Topological phase and edge states dependence of the RKKY interaction in zigzag silicene nanoribbon
我们提出了多功能材料的基础上的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）的相互作用在锯齿形硅烯纳米管（ZSNR）的半填充在面外电场的存在下。我们发现，拓扑相变中的带色散的ZSNR可以探测使用RKKY相互作用。我们发现，由于ZSNR的零能边缘态，当杂质位于Z字形边缘时，交换耦合显著增强，并且发现在拓扑绝缘体相中的相互作用强度远大于在能带绝缘体区时的相互作用强度.我们提出了一个模型来研究位于ZSNR的边缘上的两个磁性杂质的系统的相位，并发现对于不同的电场值，可能存在三种不同的磁性相位，螺旋，铁磁和反铁磁。硅烯中磁相的这种电可调谐性可以通过使用当前的实验技术来探索，并且可以在自旋电子学领域中感兴趣。
2016-08-03 cond-mat.mes-hall
Ground state of graphite ribbons with zigzag edges
研究了相互作用对锯齿形纳米石墨带基态的影响。在平均场近似下，我们发现有两种可能的相：超导（SC）相和激子绝缘体（EI）。这两个阶段由一阶转变点分开。在考虑到平均场解附近的低涨落后，SC相变为具有一个无带隙电荷模式的自旋液相。另一方面，EI相中的所有激发，特别是自旋激发，都是带隙的。
2002-12-10 cond-mat.mes-hall
Engineering Corner States from Two-Dimensional Topological Insulators
我们从理论上证明了在二维$\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体中通过引入面内塞曼场可以实现具有鲁棒角态的二阶拓扑绝缘体.塞曼场破坏了时间反演对称性，从而破坏了$\mathbb{Z}_2$拓扑相位。然而，它尊重一些晶体对称性，因此可以保护高阶拓扑相。以Kane-Mele模型为例，我们发现塞曼场会使锯齿形边界的自旋螺旋边缘态产生缺口，而在锯齿形边界的交叉处会产生与场取向无关的缺口内角态.我们进一步表明，角状态对平面外塞曼场，交错的亚晶格势，Rashba自旋轨道耦合，和蜂窝晶格的屈曲是强大的，使它们在实验上是可行的。类似的行为也可以在著名的Bernevig-Hughes-Zhang模型中找到。
2020-03-22 cond-mat.mes-hall
Visualizing 1D zigzag Wigner crystallization at domain walls in the Mott insulator TaS$_2$
在低载流子密度和强相关性的特定状态下，电子可以结晶成被称为维格纳晶体的电荷周期性排列。这种相位在一维（1D）中特别有趣，因为它们显示出各种电荷和自旋基态，这些基态可以在量子器件中作为自旋信息的高保真发射器。最近的理论研究表明，莫特绝缘体和其他平带系统中的强库仑相互作用，可能为维格纳晶化提供一个有吸引力的高温平台，但由于材料和器件的限制，实验实现已被证明是困难的。在这项工作中，我们使用扫描隧道显微镜在液氦温度下直接成像的莫特绝缘体，TaS $_2$的一维维格纳晶体的形成。TaS $_2$中的电荷密度波畴壁产生能带弯曲，并提供了一维低密度和强相互作用的理想条件。STM光谱图显示，一旦较低的哈伯德带穿过费米能，电荷就会重新排列以使库仑能最小化，形成一维维格纳晶体所预期的锯齿形图案。锯齿形电荷图案显示出特征噪声特征，其表示由隧穿电子引起的电荷或自旋波动，这对于这种更脆弱的凝聚态是预期的。通过大库仑能标与低电子密度相结合，在高几个数量级的温度下观察维格纳晶体，使TaS $_2$成为利用1D维格纳晶体中电荷和自旋序的有前途的系统。
2021-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Edge modes in zigzag and armchair ribbons of monolayer MoS$_2$
