STM imaging of impurity resonances on Bi$_2$Se$_3$
本文详细研究了Bi $_2$ Se $_3$中缺陷附近的态密度。特别是，我们目前的数据在这个系统中常见的三角形缺陷。虽然我们没有发现任何可测量的准粒子散射干涉效应，但我们确实发现了局部共振，一旦将电位扩展到适当考虑所观察到的缺陷，理论可以很好地拟合这些共振。数据与拟合一起证实，虽然在表面处的电子光谱的狄拉克点周围的局部态密度在杂质附近由于低能量共振态的产生而被显著破坏，但狄拉克点没有被局部破坏。我们讨论了我们的结果在预期的保护表面状态的拓扑绝缘体。
2011-07-29 cond-mat.str-el
Topological Magnetoelectric Switching on the Atomic Scale
MnBi 2 Te 4系列的内禀磁性拓扑绝缘体有望实现轴子绝缘体，轴子绝缘体是一种理论上预测的能够相互转换电信号和磁信号的物质状态，其性质令人想起宇宙学的轴子暗物质。在这里，我们报告的第一个实验实现的室温轴子单自旋开关的拓扑超材料MnBi2Te3。在扫描隧道显微镜（STM）实验中，通过使用STM针尖去除MnBi2Te4表面的Te原子层，原位产生了超材料。室温STM研究MnBi2Te3揭示了原子尺度的变化交换间隙和形成纳米级自旋气泡钉扎在亚表面缺陷。我们发现，利用STM针尖的局部电场，MnBi_2Te_3中的单个自旋态可以被可逆地转换，其磁电响应与理论预测的轴子绝缘体的响应相当。所观察到的拓扑表面磁性显着高于体Néel温度。
2020-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Imaging phase winding in topological superconductors with a fork-tip Josephson STM
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
提出用叉尖约瑟夫森STM探测拓扑超导体中的相位缠绕，通过双尖端干涉仪对相位差敏感，数值模拟表明可重构序参量的幅度和相位，解决直接探测相位缠绕的长期难题。
2026-11-03 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Local gate control of Mott metal-insulator transition in a 2D metal-organic framework
本文在二维绝缘体上合成kagome结构MOF，通过STM与模板诱导栅控局域调节电子占据，首次实验实现单层二维MOF中的Mott金属-绝缘体转变。
2024-05-01 cond-mat.str-el
STM imaging of electronic waves on the surface of Bi$_2$Te$_3$: topologically protected surface states and hexagonal warping effects
高品质的Bi $_2$ Te $_3$晶体的扫描隧道光谱研究表现出完美的对应关系的ARPES数据，从而使识别不同的制度测量的局域态密度（LDOS）。分析了LDOS在阶跃附近的振荡现象。在表面带振荡的主要部分强烈阻尼，支持拓扑保护的假设。在更高的能量，作为表面带成为凹，振荡出现分散与一个特定的波矢量，可能导致从一个非常规的六边形翘曲项。
2009-11-24 cond-mat.other cond-mat.str-el
Consistency between ARPES and STM measurements on SmB$_6$
强关联拓扑表面态是下一代量子应用的有前途的平台，但它们在实际材料中仍然难以捉摸。相关的近藤绝缘体SmB $_6$是最有希望的候选者之一，理论上预测的重狄拉克表面态的传输和扫描隧道显微镜（STM）的实验支持。然而，一个令人困惑的差异之间出现STM和角度分辨光电发射（ARPES）实验的钐$_6$。虽然ARPES探测到自旋纹理表面态，但它们的速度比预期的高一个数量级，而狄拉克点-任何拓扑系统的标志-只能在体价带深处推断。一个重要的挑战是，SmB $_6$缺乏一个自然的分裂平面，导致在有序的表面域限制在几十纳米。在这里，我们使用STM表明，表面能带弯曲可以转移能量功能域之间的10秒的毫电子伏。从我们的STM光谱开始，我们模拟了全光谱函数作为具有不同表面势的多个域的平均值。我们的模拟显示出与ARPES数据的良好一致性，从而解决了在单个域内平均多个带移域和原子分辨测量的大面积测量之间的明显差异。
2020-05-16 cond-mat.str-el
Quality Atomic Resolution Scanning Tunneling Microscope Imaging up to 27 T in Water-cooled Magnet
