The quantum spin Hall effect and topological insulators
Xiao-Liang Qi, Shou-Cheng Zhang
在拓扑绝缘体中，自旋轨道耦合和时间反演对称性结合在一起，形成了一种新的物质状态，预计具有奇异的物理特性。
In topological insulators, spin-orbit coupling and time-reversal symmetry combine to form a novel state of matter predicted to have exotic physical properties.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Large Anomalous Hall Effect in Topological Insulators with Proximitized Ferromagnetic Insulators
报道了由铁磁绝缘体Cr2 Ge 2 Te 6和拓扑绝缘体（Bi，Sb）2 Te 3组成的全碲化物异质结构中邻近驱动的大反常霍尔效应.尽管在（Bi，Sb）2 Te 3层的磁化小，异常霍尔电导率达到0.2e2/h的大值，符合铁磁响应的Cr2 Ge 2 Te 6。结果表明，拓扑绝缘体的表面态与邻近层Cr2 Ge 2 Te 6之间的交换耦合是有效的，并且足够强，可以打开表面态的交换能隙.
Ambi-chiral anomalous Hall effect in magnetically doped topological insulators
磁掺杂拓扑绝缘体中与时间反转对称性破缺相关的手征性对量子输运现象具有重要意义。本文报道了Mn和Cr掺杂的$_2$拓扑绝缘体在不同厚度和掺杂量下的反常霍尔效应研究。通过对霍尔环的手征性进行追踪，发现Mn型顺时针手征性反常霍尔效应随薄膜厚度的减小而增强，而Cr型逆时针手征性反常霍尔效应随薄膜厚度的减小而增强。我们提供了一个唯象模型来解释磁掺杂拓扑绝缘体中磁有序和反常霍尔效应手征的演化。
Stacking-induced type-II quantum spin Hall insulators with high spin Chern number in unconventional magnetism
本研究通过晶格模型计算发现堆叠II型量子自旋霍尔绝缘体可得到高自旋陈数的非平庸量子自旋霍尔绝缘体，结合第一性原理计算证实双层Nb$_2$SeTeO为符合该特性的体系，为实现高量化自旋霍尔电导率提供了途径。
Type-II quantum spin Hall insulator
该研究提出无需对称保护（仅需平移对称性）的II型量子自旋霍尔绝缘体，通过第一性原理和晶格模型证明其在交变磁性和Luttinger补偿磁性材料中可实现，并揭示了U(1)对称性对其稳定性的关键作用。
Quantum Hall States Stabilized in Semi-magnetic Bilayers of Topological Insulators
在三维拓扑绝缘体中，通过引入自发磁化或外加磁场破坏时间反演对称性，使表面态产生带隙，当化学势位于带隙内时，产生量子反常霍尔效应或量子霍尔效应.进一步打破反转对称性是可能的，通过采用磁性拓扑绝缘体异质结构，主机非简并的顶部和底部表面状态。在这里，我们展示了定制材料的方法，实现强大的量子霍尔态的双层系统，其中的合作或取消组合的异常和普通霍尔响应从各自的磁性和非磁性层的例子。填充因子为0和+1时量子霍尔态的出现可以通过两个独立表面态的能带图关系来理解。磁性拓扑绝缘体的可设计异质结构可能为有趣的拓扑输运和功能性探索一个新的舞台。
Geometrically induced reversion of Hall current in a topological insulator cavity
