该机制。
2021-11-25 cond-mat.mes-hall
Sign reversal of magnetoresistivity in massive nodal-line semimetals due to Lifshitz transition of Fermi surface
拓扑非线性半金属提供了一个有趣的研究平台来探索与其环面费米面相关的新现象。在这里，我们研究了具有自旋轨道耦合和有限Berry曲率分布的大质量半金属中的磁输运。磁场通过与轨道磁矩的耦合导致费米环面的形变，这是Berry曲率效应引起磁阻效应的主要原因.我们证明了费米面的小变形产生正MR $\propto B^2$，不同于其他拓扑系统中纯Berry曲率效应产生的负MR。当磁场增加到一个临界值时，费米面发生拓扑Lifshitz转变，同时磁电阻反转其符号。研究了磁电阻的温度依赖性，发现在Lifshitz转变前后磁电阻呈现出完全不同的行为。我们的工作揭示了一种新的情况下，诱导的MR完全由费米面的变形，并建立了费米面拓扑结构和MR的符号之间的关系。
2021-08-05 cond-mat.mes-hall
Quantized nonlinear transport and its breakdown in Fermi gases with Berry curvature
Key Laboratory of Quantum Materials and Devices of Ministry of Education, School of Physics, Southeast University（东南大学物理学院教育部量子材料与器件重点实验室）；Institute for Advanced Study, Tsinghua University（清华大学高等研究院）
研究揭示了费米气体中 Berry 曲率对量子非线性输运的影响，并发现空间非均匀性导致量化破裂的现象。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Berryogenesis: self-induced Berry flux and spontaneous non-equilibrium magnetism
自发对称性破缺是描述物质相互作用相的核心。在这里，我们揭示了一个新的机制，通过该机制，受驱动的相互作用系统的时间反演对称驱动场可以自发磁化。我们发现，强内部交流场的金属驱动接近其等离子体共振可能使Berryogenesis：自发产生的自诱导布洛赫带贝里通量。自感贝里通量支持并维持循环等离子体运动，这可能会出现，即使是线性极化的驱动场。这种非平衡相变发生在临界驱动振幅之上，并且可以是连续或不连续类型。Berryogenesis依赖于由于内部场引起的带间相干性的反馈，并且可以容易地发生在各种各样的多频带系统中。我们预计，石墨烯设备，特别是，提供了一个天然的平台，以实现Berryogenesis和等离子体介导的自发非平衡磁化在当今的设备。
2018-07-04 cond-mat.mes-hall
Magnetoelectric coupling, Berry phase, and Landau level dispersion in a biased bilayer graphene
研究了横向电场和磁场作用下石墨烯双层膜的能谱。我们发现，由此产生的朗道能级表现出非单调依赖的电场，以及许多水平交叉。这种行为是解释使用准经典量子化规则，适当地考虑到赝自旋的准粒子。赝自旋产生Berry相，这导致能量量子化的移动，并导致赝塞曼效应。后者依赖于电场，在两个谷之间符号交替，并且还减小带隙。其他赝自旋相关的量，如异常霍尔电导率的解析公式，推导和以前的理论工作相比。
2010-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band geometry from position-momentum duality at topological band crossings
我们表明，位置-动量的对偶性提供了一个透明的解释带几何的拓扑带交叉。在这种对偶性下，Berry联结的能带几何与自由电子在规范场下的运动是对偶的。这就把量子度规的迹确定为动量空间中的对偶能量。在量子度规的迹线上，带交叉和Berry缺陷导致了双能量量子化。对于三维的$\mathbb Z$点半金属和面半金属，由于Berry荷的存在，产生了双朗道能级量子化。同时，二维Dirac点呈现Berry涡旋，导致双轴转动能量子化。这样的量子化自然地推广到三维（3D）的结环半金属，其中节环托管贝瑞涡线。$\mathbb Z_2$单极子带来额外的双轴旋转能量，其源自具有额外节线的链路。非平凡带几何一般诱导Wannier函数的有限扩展。虽然扩展表现出量子化的下限从贝瑞电荷，对数发散发生从贝瑞涡。在带交叉处的带几何形状可以通过双极驱动测量来实验性地探测。