我们报告了第一个原子分辨扫描隧道显微镜（STM）成像在水冷磁体（WM），极其苛刻的振动和噪声一直是主要的挑战。这种自制的WM-STM具有超刚性和紧凑的扫描头，其中粗方法由我们新设计的TunaDrive压电电机驱动。采用三级弹簧悬挂系统进行隔振。在32 mm内径的WM中，在高达27 T的非常高的磁场中获得了具有原子分辨率的石墨的室温原始数据图像，其绝对最大场为27.5 T，额定功率为10 MW。这一27 T的记录已经超过了传统超导磁体的最大场强。此外，我们的WM-STM还为45 T，32 mm内径的混合磁体的STM成像铺平了道路，这是目前世界上最具代表性的磁体，可以产生最高的稳定磁场。
2015-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Mott metal-insulator transition from steady-state density functional theory
我们提出了一个计算有效的方法来获得的光谱函数的整体系统的稳态密度泛函理论（i-DFT）的框架内使用理想化的扫描隧道显微镜（STM）的设置。我们计算通过STM尖端的电流，然后从有限偏置微分电导中提取光谱函数。虚构的非相互作用系统的i-DFT功能的交换相关（xc）的贡献，以保证相同的电流在真正的相互作用系统的偏置。精确的xc偏置的属性，建立使用费米液体理论，并随后实施构建近似的哈伯德模型。我们表明，两种不同的晶格结构的金属-绝缘体过渡被捕获的i-DFT。
2020-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
STM observation of the hinge-states of bismuth nanocrystals
本研究通过STM观察铋纳米晶体，证实其为二阶拓扑绝缘体，并发现铰链态普遍存在于晶面交线处，提出其源于跨纳米晶面的隧穿耦合。
2023-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spectroscopic Imaging STM Studies of Electronic Structure in the Superconducting and Pseudogap Phases of Cuprate High-Tc Superconductors
原子分辨光谱成像STM（SI-STM）的发展主要是为了探测铜氧化物高温超导体的电子结构。在d波超导（dSC）和赝能隙（PG）相的欠掺杂铜氧化物，两个不同的类的电子状态，使用SI-STM观察。第一类是均匀d波超导体的色散Bogoliubov准粒子。这些在较低能量标度|E| =Δ0以下被检测到，并且仅在动量空间（k空间）弧上被检测到，该动量空间弧在连接k= \pm（π/a0，0）到k= \pm（0，π/a0）的线附近终止。在dSC相和PG相中，在|E| \leq Δ0态中检测到的唯一对称性破缺是d波超导体的对称性破缺。第二类状态出现在赝能隙能级|E| Δ1附近的能量处，该赝能隙能级Δ1通常与k= \pm（π/a0，0）和k= \pm（0，π/a0）附近的“波腹”状态相关联。我们发现，这些国家打破了90度旋转（C4）对称性的CuO 2晶胞内的电子结构，至少下降到180度旋转（C2）对称性（π），但在空间上无序的方式。这种晶胞内C4对称性破缺在|E| Δ1处与局部破缺旋转和平移对称性（近晶）的无公度电导调制共存。这两类|E| Δ1态的性质在dSC和PG相中是不可区分的。为了解释这种k空间分离成两个区域，这两个区域由它们的电子态和能量标度|E| Δ1和|E| \leq Δ0的对称性区分，并理解这如何影响电子相图和高Tc超导机制，是铜氧化物研究的关键挑战之一。
2011-12-26 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Electric pulse induced electronic patchwork in the Mott insulator GaTa$_{4}$Se$_{8}$
继最近发现的绝缘体到金属的转变由电场诱导的GaTa $_{4}$ Se $_{8}$，我们进行了详细的扫描隧道显微镜/光谱研究的原始（绝缘）和过渡（导电）晶体的这种窄间隙莫特绝缘体。光谱图表明，原始样品是空间均匀的绝缘体，而过渡样品揭示了在纳米尺度上的复杂的电子图案，由金属和超绝缘补丁沉浸在原始绝缘矩阵。令人惊讶的是，这两种补丁都伴随着强烈的局部地形膨胀，从而证明了在这种金属-绝缘体过渡中涉及的强电子-晶格耦合。最后，利用一个强大的电场产生的STM隧道结，我们证明了可能性，即使在室温下，局部的金属-绝缘体转变。
2013-04-29 cond-mat.str-el
Effect of surface defects and few-atomic steps on the local density of states of the atomically-clean surface of topological insulator Bi$_2$Se$_3$