在拓扑绝缘体表面附近的电荷感应出一个像磁势。在这里，我们表明，如果拓扑绝缘体表面有一个负曲率，即在半球形腔的情况下，感生霍尔电流反转其旋转的电荷穿过半球形几何焦点。这种反转被证明是相当于反转的图像磁粒子的电荷。我们还讨论了半圆柱腔的情况下，霍尔电流反转似乎是可行的探测在现实的实验。
Spin Hall Insulator
最近的理论预言了在杂质半导体中由电场诱导的无耗散自旋电流。然而，在这些系统中，充电电流仍然是耗散的。在这项工作中，我们理论上预测的无耗散自旋霍尔效应，没有任何伴随的电荷电流，在某些类别的带绝缘体，包括零间隙半导体，如碲化汞和窄间隙半导体，如碲化铅。这种效应类似于量子霍尔效应，因为在带隙之下的所有状态都有贡献，并且不发生耗散。然而，自旋霍尔电导没有量子化，即使在二维。这是在没有任何磁场的带状绝缘体中的非平凡拓扑结构的第一个例子。
Prediction of a large-gap and switchable Kane-Mele quantum spin Hall insulator
拓扑绝缘体的基础研究和技术应用受到罕见的材料表现出强大的拓扑非平凡相，特别是在二维。在这里，通过广泛的第一性原理计算，我们提出了一种新的量子自旋霍尔绝缘体，具有相当大的带隙$\sim$ 0.5 eV，这是一个单层的Jacutingaite，一种天然存在的层状矿物首次发现于2008年在巴西和最近合成。该系统实现了量子自旋霍尔绝缘体在一个潜在的可剥离的二维单层，具有强大的螺旋边缘状态，可以利用自旋轨道耦合，晶体对称性破缺和介电响应之间的独特的强相互作用进行操纵的典范凯恩-梅勒模型。
Quantized Anomalous Hall Effect in Magnetic Topological Insulators
霍尔效应、反常霍尔效应和自旋霍尔效应分别是由洛伦兹力和自旋轨道耦合引起的固体中的基本输运过程。近年来，人们发现了量子形式的霍尔效应和自旋霍尔效应。然而，量子化反常霍尔（QAH）效应尚未在实验上实现。在QAH绝缘体中，自发磁矩和自旋-轨道耦合结合产生拓扑非平凡的电子结构，导致量子化的霍尔效应而无需任何外部磁场。在这项工作中，基于最先进的第一性原理计算，我们预测的辉碲铋矿半导体Bi $_2$ Te $_3$，Bi $_2$ Se $_3$，和Sb $_2$ Te $_3$形成磁有序的绝缘体时，掺杂过渡金属元素（Cr或Fe），在鲜明对比，传统的稀磁半导体中，自由载流子是必要的调解磁耦合。二维薄膜中的磁序产生了以有限的陈数为特征的拓扑电子结构，具有量子化的霍尔电导$e^{2}/h$。长期追求的QAH绝缘体状态的实验实现可以在室温下实现稳健的无耗散电荷传输。
Layer-Locked Anomalous Valley Hall Effect in Two-Dimensional A-Type Tetragonal Antiferromagnetic Insulator
本文提出在A型AFM绝缘体中通过应变和电场调制实现反常谷霍尔效应，预测$\mathrm{Fe_2BrMgP}$单层为VQSHI原型，实现AVHE与QSHE协同，为二维四方AFM单层中实现多种霍尔效应提供新途径。
Berry phase of phonons and thermal Hall effect in nonmagnetic insulators
对外加磁场作用下非磁性绝缘体中声子霍尔效应的产生机理进行了理论研究。PHE在（顺）磁性化合物中是已知的，其中磁矩和自旋轨道相互作用起着重要作用。与此形成鲜明对比的是，我们在这里表明，一个非零的声学声子的Berry曲率是由一个外部磁场由于绝热Born-Oppenheimer近似的修正。这导致了微带绝缘体中有限的霍尔热导率$κ_H$。我们对一个简单模型的$κ_H$的估计给出了在$ B=10 $ [T]和$ T=150 $ [K]处的$κ_H \sim 1.0\times 10^{-5} $ [W/Km]。
Observation of the zero Hall plateau in a quantum anomalous Hall insulator