我们探索的电子结构，轨道特性和拓扑方面的单层MoS $_2$纳米粒子使用紧束缚（TB）和低能量（${\bm k}\cdot{\bm p} $）模型。我们在单层MoS $_2$的Z字形带中得到了一个中间带隙边缘模，它可以追溯到体能带结构的拓扑性质。单层MoS $_2$可以被认为是谷霍尔绝缘体。扶手椅边缘处的边界条件混合了边缘上的谷，并且在边缘模式中诱导了间隙。价带中的自旋-轨道耦合降低了体态的杂化。
2016-10-29 cond-mat.mes-hall
Transmission in graphene-topological insulator heterostructures
我们研究了三维时反不变拓扑绝缘体的拓扑表面态在石墨烯沉积于拓扑绝缘体表面时的散射。特别地，我们考虑了$_2$类拓扑绝缘体的（111）表面.我们提出了一个低能量模型的块状石墨烯-拓扑绝缘体异质结构，我们计算的传输概率在锯齿形和扶手椅边缘的沉积石墨烯，和通过石墨烯纳米势垒的电导，并表明其功能可以理解从反共振的传输概率。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall
Emerging topological bound states in Haldane model zigzag nanoribbons
研究Haldane模型锯齿形纳米带中的重入拓扑相，揭示局域于端部、抗在位无序的准零维带隙内束缚态，并通过Zak相位π跳变、低能质量反演及Jackiw-Rebbi机制加以解释。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall
Topological Magnon Insulator with a Kekule Bond Modulation
我们研究了二维铁磁蜂窝晶格中的Kekule耦合织构（KC）和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用）的综合效应。通过分析能隙闭合条件和体能带的反转，我们确定了系统表现为平凡或非平凡拓扑磁振子绝缘体的参数范围。我们发现四个拓扑相位的KC参数和强度。本文给出了具有扶手椅形和锯齿形边界的蜂窝晶格中磁振子的体-边对应。此外，我们发现Tamm-like边缘状态，由于内在的现场相互作用沿边界网站。我们的研究结果可能对低温下二维磁体中的磁振子输运性质具有重要意义。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall
Extrinsic higher-order topological corner states in AB-stacked transition-metal dichalcogenides
该研究理论预测AB堆叠双层过渡金属硫族化合物的层间耦合会诱导产生外在二阶拓扑相，揭示了源于不同锯齿型边缘端的两类边界阻碍角态，并分析了其拓扑本质及简并性。
2023-08-11 cond-mat.mes-hall
Transport through quantum spin Hall insulator/metal junctions in graphene ribbons
量子自旋霍尔绝缘体/金属界面形成在石墨烯带与内在的自旋轨道耦合通过选择性掺杂两个区域创建一个潜在的步骤。对于干净的石墨烯带，由于进入和离开边缘通道的正交性，拓扑边缘状态通过n-n或p-p结的传输是完美的，与带终止、宽度和电势阶跃参数无关。这是一个任意的晶体取向的带状和证明分析锯齿形和金属扶手椅边界条件的数值。在无序带中，左和右运动者之间的正交性通常被破坏，并发生后向散射。然而，通过增加带的宽度，即使在存在强边缘粗糙度的情况下，透射率也接近1。
2012-12-07 cond-mat.mes-hall
Bifurcation of the Edge-State Width in the Two-Dimensional Topological Insulator
我们研究了二维拓扑绝缘体中边缘态的性质。基于Kane-Mele模型，导出了锯齿形边界半无限蜂窝晶格中边态能量和边态有效宽度的耦合方程.结果表明，在一维布里渊区中，边缘态通过边缘态宽度的分叉并入体态的连续带。我们讨论了实验结果的影响，在单层或薄膜的拓扑绝缘体。