本文报道了拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$的原子级洁净（111）表面的超高真空低温扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）研究结果。我们观察到几种类型的新的亚表面缺陷，其位置和电荷对应于生长的晶体的p型导电。热电效应的符号也指示p型传导。STM和STS测量表明，化学势总是位于体带隙内。我们还观察到在研究表面的五重层台阶附近的局部态密度的变化。这种变化对应于狄拉克锥位置的移动或台阶边缘附近的化学势的移动。
2014-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Relating spin-polarized STM imaging and inelastic neutron scattering in the van-der-Waals ferromagnet Fe3GeTe2
范德华（vdW）铁磁体已经能够开发具有自旋电子学功能的剥离单层组装的异质结构，这使得在微观水平上理解并最终调整其磁性变得非常重要。迄今为止，关于这些系统的磁特性的信息主要来自宏观技术，对微观磁特性知之甚少。在这里，我们结合自旋极化扫描隧道显微镜和准粒子干涉成像中子散射建立的磁性和电子性质的金属VDW铁磁体Fe3GeTe2。通过在原子尺度上成像畴壁，我们可以将畴壁宽度与从非弹性中子散射中测量的磁振子色散中提取的交换相互作用和磁各向异性相关联，这两种技术之间具有良好的一致性。通过与密度泛函理论计算结果的比较，我们可以将准粒子干涉归因于自旋多数带。我们发现在费米能量的频带的一个维度二分法：少数字符的频带主要是二维的字符，而多数字符的频带是三维的。我们希望这将使新的自旋电子器件的设计原则。
2021-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Probing disorder-induced Fisher information matrix and Cramér-Rao bound by STM
固体的电子局域态密度，如果标准化正确的话，表示在特定位置的电子具有特定能量的概率密度。由于这种概率密度在无序系统中可以在空间中变化，我们提出可以把能量作为随机变量，位置作为外部参数来构造实空间Fisher信息矩阵，或者把位置作为随机变量，能量作为外部参数来构造能量空间Fisher信息，两者都量化了由无序引起的局域态密度的变化。在这两种情况下，相应的Cramér-Rao边界分别对电子的能量方差和位置方差设置了限制，指向STM测量的新解释。因此，我们的形式主义带来的信息几何的概念到STM测量，明确证明了金属和拓扑绝缘体的晶格模型。
2025-05-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el
Tunable unconventional Kondo effect on topological insulator surfaces
研究了在三维拓扑绝缘体表面上沉积磁性吸附原子，实现强自旋轨道相互作用的电子物质中自旋- $\frac{1}{2}$杂质的近藤物理。我们表明，拓扑表面状态的磁特性和Kondo屏蔽的存在强烈依赖于散装材料的细节，和具体的表面制备编码的时间反演保持边界条件的电子波函数。当这种可调的近藤效应发生时，杂质自旋被表面电子的纯轨道运动屏蔽。这种机制引起了表面金属的横向磁响应，以及可用于实验探测近藤共振签名的自旋纹理。我们的预测是特别相关的STM测量${\rm Pb Te}$类结晶拓扑绝缘体，但我们也讨论了其他类别的拓扑材料的影响。
2015-12-08 cond-mat.str-el
Landau Quantization of Massless Dirac Fermions in Topological Insulator
最近拓扑绝缘体（TI）的理论预测和实验实现引起了人们对这种量子物质新状态的浓厚兴趣。Bi_2Te_3，Bi_2Se_3，Sb_2Te_3等三维TI的表面态由单个无质量的Dirac锥组成。在材料中具有相反自旋的两个表面态分支的交叉完全受到狄拉克点处的时间反演（TR）对称性的保护，该对称性不能被任何TR不变扰动破坏。薄膜生长的最新进展使这种独特的二维电子系统（2DES）可以通过扫描隧道显微镜（STM）和光谱学（STS）进行探测。在STM实验中发现了非磁性杂质诱导的背散射被禁止的有趣的TR对称性保护的拓扑态。本文报道了用STM/STS方法对磁场中Bi_2Se_3拓扑表面态的朗道量子化。对离散朗道能级的直接观测有力地支持了拓扑态的二维性质，并直接证明了TI中朗道能级的非简并结构。我们证明了无质量狄拉克费米子的线性色散的LLS的平方根依赖于磁场。LLS的形成暗示了2DES的高迁移率，这已被预测为导致TI的拓扑磁电效应。