磁性拓扑绝缘体（TI）中的量子反常霍尔（QAH）效应是指在没有外加磁场的情况下，霍尔电阻达到量子平台的一种新的输运现象。最近，这种奇特的效果已被发现实验中的Bi2Te3家庭TI的自发铁磁（FM）秩序的可编程薄膜。关于QAH态的一个重要问题是，它是否只是量子霍尔（QH）效应的零磁场版本，或者是否存在超越传统范式的新物理学。在这里，我们报告的量子相变之间的两个相反的霍尔平台的QAH绝缘体的磁化反转引起的实验研究。我们观察到一个明确的高原与零霍尔电导率在一个范围内的磁场周围的磁场，最近的理论预测一致。零霍尔平台的特征与QAH效应密切相关，但其温度演化与传统QH平台转变的网络模型存在定量差异。我们建议，手征边缘状态驻留在磁畴边界，这是唯一的QAH绝缘体，负责零霍尔平台。丰富的磁畴动力学使QAH效应成为一类独特的量子现象，可能在自旋电子学中找到新的应用。
Unconventional Planar Hall Effect in Exchange-Coupled Topological Insulator-Ferromagnetic Insulator Heterostructures
占据拓扑绝缘体（TI）表面态的狄拉克电子被预言会表现出许多令人兴奋的磁输运现象。在这里，我们报告的第一个非常规的平面霍尔效应（PHE）和电门可调滞后平面磁阻（PMR）的EuS/TI异质结构，其中EuS是一个铁磁绝缘体（FMI）与面内磁化的实验观察。在这种交换耦合的FMI/TI异质结构中，当面内磁场平行（垂直）于电流时，我们发现一个显著的（抑制）PHE。这种行为不同于以前在铁磁体和半导体中观察到的PHE。此外，作为3D TI膜的厚度减少到2D的限制，其中的狄拉克SS开发的杂化间隙，我们发现抑制PHE周围的电荷中性点，表明狄拉克SS在这种现象中的重要作用。为了解释我们的研究结果，我们概述了一个对称性的论点，排除线性霍尔机制，并提出了两种可能的非线性霍尔机制，可以解释我们的观察中的所有基本定性特征。
Observation of giant nonreciprocal charge transport from quantum Hall states in a topological insulator
本文研究了拓扑绝缘体器件中由量子霍尔态介导的非互易电荷输运现象，发现其源于量子霍尔态与狄拉克表面态的不对称散射，并观测到高达2.26*10^5 A^-1的巨型非互易系数，为未来电子器件发展奠定基础。
Electrically Tunable Quantum Spin Hall State in Topological Crystalline Insulator Thin films
结合$k \cdot p$理论、能带拓扑分析和电子结构计算，预测了SnTe类三维拓扑晶体绝缘体（111）薄膜在较宽的厚度范围内实现量子自旋霍尔相.非平凡拓扑结构源于三维极限下TCI拓扑表面态的面间耦合。表面间耦合改变符号，并引起拓扑相变作为膜厚度的函数。此外，这种耦合可以强烈地受到外部电场的影响，因此量子自旋霍尔相位可以在实验可达的电场下有效地调谐。研究结果表明，（111）薄膜是实现量子自旋霍尔绝缘体新应用的理想平台。
Quantum Anomalous Hall Effect in Magnetic Topological Insulator GdBiTe3
量子反常霍尔（QAH）态是一种在没有外部磁场的情况下具有非零陈数的二维体绝缘体。受保护的无带隙手性边缘态使电子器件中的无耗散电流传输成为可能。在拓扑绝缘体中掺杂随机磁性杂质可以实现QAH态，但在体绝缘极限下很难在实验上建立磁有序。在这里，我们预测的GdBiTe 3薄膜的单一五重层可能是一个化学计量的QAH绝缘体的从头计算的基础上，明确地证明铁磁秩序和手征边缘状态内的散装间隙。通过调节晶格常数和相互作用，我们进一步研究了拓扑量子相变。一个简单的低能量有效的模型来捕捉这种拓扑材料的显着的物理特征。
Spin Hall effects without spin currents in magnetic insulators