2022-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Light-induced charge and spin Hall currents in materials with $C_4K$ symmetry
本研究证明在破缺时间反演与四重旋转对称性、但满足$C_4K$联合对称的系统中，贝里曲率四极子可驱动光致直流霍尔电流，且电荷电流与光偏振相关、自旋电流不随偏振变化，为altermagnetic材料产生自旋电流提供了新途径。
2025-03-24 cond-mat.mes-hall
The evaluation of non-topological components in Berry phase and momentum relaxation time in a gapped 3D topological insulator
三维拓扑绝缘体的零能隙表面态是自旋锁定在动量上的狄拉克费米子。无隙狄拉克费米子表现出与传统材料中预测的不同的电子行为。虽然基于简单线性色散的计算可以解释观察到的实验模式，但通过在哈密顿量中包括高阶$ \overrightarrow{k}$项来获得更精确的匹配。在这项工作中，在存在的时间反演对称性破缺的外部磁场和高阶翘曲项，改变拓扑预定的Berry相位的$ (2n + 1)π$，动量弛豫时间，和磁导率张量的建立。
2015-03-20 cond-mat.mes-hall
Role of Disorder in Third-order Anomalous Hall Effect in Time-reversal Symmetric Systems
本文通过半经典玻尔兹曼框架和二维低能狄拉克模型，系统研究了无序散射对时间反演对称系统中三阶反常霍尔效应的影响，揭示偏斜散射和侧跳等外禀贡献及其对费米面各向异性的依赖关系。
2025-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Berry Curvature on the Fermi Surface: Anomalous Hall Effect as a Topological Fermi-Liquid Property
金属铁磁体中的内禀反常霍尔效应是由准粒子在费米面上的绝热运动所积累的Berry相所控制的，它是一种纯粹的费米液体性质，而不是象以前所认为的朗道抗磁性那样的“体”费米海性质.贝里相是一种新的拓扑成分，必须添加到朗道费米液体理论中的破缺反演或时间反演对称性的存在。
2004-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Berry phase jumps and giant nonreciprocity in Dirac quantum dots
我们预言，在狄拉克量子点的共振谱中，Berry相位可以引起强的非互易性。非互易性出现在相对较弱的磁场中，并表现在由于时间反演对称性而在$B=0$处简并的量子点共振的极大场诱导分裂中。这种奇异的行为，这是由场诱导的贝里相的限制电子态的跳跃，是独特的狄拉克材料的量子点，是不存在于传统的量子点。这种效应对于无隙狄拉克粒子是很强的，并且可以压倒$B$诱导的轨道分裂和塞曼分裂。有限的狄拉克质量抑制了这种效应。非互易性，预测为通用的二维狄拉克材料，是通过法拉第和克尔旋光测量和扫描隧道光谱。
2016-12-22 cond-mat.mes-hall
Observation of the nonlinear Hall effect under time reversal symmetric conditions
电霍尔效应是在面外磁场下产生横向电压。历史上，对霍尔效应的研究已经取得了重大突破，包括Berry曲率和拓扑Chern不变量的发现。在磁体中，内部磁化允许在没有外部磁场的情况下的霍尔电导率。这种反常的霍尔效应（AHE）已成为研究量子磁体的重要工具。在无外磁场的超导材料中，由于时间反演对称性的限制，电学霍尔效应很少被研究。然而，严格地说，只有线性响应区域中的霍尔效应，即，与外部电场成线性比例的霍尔电压由于时间反演对称性而同样地消失。另一方面，非线性响应区域中的霍尔效应可能不受这种对称性约束。在这里，我们报告的观察非线性霍尔效应（NLHE）的电输运的二维量子材料，双层WTe 2。具体地，在双层WTe 2中流动电流在没有磁场的情况下导致非线性霍尔电压。NLHE表现出与金属中的AHE截然不同的不寻常性质：NLHE表现出二次I-V特性;它强烈主导非线性纵向响应，导致约90度的霍尔角。我们进一步表明，NLHE直接测量的“偶极矩”的Berry曲率，这是由层极化狄拉克费米子在双层WTe 2。我们的研究结果证明了一种新的霍尔效应，并提供了一个强大的方法来检测Berry曲率在广泛的量子材料中的能量分辨的方式。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall
Berry-phase switch in electrostatically-confined topological surface states