2010-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Surface state evolution induced by magnetic order in axion insulator candidate EuIn2As2
通过时间反演对称性破缺对狄拉克表面态的能隙可以实现凝聚态中的轴子绝缘体态。尽管付出了巨大的努力，但只有少数材料系统属于这一类的内禀磁性拓扑绝缘体（TI）。最近的理论计算提出反铁磁EuIn $_2$ As $_2$是一个具有带隙表面态的拓扑非平凡磁性绝缘体。在这里，我们使用扫描隧道显微镜和光谱（STM/STS）补充密度泛函理论（DFT）的计算和建模，以探测表面的电子态在EuIn $_2$作为$_2$。我们发现一个自旋-轨道诱导的体间隙~120 meV位于只有几个meV以上的费米能量，拓扑表面状态驻留。与温度相关的测量提供了在低于原子力显微镜量级的低温下表面态部分能隙（~40 meV）的证据，该能隙随着温度的升高而减小，但在高于$T_N$时保持有限
2022-09-20 cond-mat.str-el
Imaging emergent heavy Dirac fermions of a topological Kondo insulator
近藤绝缘体是寻找强相关拓扑量子相的主要候选者，它可能具有拓扑序，分数化和非阿贝尔统计。在一些近藤绝缘体，杂交间隙的预测，以保护一个非平凡的拓扑不变量和港口紧急重狄拉克费米子表面模式。我们使用高能量分辨率光谱成像在真实和动量空间的近藤绝缘体，钐$_6$。在冷却通过$T^*_Δ\approx$ 35 K时，我们观察到绝缘间隙的开放，在2 K时膨胀到$Δ\approx$ 10 meV。在间隙内，我们成像的线性分散的表面态的形成与有效质量达到$m^* = (410\pm20)m_e$。因此，我们证明存在一个强相关的拓扑近藤绝缘体相托管已知的最重狄拉克费米子。
2018-10-31 cond-mat.str-el
Electronic Structure of the Cuprate Superconducting and Pseudogap Phases from Spectroscopic Imaging STM
我们调查使用光谱成像STM探测欠掺杂铜氧化物的电子结构。在d波超导（dSC）和赝能隙（PG）相中观察到两种不同的电子态。第一类由色散Bogoliubov准粒子激发的均匀d波超导体，存在低于一个较低的能量标度E= Delta 0。我们发现离域Cooper对的Bogoliubov准粒子干涉特征被限制在一个k空间弧上，该弧终止于连接k= \pm（pi/a0，0）到k= \pm（pi/a0）的直线附近.该弧随着孔密度的减小而连续收缩，使得如果它表示由k= \pm（pi/a0，0）和k= \pm（0，pi/a0）之间的线在后面界定的孔袋的前侧，则可以满足Luttinger定理。在这两个阶段中，对于|E| <Delta 0状态，检测到的唯一对称性破缺是d波超导体的对称性破缺。第二类状态发生在接近赝能隙能级E= Delta 1的位置。在这里，非色散电子结构打破了每个晶胞内电子结构的预期90 °旋转对称性，至少低至180 °旋转对称性。这种Q=0的电子对称性破缺首先被检测为每个晶胞内两个氧位点处的电子不等价性，通过使用C2对称性的测量。无公度的非色散电导调制，局部打破旋转和平移对称性，共存于此内的单位细胞的电子对称性破缺在E= Delta 1。它们的特征波矢Q由Bogoliubov准粒子干涉终止的k空间点决定，因此随着掺杂而连续变化。发现在dSC和PG相中共存于E~ Δ 1处的不同的电子对称性破缺…
2011-02-09 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
A consistent view of the samarium hexaboride terminations to resolve the nature of its surface states
预测SmB $_6$可能是第一个拓扑近藤绝缘体所引发的研究工作已经产生了大量的新结果，尽管并非所有这些似乎都是兼容的。扫描隧道显微镜/光谱（STM/S）和角分辨光电子能谱（ARPES）之间存在着一个主要的差异，因为这两种实验方法表明（100）表面具有不同性质的终端数量非常不同。在这里，我们解决这个问题，在一个联合STM/S和ARPES研究。我们发现，在早期的STM研究中报道的两个有序的拓扑结构可以与使用光电子能谱确定的晶体终端。我们进一步观察到一个反转的STM对比度与偏置电压的拓扑结构之一。我们将这一结果归因于一个不同的能量依赖性的Sm和B-衍生状态，并表明，它可以被用来获得特定的元素图像的SmB $_6$，并确定哪些地形属于哪个终端。我们终于找到STS的结果，以支持修改的低能量的电子结构在表面，已被提议为平凡的起源，在这种材料中的表面金属。
2018-10-31 cond-mat.str-el