自旋霍尔效应（SHE）通常是用自旋流来讨论的，在强自旋轨道耦合系统中，由于自旋不守恒，自旋流是不精确的。在这项工作中，我们提出了另一种看法的SHE现象有关的自旋模拟的电荷极化引起的电场。自旋密度极化最方便地定义在绝缘体中，如果它们打破时间反演对称性，即如果它们是磁性的，则它们可以具有SHE。该SHE的倒数是逆SHE（ISHE）的对应物，并且在磁性绝缘体中表现为由塞曼场梯度引起的电荷极化。我们用修正的Kane-Mele模型来描述磁自旋霍尔效应，并讨论了它的体-边界关系。
Topological insulator associated with quantum anomalous Hall phase in ferromagnetic perovskite superlattices
在以LaAlO 3和SrTiO 3为母体的过渡金属氧化物超晶格中，寻找与铁磁有序相关的、表现出反常量子霍尔效应的拓扑绝缘体。在所研究的各种超晶格中，（LaAlO 3）10/（LaOsO 3）2在自旋-轨道相互作用下表现出铁磁基态，其能隙具有拓扑非平凡性，横向电导率的研究表明，在不施加任何外部磁场的情况下，该系统在拓扑能隙内具有量子化的霍尔电导率.采用一个简单的海森堡铁磁性模型，估算了铁磁序参量和有序温度。
Towards Layer-Selective Quantum Spin Hall Channels in Weak Topological Insulator Bi4Br2I2
研究提出 Bi4Br2I2 作为由三种量子自旋霍尔层交替堆叠的弱拓扑绝缘体，结合 ARPES 与第一性原理计算揭示层间作用打开 Dirac 锥交叉能隙，从而支持化学势调控的层选择边缘通道。
Quantum-Hall to Insulator Transition in Ultra-low-carrier-density Topological Insulator Films and a Hidden Phase of the Zeroth Landau Level
在磁场作用下的拓扑表面态的一个关键特征是在零能量处存在第零朗道能级。尽管如此，探测第零朗道能级一直具有挑战性，因为大的电子空穴水坑涂抹了它的能量景观。在这里，通过开发超低载流子密度的拓扑绝缘体Sb $_2$ Te $_3$薄膜，我们能够达到一个极端的量子极限的拓扑表面状态，并揭示了一个隐藏的相位在零朗道水平。首先，我们发现了一个意想不到的量子霍尔到绝缘体的转变附近的零朗道水平。然后，通过详细的标度分析，我们发现这种量子霍尔到绝缘体的转变属于一个新的普适类，这意味着这里发现的绝缘相具有与非拓扑系统中的绝缘相根本不同的起源。
Reversal of Orbital Hall Conductivity and Emergence of Tunable Topological Quantum States in Orbital Hall Insulator
该研究通过应变工程结合k·p模型与第一性原理计算，在轨道霍尔绝缘体中实现轨道陈数符号反转和轨道霍尔电导反转，并探索了可调拓扑量子态。
Prospect of quantum anomalous Hall and quantum spin Hall effect in doped kagome lattice Mott insulators
具有非平凡拓扑结构的电子态具有许多新的现象，具有革命性信息技术的潜力。量子反常霍尔效应提供了电子的自旋极化无耗散输运，而量子自旋霍尔效应与超导性的结合已经被提出作为实现无退相干量子计算的基础。我们介绍了一种实现这些效应的新策略，即通过空穴和电子掺杂可果美晶格莫特绝缘体，例如，化学取代。作为一个例子，我们将这种新的方法应用于天然矿物Herbertsmithite。我们证明了所提出的修改的可行性进行从头计算密度泛函理论计算，并证明了发生的预测效果，使用现实的模型。我们的研究结果预示着一个新的家庭的量子反常霍尔和量子自旋霍尔绝缘体在负担得起的能量/温度标度的基础上，戈薇晶格的过渡金属离子。