在这里，我们可视化的拓扑表面态的捕获在圆形n-p结的7-五层三维（3D）拓扑绝缘体（TI）Sb 2 Te 3外延薄膜的顶面。如所示的空间和场相关的隧道光谱，这些陷阱共振显示在零磁场的简并时间反演对称状态之间的场诱导分裂。通过将实验数据与数值模拟和半经典模拟进行比较，这些行为被明确地归因于贝里相位开关。外延薄膜中拓扑表面态的静电捕获和Berry相位开关的观测为TI基量子器件提供了一个丰富的平台。
2022-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-particle Berry phase mechanism for Dirac and Majorana Kramers pairs of corner modes
我们揭示了一种新的两粒子Berry相机制，实现奇异角模的二阶拓扑绝缘体（TI）和拓扑超导体（TSC）的时间反演对称。我们发现，在两种不同类型的二维TI的边缘状态的非平凡的赝自旋纹理引起的新的两粒子几何相位的粒子-空穴和粒子-粒子通道，分别为边缘质量畴壁或内在的$π$结出现在角落时，外部磁场或$s$波超导被认为是托管狄拉克或马约拉纳角模式。值得注意的是，与此机制，我们预测的Majorana Kramers对角模直接耦合的第二类时间反演不变的TI的边缘到一个统一的$s$波SC，在鲜明的对比，以前的建议，依赖于非常规的SC配对或复杂的设置微调SC $π$结。我们发现Au/GaAs（111）是实现这种MajoranaKramers角模对的一种现实的候选材料。
2022-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Effect of interactions on the quantization of the chiral photocurrent for double-Weyl semimetals
圆形光电流效应（CPGE）是响应于所施加的交流电场而在光学活性材料中产生的光电流，并且其根据入射圆偏振光的手性而改变符号。它是一个非线性的直流电流，因为它是二阶在所施加的电场，并为一定范围的低频，采取了一个量化值成比例的拓扑电荷的系统，这是一个源的非零贝里通量。我们表明，对于一个非相互作用的双Weyl节点，CPGE是成比例的两个量子的Berry通量。在研究短程哈伯德相互作用的效果高达一阶修正，我们发现，这种量子化被破坏。这意味着不像带隙相中的量子霍尔效应或场论中的手征反常，拓扑半金属中CPGE的量子化不受保护。
2020-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interface-Induced Sign Reversal of the Anomalous Hall Effect in Magnetic Topological Insulator Heterostructures
Berry相图提供了对凝聚态系统电子性质的重要见解。内禀反常霍尔（AH）效应可以理解为动量空间中非零Berry曲率的结果。量子反常霍尔效应的实现为磁性拓扑绝缘体中AH效应的内在机制提供了确凿的证据。在这里，我们制造的磁性TI/TI异质结构，并发现在磁性TI层的AH效应的幅度和符号可以通过调整TI的厚度和/或电栅极电压来改变。AH效应的符号随TI厚度的增加而变化，这归因于TI和磁性TI层之间的电荷转移，与第一性原理计算一致。通过制备具有不同掺杂的磁性TI/TI/磁性TI三明治异质结构，我们在霍尔迹线中创建了人工拓扑霍尔（TH）效应特征。这种人工TH效应是由两个符号相反的AH效应叠加而成的，而不是在样品中形成手征自旋织构。我们的研究为磁性拓扑材料中Berry曲率的工程设计提供了一条新的途径，可能会导致潜在的技术应用。
2020-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Faraday rotation induced by Berry phase in bilayer graphene under strong terahertz fields
半导体中的高阶太赫兹（THz）边带产生（HSG）是一种与高次谐波产生类似的物理现象，但频率要低得多。研究发现，弱光激发的电子-空穴对在强太赫兹场的驱动下，可以沿循环路径积累Berry相。在单层MoS $_2$中，Berry相位表现为短脉冲激发下发射信号的法拉第旋转角。本文将THz极端非线性光学中的Berry相位理论应用于具有Bernal堆积的偏压双层石墨烯，该石墨烯具有与单层MoS $_2$相似的Bloch带特征和光学性质，如时间反演相关的谷和谷对比光学选择规则。双层石墨烯具有比单层MoS $_2$大得多的Berry曲率，这导致光发射的巨大法拉第旋转（对于频率为1 THz且强度为8 kV/cm的THz场，$\sim$为1 rad）。这为使用双层石墨烯和低功率THz激光器用于超快电光器件提供了机会。
2013-07-30 cond-mat.mes-hall