mK-STM Studies of the Temperature- and Field-dependence of the Quasiparticle Spectrum of Sr2RuO4
用原子分辨扫描隧道谱研究了Sr_2RuO_4超导体的准粒子态谱。测量的准粒子谱的温度依赖性是一致的多带超导序参量与一个带表现出一行的节点，如果一个恒定的状态密度偏移可以归因于表面效应。在磁场$H<H_{c2}$中，通过光谱成像检测到正方形且平行于RuO2晶格方向取向的涡旋晶格<110>。每个涡旋具有一个通量量子和一个强的零偏压电导峰。
2005-03-14 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Imaging anyons with scanning tunneling microscopy
任意子是奇异的准粒子，具有分数电荷，可以作为物质的强相互作用拓扑量子相的基本激发出现。与普通的费米子和玻色子不同，它们可能服从非阿贝尔统计--这一特性将有助于实现容错量子计算。非阿贝尔任意子长期以来一直被预言出现在分数量子霍尔（Fractional quantum Hall，FWHH）相中，这种相是在强磁场存在下二维电子气（2DEG）中形成的，例如$ν=\tfrac{5}{2}$ FWHH态。然而，任何子的直接实验证据和测试，可以区分阿贝尔和非阿贝尔量子基态与这种激发仍然难以捉摸。在这里，我们提出了一个新的实验方法，直接可视化的相互作用的电子态的结构与扫描隧道显微镜（STM）的1H态。我们的理论计算表明，光谱映射与STM附近的个别杂质缺陷可以用来图像分数统计在100 H状态，确定独特的签名，在这样的测量，可以区分不同的建议基态。局部捕获的任意子的存在应该在STM光谱图中留下独特的签名，并使一种新的方法能够直接检测-并可能最终操纵-这些奇异的准粒子。
2017-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Visualizing and manipulating chiral interface states in a moiré quantum anomalous Hall insulator
本研究在转角单层-双层石墨烯量子反常霍尔绝缘体中操控陈数畴，借助STM直接成像手性界面态波函数，还可诱导新畴创建可调手性的界面态，证实了其手性并确定谷极化反转特征尺度，为关联莫尔系统拓扑性质研究提供平台。
2023-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Inhomogeneous d-wave superconducting state of a doped Mott insulator
最近的扫描隧道显微镜（STM）测量发现了高Tc超导体BSCCO中显著的电子不均匀性，即局域态密度（LDOS）和超导能隙的纳米尺度空间变化。根据实验结果，我们认为这种不均匀性是由局部氧掺杂水平的变化引起的，可能是掺杂莫特绝缘体的共性，它在与短相干长度相当的原子尺度上表现出非常规的掺杂离子势屏蔽。在这里，我们为这一图景提供了理论支持。我们研究了掺杂的莫特绝缘体内的一个广义的t-J模型，其中掺杂伴随着离子库仑电位集中在BiO平面。我们计算了LDOS谱、积分LDOS和局域超导能隙，并与实验进行了详细的比较，发现与实验数据非常吻合。我们强调了非常规的屏蔽在掺杂莫特绝缘体和非线性屏蔽占主导地位，在纳米尺度上，这是起源的电子不均匀性。它导致局部空穴密度的强不均匀再分布，并促进局部掺杂浓度的概念。我们发现，非均匀性结构体现在所有的能量尺度的STM隧道微分电导，并阐明的相似性和差异之间的数据在恒定的隧道电流模式和相同的数据归一化，以反映恒定的针尖到样品的距离。我们还讨论了欠掺杂的情况下，非线性屏蔽的离子势变成一个discreative混合物的补丁与较小的配对间隙嵌入在一个背景下，具有较大的差距，单粒子激发的空间电子结构。
2002-01-29 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Imaging Generalized Wigner Crystal States in a WSe2/WS2 Moiré Superlattice