Magnon Nonlinear Hall Effect in 2D Antiferromagnetic Insulators
研究提出磁子非线性霍尔电流作为探测二维反铁磁绝缘体磁性的新方法，揭示其与磁结构的内在关联及多层反铁磁绝缘体的层间磁耦合特性。
Real-space Obstruction in Quantum Spin Hall Insulators
最近推出的分类的二维绝缘体的拓扑晶体不变量已被应用到迄今为止的“受阻”原子绝缘体的特征是电子Wannier函数和离子位置的中心之间的失配。我们将这一概念推广到量子自旋霍尔绝缘体，其中的基态不能用时间反演对称局域化的Wannier函数来描述。通过对称性分析以及密度泛函理论，确定并研究了一个在所有相关电子和拓扑性质中与石墨烯等效的系统，除了一个实空间障碍物。低能模型包含局域自旋轨道耦合和非局域对称性破缺势，它们是形成受阻量子自旋霍尔绝缘体的必要条件.一个实验指纹的障碍，然后测量在一个大间隙的三角形量子自旋霍尔材料。
Topological Hall Effect in a Topological Insulator Interfaced with a Magnetic Insulator
与磁性绝缘体（MI）接合的拓扑绝缘体（TI）可以具有反常霍尔效应（AHE）、量子AHE和拓扑霍尔效应（THE）。然而，最近的研究表明，在TI/MI异质结构共存的磁相可能会导致AHE相关的响应，类似于THE，但实际上不是。本文报道了一个真正的THE在TI/MI结构，只有一个磁相。该结构在T=2-3 K的温度范围内显示出THE，在T=80-300 K的温度范围内显示出AHE。在T=3-80 K，这两种效应共存，但表现出相反的温度依赖性。控制测量，计算和模拟一起表明，所观察到的THE起源于skyrmions，而不是两个AHE响应的共存。Skyrmions是由于界面的相互作用而形成的。估计的抗氧化强度大大高于重金属系统。
Quantum spin Hall insulators and quantum valley Hall insulators of BiX/SbX (X = H, F, Cl, and Br) monolayers with a record bulk band gap
大的体带隙是量子自旋霍尔绝缘体或二维拓扑绝缘体在室温自旋电子器件中应用的关键。基于第一性原理计算，我们预测了一组二维拓扑绝缘体BiX/SbX（X = H，F，Cl，and Br）单分子膜，其体隙从0.32 eV到1.08 eV.这些巨能隙完全是由于Bi/Sb原子在蜂窝晶格的两个谷K和K'附近的px和py轨道的强自旋轨道相互作用的结果，这与石墨烯/硅烯中的pz轨道有很大不同。BiX/SbX单分子膜的拓扑特征是由计算的非平凡的Z2指数和明确的建设，在这些系统中的低能有效哈密顿量确认。我们发现BiX单层的蜂窝结构即使在600 K的温度下也保持稳定。这些特性使得BiX/SbX巨隙TI单层膜成为实现许多奇异现象和制造新的量子器件的理想平台。此外，偏压BiX/SbX单层膜成为量子谷霍尔绝缘体，显示出谷选择性圆二色性。
Three-dimensional quasi-quantized Hall insulator phase in SrSi2
在绝缘体中，纵向电阻率在零温度下变得无限大。对于经典绝缘体，霍尔电导率同时变为零。然而，有一些特殊的系统，如二维量子霍尔隔离器，在高磁场下观察到更复杂的情况。在这里，我们报告的准量子化霍尔绝缘体的三维半金属SrSi 2的量子极限的实验证据。我们的测量揭示了一个磁场的范围内，在该范围内的纵向电阻率随温度的降低而发散，而霍尔电导率接近一个准量子化值，该值仅由电导量子和场方向上的费米波矢量给出。准量子化霍尔绝缘体出现在三维材料的磁场诱导绝缘基态中，并且深深植根于量子霍尔物理。
Magnetic-field-induced quantized anomalous Hall effect in intrinsic magnetic topological insulator MnBi$_2$Te$_4$