2013-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Edge states in a non-Hermitian topological crystalline insulator
拓扑系统中厄米性的破缺引起了一些有趣的现象，如例外拓扑和非厄米趋肤效应。在这项工作中，我们研究了一个非厄米拓扑晶体绝缘体坐在凯库勒调制的蜂窝晶格平衡的增益和损失。我们发现，gaplessness的拓扑边缘状态在非厄米特系统是不敏感的边缘几何形状下的增益和损失的强度适中，不像厄米特拓扑晶体绝缘体的情况下，依赖于边缘几何形状至关重要。我们专注于两种类型的增益和损耗配置，这是$PT$对称和$PT$ -不对称，分别。对于$PT$对称组态，厄米分子锯齿形带中拓扑边态的狄拉克点分裂成一对例外点。在厄米扶手椅终止带的边缘间隙消失和狄拉克点的形式，只要适度的增益和损耗是诱导。对于$PT$ -非对称结构，厄米扶手椅终止带的边态和体态的带隙同时闭合。
2022-02-02 cond-mat.mes-hall
Analytic Theory of Edge Modes in Topological Insulators
对正方形晶格上的拓扑绝缘体紧束缚模型，解析地导出了无隙边缘模的谱和波函数。特别注意的是，在热力学极限的边缘几何形状，如直（1，0）和锯齿形（1，1）的边缘的依赖。其关键技术是识别结合在有效一维（1D）模型中的边缘状态与沿边缘的动量相湮灭的算子。在（1，0）边，边模存在于一维布里渊区的中心或边界附近，这取决于体激发能隙的位置。在（1，1）边中，边模总是存在于中心和边界附近。然而，取决于系统参数，该模式在布里渊区的中间不存在。在这种情况下，边界附近的边缘模式的结合能是非常小的，约为总能量标度的$10^{-3}$。讨论了这种微小能量标度的起源。
2010-08-03 cond-mat.mes-hall
Möbius Graphene Strip as Topological Insulator
我们研究了锯齿形边缘的莫比乌斯石墨烯带的电子性质。我们发现这种石墨烯带表现为一种具有带隙体和坚固金属表面的拓扑绝缘体，由于其非平凡的空间拓扑结构，它具有一些特征，如边缘态的存在和非阿贝尔诱导的规范场.我们预测莫比乌斯石墨烯带的拓扑性质可以通过透射光谱中的相消干涉以及边缘态在一定扰动下的鲁棒性来实验显示。
2009-06-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topologically ordered zigzag nanoribbon: $e/2$ fractional edge charge, spin-charge separation, and ground state degeneracy
我们数值计算了具有显示$e/2$分数边缘电荷的中间带隙态的相互作用无序锯齿形石墨纳米带（ZGNR）的态密度（DOS）。计算的Hartree-Fock DOS是线性的临界无序强度的间隙消失。这意味着$I\propto V^2$的$I\mbox{-}V$曲线。因此，$I\mbox{-}V$曲线测量可以产生在相互作用的无序ZGNR中的分数电荷的证据。我们发现，即使是一个弱的无序势作为一个奇异的锯齿形边缘电子态的扰动，产生剧烈的变化，在能谱。自旋-电荷分离和分数电荷在边缘反铁磁性的重构中起着关键作用。我们的结果表明，相互作用无序ZGNR是一个拓扑有序的Mott-Anderson绝缘体。
2020-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Floquet topological insulators with hybrid edges
拓扑边缘态是指在破坏系统对称性的效应作用下，在周期性材料的边缘处形成的具有特定简并的模谱，如狄拉克点。特别是，在Floquet拓扑绝缘体单向边缘状态出现时，由于动态调制的基础晶格势的有效时间反演对称性的分裂。然而，这样的状态通常是报告某些简单的晶格终端，例如，在锯齿形或胡子的边缘蜂窝晶格。在这里，我们表明，非常规的拓扑边缘状态可能存在于Floquet绝缘体的螺旋波导阵列的基础上与混合边缘涉及交替曲折和扶手椅段，即使后者是长的。这种边缘状态出现在第一布里渊区的最大部分，并通过缺陷时显示拓扑保护。在混合边缘的拓扑状态持续存在的聚焦非线性的材料。我们的结果可以推广到其他类型的晶格和物理系统，他们解除了一些限制与晶格终端，可能不支持边缘状态，在没有影响打破系统的时间反转对称性和扩大的几何形状的多样性，其中拓扑绝缘体可以构建。