维格纳晶体状态，首先由尤金·维格纳在1934年预测，吸引了凝聚态物理学家近90年2 -14。二维（2D）电子气的研究首次揭示了维格纳晶体在高磁场下电输运测量的特征2 -4。最近，光谱学提供了过渡金属二硫属化物（TMDC）莫尔超晶格中广义维格纳晶体态的证据。然而，在真实空间中直接观察二维维格纳晶格仍然是一个突出的挑战。扫描隧道显微镜（STM）在原理上具有足够的空间分辨率来成像维格纳晶体，但是传统的STM测量在测量过程中可能潜在地改变脆弱的维格纳晶体状态。在这里，我们展示了使用一种新的非侵入式STM光谱技术的WSe 2/WS 2莫尔异质结构中的二维维格纳晶体的实空间成像。我们采用石墨烯传感层在WSe 2/WS 2莫尔条纹超晶格Wigner晶体成像，其中本地STM隧道电流到石墨烯传感层的WSe 2/WS 2异质结构中的Wigner晶体的底层电子晶格调制。我们的测量直接可视化与维格纳晶体状态在分数电子填充n = 1/3，1/2和2/3，其中n是每个网站的电子数相关的不同的晶格配置。观察到n=1/3和n=2/3的维格纳晶体分别呈现三角形和蜂窝晶格，以最小化最近邻占据。另一方面，n = 1/2态自发地打破了原来的C3对称性，并在实空间中形成条纹结构。我们的研究奠定了坚实的基础，对丰富的WSe 2/WS 2云纹异质结构的维格纳晶体态的基本理解。
2021-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Definition of design guidelines, construction and performance of an ultra-stable scanning tunneling microscope for spectroscopic imaging
光谱成像扫描隧道显微镜是研究量子材料的强大技术，能够提供亚原子分辨率的局部电子结构信息。然而，由于大多数光谱测量是在没有反馈到尖端的情况下进行的，因此它对来自环境的振动非常敏感。这需要使用具有低振动设施的实验室，并结合非常坚固的显微镜结构。在这篇文章中，我们报告的设计和制造的超稳定STM光谱成像测量，在超高真空和低温（4 K）。我们对显微镜的主要部件进行有限元分析计算，以指导设计选择更高的刚度，我们选择蓝宝石作为STM头的主要材料。通过结合这两种策略，我们构建了一个STM头与测量的最低共振频率高于f0=13 kHz的粗接近机制，一个值比以前报道的高三倍，并与计算结果吻合良好。因此，我们无需专门的低振动实验室，即可实现$\sim$ 6 fm/sqrt（Hz）的平均振动水平。我们展示了显微镜的性能与地形和光谱测量的相关金属Sr 2 RhO 4，显示在真实和倒易空间的准粒子干涉图案与高信噪比。
2018-10-23 cond-mat.str-el physics.app-ph physics.ins-det
Probing the Quantized Berry Phases in 1H-NbSe$_2$ Using Scanning Tunneling Microscopy
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Oxford（牛津大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；University of Florida（佛罗里达大学）
本研究开发了结合从头算轨道波函数与STM信号提取轨道间关联函数的新方法，首次在实验上明确识别出1H-NbSe₂中的阻碍原子绝缘相，该方法可推广至其他材料体系。
2025-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Axionic tunneling from a topological Kondo insulator
Rutgers University（罗格斯大学）；University of Greifswald（格赖夫斯瓦尔德大学）；Harvard University（哈佛大学）；Sun Yat-sen University（中山大学）；Zhejiang University（浙江大学）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Royal Holloway, University of London（伦敦大学皇家霍洛威学院）
研究通过STM观测到拓扑Kondo绝缘体中轴子电动力学的电压诱导磁化现象，揭示了自旋极化源自轴子效应而非传统磁性。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dirac mass generation from crystal symmetry breaking on the surfaces of topological crystalline insulators
拓扑表面态（SS）的可调谐性和狄拉克能隙的可控打开是拓扑材料领域的重要研究内容。在拓扑晶体绝缘体（TCI）中，最近观察到自发产生的狄拉克能隙，这归因于立方晶体对称性破缺。然而，这种结构畸变迄今尚未被直接观察到，并且通过晶体对称性破缺打开狄拉克能隙的微观机制仍然难以捉摸。在这项工作中，我们提出了扫描隧道显微镜（STM）测量的TCI铅$_{1-x}$锡$_x$硒为广泛的合金组合物跨越拓扑和非拓扑制度。STM形貌直接揭示了表面上的破坏性扭曲，它将质量赋予了原本没有质量的狄拉克电子--这一机制类似于粒子物理学中长期以来备受追捧的希格斯机制。值得注意的是，我们的测量结果表明，狄拉克间隙尺度与合金成分，而失真的大小几乎保持不变。基于理论计算，我们发现狄拉克质量是由成分相关的SS渗透深度，这决定了重量的SS在扭曲的区域，被限制在表面控制。最后，我们发现在非拓扑区域中存在SS，它具有带隙的双支狄拉克费米子的特征。