在磁性拓扑绝缘体中，非平凡能带拓扑与磁序合谋产生奇异的物质态，最好的例子是量子反常霍尔（QAH）绝缘体和轴子绝缘体。到目前为止，这种磁性拓扑绝缘体是通过在拓扑绝缘体中掺杂磁性原子而获得的。然而，无规磁性掺杂剂不可避免地引入阻碍材料中量子效应的进一步探索的无序。在这里，我们解决了这个困境，通过探测量子输运在MnBi $_2$ Te $_4$薄片-一个拓扑绝缘体与内禀磁秩序。在这种层状范德华晶体中，铁磁层彼此反平行耦合，因此MnBi $_2$ Te $_4$是反铁磁体。磁场，然而，对齐所有的层，并诱导层间铁磁秩序，我们发现，量子化的异常霍尔响应出现在原子薄的MnBi $_2$ Te $_4$在一个中等的磁场。因此，MnBi $_2$ Te $_4$成为第一个表现出量子化反常霍尔效应的本征磁性拓扑绝缘体。这一结果确立了MnBi $_2$ Te $_4$作为进一步探索各种拓扑现象的理想场所。
Spin-Hall Topological Hall Effect in Highly Tunable Pt/Ferrimagnetic-Insulator Bilayers
拓扑磁纹理，如skyrmions的电检测目前仅限于导电材料。虽然磁性绝缘体为Skyrmion技术提供了高速和低损耗的关键优势，但它们尚未被电探索。在这里，我们报告了一个突出的拓扑霍尔效应在Pt/Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$双层，其中原始的Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$外延膜的厚度下降到1.25单位电池允许调谐拓扑霍尔稳定性在很宽的范围内从200到465 K通过原子尺度的厚度控制。虽然Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$是绝缘的，我们证明了通过一种新的现象：“自旋霍尔拓扑霍尔效应”（SH-THE），其中界面自旋轨道扭矩允许自旋霍尔效应产生的自旋在Pt中经历独特的拓扑结构的底层skyrmions在Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$的拓扑磁纹理的检测。这种新颖的电检测现象为在未来的skyrmion技术中利用大家族的磁性绝缘体铺平了新的道路。
Exploring interfacial exchange coupling and sublattice effect in heavy metal/ferrimagnetic insulator heterostructures using Hall measurements, x-ray magnetic circular dichroism, and neutron reflectometry
我们使用随温度变化的霍尔测量，以确定贡献的自旋霍尔，磁接近，和亚晶格效应的异常霍尔信号在重金属/亚铁磁绝缘体异质结垂直磁各向异性。这种方法能够检测磁邻近效应起始温度和磁化补偿温度，并提供关于界面交换耦合的基本信息。磁邻近效应的发生在温度相关的异常霍尔信号中产生局部极值，该信号随着磁绝缘体厚度的增加而发生在更高的温度下。这种磁邻近效应开始发生在Pt比W高得多的温度下。磁化补偿点是由一个尖锐的异常霍尔符号变化和发散的矫顽场确定的。利用X射线磁性圆二色性和极化中子反射仪直接探测了磁性邻近效应，揭示了W和磁性绝缘体之间的反铁磁耦合。最后，我们总结了各种重金属/磁性绝缘体异质结构中磁化重金属的交换耦合组态和反常霍尔效应符号。
Hall carrier density and magnetoresistance measurements in thin film vanadium dioxide across the metal-insulator transition
在高达12特斯拉的磁场中，对薄膜二氧化钒（VO 2）的金属-绝缘体转变（MIT）进行了温度相关的磁输运测量。霍尔载流子密度在MIT处增加了4个数量级，并且几乎完全解释了电阻变化。霍尔迁移率在MIT上变化很小，并且保持较低，约为0.1cm 2/V sec。发现电子是MIT两侧的主要载流子。测量了半导体相的小正磁阻。