2022-12-10 cond-mat.mes-hall nlin.PS physics.optics
Chiral symmetry breaking and topological charge of graphene nanoribbons
本文研究了矩形石墨烯纳米带的边缘性质，发现尽管自洽Hartree-Fock场破坏了手性对称性，其仍作为对称保护拓扑绝缘体存在，并在不同掺杂条件下表现出由能隙项诱导的拓扑荷及近零能边缘模式。
2024-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Acoustic corner states in topological insulators with built-in Zeeman-like fields
高阶拓扑绝缘体（HOTI），如拓扑角态，是拓扑物理领域的一个热门研究课题。但很少有人发现HOTI与Z_2指数描述的一阶拓扑绝缘体之间的联系。然而，最近，一项提案声称，可以在HOTI和Z_2拓扑绝缘体之间建立一个重要的桥梁。在Z_2拓扑绝缘体中，当施加面内塞曼场时，可以诱导出角态，即HOTI的特征。这样的塞曼场可以通过铁磁邻近效应或磁性原子掺杂等方法产生，这显然涉及到实验的复杂性。在这里，我们表明，声子晶体，设计为一个双层的耦合声学腔，主机正是凯恩-梅勒模型与内置的面内塞曼场。我们观察到沿锯齿形边缘的螺旋边缘态是带隙的，并且在空间上位于样品拐角处的拐角态出现在带隙中，证实了塞曼场引起的效应。我们进一步证明了有趣的对比度特性的角状态在外部和内部的角在一个六边形的环形样品。
2020-08-14 cond-mat.mes-hall
Spatial structure of correlations around a quantum impurity at the edge of a two-dimensional topological insulator
我们精确计算了耦合到锯齿形硅纳米晶边缘的替代磁性杂质的零温实空间性质。使用Lanczos变换[Phys.Rev.B91，085101（2015）]和密度矩阵重整化群方法，我们获得了锡烯和锗烯的现实描述，包括体和边缘作为边界一维螺旋金属态。我们对替代杂质的研究结果表明，近藤态的发展以及杂质与金属边缘态电子自旋之间的自旋关联结构在很大程度上取决于杂质的位置.更具体地说，我们的真实空间分辨率使我们能够得出结论，杂质位于锯齿形边缘的波峰或波谷位置之间存在明显的区别。我们还观察到，正如预期的那样，由于新兴的Dzyaloshinskiii-Moriya与传导电子的相互作用，自旋相关是各向异性的，并且边缘从杂质和“蛇”或周围的圆散射。我们对近藤温度的估计表明，由于自旋轨道耦合的存在，有一个非常弱的增强。
2017-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Critical level-statistics for weakly disordered graphene
在二维空间中，无质量的狄拉克费米子在无序的情况下会出现混沌的能级统计。对于具有锯齿形边缘的弱无序石墨烯薄片，在狄拉克区域中获得的能级间距分布既不是混沌的（维格纳）也不是局部的（泊松），而是类似于安德森金属-绝缘体转变的临界点处的能级间距分布。有限石墨烯中的量子输运可以像拓扑绝缘体中一样通过临界边缘态发生，对于强无序，Dirac区域消失，石墨烯表现为普通的Anderson绝缘体。
2013-02-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Fast and slow edges in bilayer graphene nanoribbons: Tuning the transition from band- to Mott-insulator
我们发现，门控双层石墨烯锯齿形带具有快速和缓慢的边缘，其特征在于边缘状态的速度不同，由于不可忽略的下一个最近邻跳跃元素。通过玻色化和重整化群方法，我们发现慢边可以获得一个相当大的相互作用诱导的带隙，这是通过一个外部栅极电压V_{g}可调。与体材料中的栅感应能隙不同，相互作用感应能隙非单调地依赖于在位电势V。