Sign reversal of anomalous Hall conductivity and magnetoresistance in cubic non-collinear antiferromagnet Mn$_3$Pt thin films
Mn $_3$ X非共线反铁磁体家族中Mn原子的二维Kagome自旋晶格结构在Berry曲率物理和相关的非平凡磁输运响应的探索中提供了实质性的兴奋。这些研究中的大部分是在六方晶系中进行的，主要是Mn $_3$ Sn和Mn $_3$ Ge，其中kagome平面的法线沿着[001]方向。本文报道了我们在立方Mn $_3$ Pt薄膜中的研究，其kagome面垂直于[111]晶轴。我们的研究揭示了一个空穴导电占主导地位的霍尔响应与非单调的温度依赖性的异常霍尔电导率（AHC），从9 $Ω^{-1}$厘米$^{-1}$在室温下增加到29 $Ω^{-1}$厘米$^{-1}$在100 K，其次是下降和意想不到的符号反转在较低的温度。在磁阻测量中也观察到类似的符号反转。我们把这个符号反转的过渡从贝里曲率为主的AHC在高温下的弱倾斜铁磁AHC响应在较低的温度下，低于70 K，所造成的重新取向的Mn力矩的戈薇平面。我们在Mn $_3$ Pt薄膜中的上述结果使它们与室温反铁磁自旋电子学的集成取得了进展。
2020-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Evidence for the Berry-Phase Mechanism of Anomalous Hall Transport: First-principles Studies on CuCr$_2$Se$_{4-x}$Br$_x$
为了证明反常霍尔效应（AHE）的起源，非常希望具有连续调谐的系统参数。通过定量计算，我们指出，在CuCr $_{2}$ Se $_{4-x}$ Br $_{x}$中观察到但尚未弄清楚的掺杂相关的符号反转，只不过是AHE的Berry相机制的直接证据。系统的计算很好地解释了整个掺杂范围内的实验数据，其中杂质散射率随着Br的取代而改变了几个数量级。进一步的符号变化也被预测，这可能是由未来的实验测试。
2007-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy magnetization and transport in systems with a non-zero Berry curvature in a magnetic field
本文通过要求Einstein关系成立，推导出非零Berry曲率系统的电荷磁化表达式，扩展至能量磁化并给出物理解释，同时求解Boltzmann输运方程获得非平衡分布函数以研究常规霍尔响应。
2023-07-31 cond-mat.mes-hall
Semiclassical magnetotransport in Weyl semimetals with skyrmion-induced emergent magnetic fields
Indian Institute of Technology, Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Indian Institute of Technology Mandi（曼迪印度理工学院）；Tokyo University of Science（东京科学大学）
研究了在现实空间和动量空间拓扑共同作用下，磁场所致输运现象的特性，通过 semiclassical Boltzmann 方法分析纵向磁导率和横向霍尔导电率，揭示了间隔谷散射与现实空间拓扑对响应几何特征的不同控制作用。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall
Quantized Berry Phases for a Local Characterization of Spin Liquids in Frustrated Spin Systems
最近，利用量子化Berry相位，给出了一种描述带隙拓扑绝缘体局部特性的方法。一种是要求基态是带隙的，并且在某些反幺正操作下是不变的。自旋液体是一个典型的目标系统，它被实现为一个独特的基态的海森堡自旋系统的挫折，因为成对的交换耦合总是时间反演不变量，即使有挫折。对于具有有限激发能隙的一般海森堡模型，我们只在特定的环节上用连续SU（2）扭曲局部地修正了哈密顿量，并由导数定义了Berry联系。然后，由整个多自旋波函数计算的Berry相位被用来定义链接处的局部拓扑序参量。我们数值计算了几种自旋液体，并证明了它的物理有效性。
2006-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The Berry Phase Rectification Tensor and The Solar Rectification Vector