Large-gap quantum spin Hall insulators in tin films
寻找大禁带量子自旋霍尔绝缘体和有效的量子自旋霍尔态调谐方法具有重要的理论和实际意义。基于第一性原理计算，我们发现二维锡薄膜是QSH绝缘体与相当大的体积间隙为0.3 eV，足够大的实际应用在室温下。这些QSH状态可以通过化学官能化和外部应变来有效地调谐。该系统中的QSH效应的机制是在Γ点处的带反转，类似于HgTe量子阱的情况。通过磁性元素的表面掺杂，还可以实现量子反常霍尔效应。
Quantum Spin Hall Insulators in Tin Films: Beyond Stanene
大间隙量子自旋霍尔（QSH）绝缘体先前预测在锡烯及其衍生物。除了锡烯是最薄的$α$ -Sn（111）薄膜之外，我们还计划探索具有不同结晶取向的$α$ -Sn薄膜中的QSH绝缘体。我们的第一性原理计算揭示了$α$ -Sn（100）和（110）薄膜的厚度依赖性带隙并不像量子限制通常预期的那样显示出单调减小，而是显示出振荡变化行为，这是拓扑量子相变的指示。虽然这些薄膜在超导极限下是正常的绝缘体，但QSH相出现在约10层的临界薄膜厚度以上。值得注意的是，QSH绝缘体可在宽的厚度范围内获得，并且它们的能隙是相当大的（甚至$>$ 0.1 eV），这有利于高温QSH效应的实验实现。
Quantum spin Hall insulators in centrosymmetric thin films composed from topologically trivial BiTeI trilayers
量子自旋霍尔绝缘体预测十年前，现在实验观察到的是有助于突破纳米电子学，由于非耗散的自旋极化电子输运通过其边缘。为了在正常条件下持续这种传输，绝缘体应该在稳定的拓扑相中具有足够大的带隙。在这里，我们从理论上表明，量子自旋霍尔绝缘体可以实现在超薄膜构造从一个平凡的带绝缘体与强自旋轨道耦合。最薄的薄膜，具有足够大的反向间隙的实际应用是一个中心对称的六重层建立了两个反向堆叠的非中心对称的BiTeI三层。这个非平凡的六重层原来是人工设计的强三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Te $_2$ I $_2$的结构元素。我们揭示了拓扑绝缘体如何由BiTeX家族（X=I，Br，Cl）的结构元素组成的一般原理，这为拓扑相的工程设计开辟了新的视角。
Designing in-plane heterostructures of quantum spin hall insulators from first principles: 1T'-MoS2 with adsorbates
正常和拓扑绝缘体之间的界面被绑定到主机金属状态的时间反演对称性的保护，因此对无序和界面重建鲁棒。二维拓扑绝缘体（量子自旋霍尔绝缘体）提供了通过吸附原子或分子来改变局部拓扑的独特机会，因此构成了用于设计拓扑异质结构的理想平台。在这里，我们应用第一性原理计算表明，量子自旋霍尔绝缘体1 T '-MoS 2在吸附各种原子时表现出向平凡绝缘体的相变。然后，它表明，一维金属边界状态确实出现在带状几何形状的交替区域和不吸附氧，这些边界状态一般构成简单的线性连接之间的价带和导带。这与拓扑边缘状态形成鲜明对比，拓扑边缘状态通常表现出对特定边缘终止敏感的强色散。异质结构也暗示了在1 T '-MoS 2片中的一维金属网络的简单设计。
Electric field tunable non-linear Hall terahertz detector in Dual quantum spin Hall insulator $\text{TaIrTe}_4$
本研究针对大贝里曲率偶极子的实现需求，提出在双量子自旋霍尔绝缘体$\text{TaIrTe}_4$中施加面外电场以获得可切换且稳定的贝里曲率偶极子，为设计基于非线性霍尔效应的太赫兹探测器提供了新策略。