2014-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Imaging local discharge cascades for correlated electrons in WS2/WSe2 moiré superlattices
过渡金属二硫属化物（TMD）云纹异质结构为探索扩展的Hubbard模型1提供了一个理想的平台，其中长程库仑相互作用在确定强关联电子态中起着关键作用。这导致了实验观察莫特绝缘体状态在半填充2 -4以及各种扩展维格纳晶体状态在不同的分数fillings 5 -9。然而，对这些新兴量子相的微观理解仍然缺乏。在这里，我们描述了一种新的扫描隧道显微镜（STM）技术的局部传感和操纵的相关电子在一个门控WS 2/WSe 2莫尔超晶格，使实验提取的基本扩展哈伯德模型参数。我们证明，可以通过它们对STM隧穿电流的影响来成像局部莫尔站点的电荷状态，类似于单电子晶体管中的电荷传感机制。除了成像，我们还能够操纵相关电子的电荷状态。在莫尔超晶格中的相关电子的放电级联局部诱导的斜坡的STM偏置，从而使最近邻库仑相互作用（UNN）的估计。莫尔电子电荷状态的2D映射也使我们能够确定不同莫尔站点的现场能量波动。我们的技术应该是广泛适用于许多半导体莫尔系统，提供了一个强大的新工具，微观表征和控制的强关联态莫尔超晶格。
2021-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic Field-Induced Superconductor-Insulator-Metal Transition in an Organic Conductor: An Infrared Magneto-Optical Imaging Spectroscopy
利用红外磁光成像光谱技术，在部分氘代的$κ$ -（BEDT-TTF）$_2$ Cu[N（CN）$_2$ ]Br中观察到了磁场诱导的超导体-绝缘体-金属转变（SIMT），该转变发生在Mott晶界上.样品表面的红外反射率图像显示，金属（或超导）和绝缘相共存，它们具有不同的磁场依赖性。磁场依赖性之一是在部分样品表面出现的SIMT。SIMT的结论是起源于平衡的不均匀性在样品本身和无序的乙烯端基快速冷却造成的。
2006-12-06 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Higher-order Topology of Axion Insulator EuIn$_2$As$_2$
基于第一性原理计算和对称性分析，我们提出EuIn $_2$ As $_2$是一种期待已久的反铁磁（AFM）长程序轴子绝缘体.通过基于宇称的不变量$\mathbb Z_4=2$表征，拓扑磁电效应用本体中的$θ=π$量子化，具有大至0.1 eV的带隙。当原子力显微镜相的交错磁矩沿$a/b$轴时，它也是一个TCI相。无隙表面态出现在（100），（010）和（001）表面上，受到镜像对称性（非零镜像陈氏数）的保护。当磁矩沿$c$轴时，（100）面和（001）面是有间隙的。作为具有$\mathbb Z_4=2$的高阶拓扑绝缘体的结果，一维（1D）手征态可以存在于那些带隙表面之间的铰链上。我们分别计算了系统不同相的拓扑表面态和铰链态，这些态可以通过ARPES或STM实验检测到。
2019-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Surface state bi-polarons formation on a triangular lattice in the sp-type alkali/Si(111) Mott insulator
我们报道了新的LEED，STM和ARPES研究碱/Si（111）先前建立了一个莫特绝缘基态在表面。在270 K以下观察到的强温度依赖性的表面能带的Franck-Condon增宽以及新的$\sqrt{3}\times\sqrt{3}\to2(\sqrt{3}\times\sqrt{3})$电荷和晶格有序证明了在强e-ph耦合极限（$g\approx8$）中的表面电荷密度波（SCDW）。绝热比$\hbarω_0/t\approx0.8$和有效配对能$V_{eff}=U-2g\hbarω_0\approx-800$ $meV$与Holstein-哈伯德模型中预期的由交替的双占据/未占据悬挂键组成的双极化绝缘相的可能形成一致。
2009-07-09 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Nematic topological semimetal and insulator in magic angle bilayer graphene at charge neutrality