我们介绍了一个操作定义的Berry相位整流张量的二阶变化的极化的材料响应于一个理想的短脉冲的电场。在时间反演对称下，这个张量完全取决于布洛赫带的Berry相位，而不是它们的能量色散，使其成为每种材料的固有属性，其中包含带间位移电流和带内Berry曲率偶极子的贡献。我们还介绍了太阳能整流矢量作为一个技术相关的数字的优点，在理想的黑体辐射下的模拟与经典的太阳能电池模型的肖克利和Queisser的散装光电流发电。我们进行第一性原理计算的Berry相位整流张量和太阳整流矢量的Weyl半金属TaAs和绝缘体LiAsSe 2的功能大的移位电流接近太阳辐射强度的峰值。
2020-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The influence of proximity induced ferromagnetism, superconductivity and Fermi-velocity on evolution of Berry phase in Bi$_{2}$Se$_{3}$ topological insulator
Bi $_{2}$ Se $_{3}$是众所周知的3D拓扑绝缘体（TI），其具有归因于能带结构的拓扑的非平凡Berry相$ \left(2n+1\right)π$. Berry相位在存在破坏时间反演对称性的微扰的情况下显示出与$ \left(2n+1\right)π$的非拓扑偏差，并产生具有大质量狄拉克费米子和有限带隙的量子系统。这样的带隙开放是由于铁磁体的交换场或超导体的本征能隙而实现的，所述本征能隙借助于邻近效应影响拓扑绝缘体表面态。在这项工作中，贝里阶段的这种带隙系统与大量狄拉克费米子被认为是。此外，它示出，这样的系统的Berry相也取决于\textit{Fermi} -速度的表面状态，可以调谐为TI膜厚度的函数。
2014-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nonstandard electron dynamics in topological insulators subjected to magnetic field: the Berry phase effects
研究了静态磁场作用下Bi2Te3型三维拓扑绝缘体表面载流子运动的准经典动力学。连接到电子等能面（轮廓）的对称性变化和非零的Berry曲率的影响被考虑在内。结果表明，与电子在恒定均匀磁场中沿方程E（k）=const和pz=const所定义的轨道运动的标准动力学相反，这里出现了一些新的效应，与Berry曲率成正比的反常速度项的出现有关，以及与波包的轨道动量成比例的能量的附加项有关的轨迹弯曲。这将导致表面电子回旋共振条件的变化。虽然在磁场中时间反演不变性和拓扑顺序被打破，但是回旋共振的调查允许确定该绝缘体在零磁场下是平凡的还是非平凡的。
2015-03-31 cond-mat.mes-hall
Klein Tunneling and Berry Phase $π$ in Bilayer Graphene with a Band Gap
无带隙双层石墨烯中的Klein隧穿，即垂直于PN结注入的电子的完美反射，预计在存在由外部栅极引起的能带隙的情况下消失。我们从理论上证明了在带隙的双层石墨烯中仍然存在Klein效应，条件是n和p区的带隙平衡，使得电子赝自旋的极化具有相同的垂直于双层平面的分量.我们将克莱因效应归因于Berry相$π$（而不是双层石墨烯的常规值$2 π$）以及电子-空穴和时间反转对称性。Klein效应和Berry相$π$可以在电子Veselago透镜中识别，电子Veselago透镜是基于石墨烯的电子光学的重要组件。
2011-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic nonlinear conductivities induced by the quantum metric
本文预测由量子度规诱导的新型内禀二阶非线性电流，阐明其对称性条件、耗散特征及在拓扑反铁磁体能带边缘附近的主导作用。
2023-12-12 cond-mat.mes-hall
Non-Abelian Stokes theorem and quantized Berry flux
反常量子霍尔绝缘体的能带拓扑可以通过计算组成非简并带的陈数来精确地解决，该非简并带描述了通过二维布里渊区的量子化阿贝尔Berry通量。在没有详细的基础知识的情况下，可以为保持空间反演（$\mathcal{P}$）和时间反演（$\mathcal{T}$）对称性或组合$\mathcal{PT}$对称性的材料的二重简并带的$SU(2)$ Berry连接定义陈数吗？我们肯定地回答这个问题，采用非阿贝尔推广的斯托克斯定理，并描述了一个明显的规范不变的方法来计算量子化的$SU(2)$贝里通量（自旋陈数）的威尔逊圈的本征值的大小。通过对三维狄拉克材料的\emph{ab initio}能带结构进行$\mathbb{N}$分类，阐明了这种方法的威力。我们的工作概述了一个统一的框架，解决绝缘体和半金属的一阶和高阶拓扑结构，而不依赖于详细的对称性数据。