Ferroelectric polarization controlled orbital Hall conductivity in a higher-order topological insulator: \textit{d1T}-phase monolayer MoS$_2$
研究探讨了单层d1T相MoS₂作为高阶拓扑绝缘体的特性，揭示了铁电极化对轨道霍尔电导的调控作用，为可调轨道霍尔效应提供了理论和材料基础。
Deficiency of the Bulk Spin Hall Effect Model for Spin-Orbit Torques in Magnetic Insulator/Heavy Metal Heterostructures
在磁性绝缘体/重金属异质结构中，电流可以同时引起两种效应，即重金属侧的自旋霍尔磁电阻（SMR）和磁性绝缘体侧的自旋轨道力矩（SOTs）。在基于体自旋霍尔效应（SHE）的纯自旋流模型框架内，自旋霍尔诱导反常霍尔效应（SH-AHE）与SMR的比值应等于类场力矩（FLT）与类阻尼力矩（DLT）的比值。本文对不同厚度的Tm_3Fe_5O_（12）/Pt或Tm_3Fe_5O_（12）/Pt异质结构的SMR、SH-AHE和SOT进行了定量研究，其中Tm_3Fe_5O_（12）是一种具有垂直磁各向异性的亚铁磁绝缘体。我们发现FLT和DLT的测量有效场之间的比率至少是SH-AHE与SMR的比率的2倍。此外，体SHE模型严重低估了FLT的自旋力矩效率。我们的研究结果揭示了体SHE模型的不足之处，也解决了界面效应的重要性，如Rashba和磁性绝缘体/重金属异质结构中的磁邻近效应。
Phonon thermal Hall effect in charge-compensated topological insulators
本研究系统探究电荷补偿型拓扑绝缘体的输运特性，发现低温下显著的声子热霍尔效应，观测结果支持带电杂质斜散射的理论机制，为理解声子热霍尔效应的起源提供了新的实验依据。
Terahertz Quantum Hall Effect in a Topological Insulator
利用外加磁场下的THz光谱研究了应变碲化汞（HgTe）三维拓扑绝缘体的低温电荷动力学。从法拉第旋转角和椭圆率得到了载流子的完整表征，包括二维密度、散射率和费米速度。得到的费米速度值为样品中载流子的狄拉克特性提供了进一步的证据。在谐振器实验中，我们观察到量子霍尔振荡在太赫兹频率。从这些振荡的周期估计的2D密度同意与拓扑表面状态的直接传输实验。我们的发现为拓扑绝缘体中有限频率量子霍尔效应的研究开辟了新的途径。
Effect of lattice geometry on magnon Hall effect in ferromagnetic insulators
本文研究了各种铁磁绝缘体磁振子的热霍尔效应。对于烧绿石铁磁绝缘体Lu $_2$ V $_2$ O $_7$、Ho $_2$ V $_2$ O $_7$和In $_2$ Mn $_2$ O $_7$，在居里温度$T_C$以下已经观察到有限的霍尔热导率。从温度和磁场的依赖性，得出结论，磁振子是负责的热霍尔效应。基于Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用引起的动量空间Berry曲率的理论可以很好地解释磁振子的霍尔效应。该分析已扩展到具有钙钛矿结构的过渡金属（TM）氧化物。La $_2$、NiMnO $_6$和YTiO $_3$具有畸变的钙钛矿结构，晶胞中含有四个TM离子，热霍尔信号不存在或小得多。另一方面，在另一种铁磁钙钛矿氧化物BiMnO $_3$中，在$T_C$以下可辨别有限的热霍尔响应，其显示具有较大晶胞的轨道有序。烧绿石和钙钛矿绝缘体系中热霍尔效应的存在与否反映了DM诱导磁振子霍尔效应的几何和拓扑特征。
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