我们报告了一个完全自洽的Hartree-Fock计算相互作用对扭曲双层石墨烯的莫尔平坦带的影响，假设谷U（1）对称性是尊重。我们使用现实的能带结构和相互作用，并专注于电荷中性点，在那里的实验有不同的报告绝缘或半金属行为。将搜索限制在谷U（1）对称性保持不破缺的阶上，我们发现了三种具有竞争基态能量的自洽解：（i）破坏$C_2 {\mathcal T}$对称性的绝缘体，包括谷陈绝缘体;（ii）自旋或谷极化绝缘体;（iii）旋转$C_3$对称性破坏半金属，其无隙性受到莫尔平坦带拓扑结构的保护。我们发现，这些国家的相对稳定性可以调整弱应变，打破$C_3$旋转。这种半金属绝缘子和$C_2 {\mathcal T}$断路绝缘子都是通过弱应变来稳定的。这些基态可能与在电荷中性时看到的半金属和绝缘行为以及它们的观察的样品可变性有关。我们还比较了电荷中性附近的STM测量结果。
2021-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Strong interband interaction in the excitonic insulator phase of Ta$_2$NiSe$_5$
激子绝缘体（EI）在60年代被提出作为起源于纯电子相互作用的独特绝缘状态，但其材料实现一直难以捉摸，只有极少数材料候选者，并且只有有限的证据，例如输运性质的异常，带色散或光学跃迁。利用扫描隧道显微镜（STM）和光谱学（STS）研究了Ta $_2$ NiSe $_5$中低温相的实空间电子态，以原子级分辨率清晰地识别准粒子能隙以及强电子-空穴带重整化.这些结果与Ta $_2$ NiSe $_5$中的EI跃迁情况符合得很好.我们的空间分辨STS数据和理论计算进一步揭示了带边的轨道反转，这表明激子凝聚接近Bardeen-Cooper-Schrieffer制度。
2018-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Real space imaging of the metal - insulator phase separation in the band width controlled organic Mott system $κ$-(BEDT-TTF)$_{2}$Cu[N(CN)$_{2}$]Br
本文系统地研究了有机Mott体系$κ$ -（BEDT-TTF）$_{2}$ Cu[N（CN）$_{2}$ ]Br中宏观尺度上的电子相分离。利用同步辐射扫描微区红外光谱技术，获得了相分离的真实空间成像。相分离出现在Mott边界附近，并随着$κ$中取代比$x$的变化而改变其金属-绝缘体分数。（$h$ -BEDT-TTF）$_{1-x}$（$d$-BEDT-TTF）$_{x}$ ] $_{2}$ Cu[N（CN）$_{2}$ ]Br，其带宽由氢化BEDT-TTF分子之间的取代比$x$控制（$h$ -BEDT-TTF）和氘代的（$d$-BEDT-TTF）。在这类有机物中观察到的相分离现象被认为是强相关的电子相图的基础上与一级莫特转变。
2005-03-28 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Imaging orbital ferromagnetism in a moiré Chern insulator
莫尔平带系统中的电子可以自发地打破时间反演对称性，从而产生量子化的反常霍尔效应。在这里，我们使用超导量子干涉设备的图像杂散磁场在一个这样的系统组成的扭曲双层石墨烯对齐六方氮化硼。我们发现每个载流子有几个玻尔磁子的磁化，这表明磁性在本质上主要是轨道的。我们的测量揭示了一个很大的变化，在磁化的化学势扫过量子反常霍尔间隙符合预期贡献的手性边缘状态的轨道陈氏绝缘体的磁化。映射的空间演化的场驱动的磁反转，我们发现了一系列的可重复的微米级域的边界主机手征边缘状态。
2020-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Imaging the atomic-scale electronic states induced by a pair of hole dopants in Ca2CuO2Cl2 Mott insulator
我们使用扫描隧道显微镜观察原子尺度的电子态诱导的一对空穴掺杂剂在Ca 2 CuO 2 Cl 2母体莫特绝缘体的铜酸盐。我们发现当两种掺杂剂相互靠近时，光谱权重从高能Hubbard带向低能隙内态的转移在费米能级附近产生了一个宽峰和近V形带隙。峰值位置在4a0附近突然下降，然后几乎保持不变。的间隙状态表现出特有的空间分布取决于配置的两种掺杂剂相对于底层的铜晶格。这些结果为低能电子态的演化提供了新的思路。
2021-02-17 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