2022-09-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Floquet topological systems with flat bands: Edge modes, Berry curvature, and Orbital magnetization
结果Floquet系统在两个空间维度的Floquet驱动打破了有效的时间反演对称性。驱动协议还诱导对应于异常Floquet相位的平坦带，其中陈数为零，但手性边缘模式存在。边缘模式，Berry曲率，和轨道磁化的解析表达式推导出的平带。结果还提出了静态Haldham模型的参数时，频带是平坦的。Floquet驱动相同的模型示出引起陈绝缘体以及异常Floquet相位。这些不同的拓扑相位的轨道磁化强度，并发现在半填充的破缺的粒子-空穴对称性的Halflit模型增强。
2022-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Universal Quantization of Magnetic Susceptibility Jump at Topological Phase Transition
从微观上研究了拓扑绝缘体的磁化率，发现当自旋的$z$分量守恒时，轨道-塞曼交叉项（OZ交叉项）与Berry曲率直接相关.特别地，OZ交叉项反映了自旋陈数，这导致了在拓扑相变处磁化率跳变的量子化。跳跃的幅度以通用值$4|e|μ_{\rm B}/h$为单位。这种量子化的物理起源是澄清。我们还将得到的公式应用到一个显式模型，并证明了量子化。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall
Gauge-theoretic invariants for topological insulators: A bridge between Berry, Wess-Zumino, and Fu-Kane-Mele
我们建立了两个最近提出的方法之间的连接，以理解的几何起源的傅凯恩梅勒不变$\mathrm{FKM} \in \mathbb{Z}_2$，产生的上下文中的二维时间反演对称拓扑绝缘体。一方面，$\mathbb{Z}_2$不变量可以用布里渊环面上占据态布洛赫丛的Berry连接和Berry曲率来表示。另一方面，使用来自丛格贝理论的技术，可以提供包含布里渊环面上的某个$U(N)$值场的Wess-Zumino振幅的平方根的$\mathrm{FKM}$的表达式。我们通过直接证明上述Wess-Zumino振幅和Berry相位之间以及它们的平方根之间的相等性，将这两个公式联系起来。一个重要的工具，独立的兴趣是一个等变版本的伴随Polyakov-Wiegmann公式字段$\mathbb{T}^2 \to U(N)$，其中我们提供了一个证明只采用基本同伦理论和规避语言的束gerbes。
2017-02-16 cond-mat.mes-hall hep-th math-ph
Disorder induced time-reversal-odd nonlinear spin and orbital Hall effects
Beijing Normal University（北京师范大学）；Fudan University（复旦大学）；Shanghai University（上海大学）
本文研究了由无序诱导的反时间反转非线性自旋和轨道霍尔效应，揭示了自旋和轨道 Berry 曳力之外的贡献来源，并推导了通用缩放关系以区分这些贡献。
2026-04-22 cond-mat.mes-hall
Wannier functions and Z_2 invariants in time-reversal symmetric topological insulators
本文给出了一维和二维时间反演对称拓扑绝缘体中指数局域Wannier函数和相关Bloch框架的构造性证明。该结构是制定在定期TRS家庭的投影仪（相应的，在应用中，本征投影仪上的任意数量的相关能带），因此是模型无关的。强制执行的可能性也TRS约束的框架进行了研究。这导致了与$\mathbb{Z}_2$拓扑相位相关的维度2中的拓扑障碍。我们回顾了区分这些拓扑相的$\mathbb{Z}_2$指数的几个建议，包括Fu-Kane [Phys.Rev.B74（2006），195312]，Prodan [Phys.Rev.B83（2011），235115]，Graf-Porta [Commun. 324（2013），851]和Fiorenza-Monaco-Panati [Commun.数学物理，出版中]。我们表明，所有这些配方是等价的。特别地，这允许证明用于2维TRS拓扑绝缘体的$\mathbb{Z}_2$不变量的几何公式，该几何公式最初在[Phys.Rev.B74（2006），195312]中指出，该几何公式用Berry连接和Berry曲率来表示。
2017-01-12 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