2010-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Edge and Interfacial States in a 2D Topological Insulator:Bi(111) Bilayer on Bi$_{2}$Te$_{2}$Se
利用扫描隧道谱（STS）和第一性原理计算研究了二维拓扑绝缘体Bi（111）双层膜及其边缘的电子态.在解理的Bi $_{2}$ Te $_{2}$ Se晶体上外延生长了具有锯齿形边缘的有序双层膜和岛。计算表明，由于Bi和Bi $_{2}$ Te $_{2}$ Se之间的强相互作用，Bi双层膜的带隙关闭，形成了一个新的但很小的杂化带隙.尽管如此，拓扑性质的Bi双层和拓扑边缘状态被保存只有一个能量转移。边缘增强的局域态密度被STS清晰地识别和可视化，与计算结果吻合得很好。这可以是拓扑边缘态的符号，它对应于量子自旋霍尔态。Bi和Bi $_{2}$ Te $_{2}$ Se之间的界面态也在带隙区域内被识别。这种状态也表现出边缘调制，这是以前解释为拓扑边缘状态的证据[F。Yang等人，物理修订版信函109，016801（2012）]。
2014-04-09 cond-mat.mes-hall
Interference of Topologically Protected Edge States in Silicene Nanoribbons
硅烯是一种二维量子自旋霍尔绝缘体。我们从拓扑保护和两个边缘之间干涉的角度研究了硅烯纳米带的边缘通道。研究发现，扶手椅形和锯齿形边缘的螺旋边缘通道（HEC）的行为是完全不同的。HEC的穿透深度$ξ$与扶手椅边缘$ξ_{\rm arm} \sim \hbar v_\text{F}/ Δ$的自旋-轨道能隙成反比（$v_\text{F}$：费米速度，$Δ$：由于自旋-轨道相互作用而产生的能隙），而它保持与锯齿形边缘的晶格常数一样短。由于两个边缘态的干涉，扶手椅型纳米带中的零能态消失，而即使宽度$W$很窄，它们仍然保持在锯齿型纳米带中。对于扶手椅型纳米带，HEC的间隙$δ$表现为$Δ=0$的$δ\sim \hbar v_\text{F}/W$，以及$δ\sim Δ\exp[- W/ξ_{\rm arm}]$的$Δ\not=0$的$δ\sim Δ\exp[- W/ξ_{\rm arm}]$，而对于锯齿型纳米带，其基本上保持为零而与$Δ$无关。
2013-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photon dressed electronic states in topological insulators: Tunneling and conductance
研究了在圆偏振光作用下三维拓扑绝缘体的表面束缚态和二维拓扑绝缘体的边缘态.发现电子和光子之间的强耦合引起能隙以及独特的能量色散的修饰态，不同于石墨烯和传统的二维电子气（2DEG）。通过数值计算，研究了电子-光子相互作用、势垒高度和势垒宽度对电子隧穿pn结和拓扑绝缘体弹道电导的影响。一个临界能量的入射电子隧道完美地通过一个障碍的预测，电子表现为无质量的狄拉克类或大规模的薛定谔类粒子高于或低于这个阈值。此外，这些效果进行了比较，在锯齿形石墨烯纳米带和2DEG。两者的相似之处和差异进行了论证和解释。
2012-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
$\mathbb{Z}_2$ topological insulator analog for vortices in an interacting bosonic quantum fluid
光子和一般玻色子的$\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体不能严格实现，因为缺乏受保护的赝自旋。我们表明，所需的保护，可以提供一个相互作用的量子流体：量子涡旋的实空间拓扑激发。本文研究了在两个交错蜂窝晶格的量子谷霍尔系统的布里渊区的$Γ$点上的玻色-爱因斯坦凝聚体。我们证明了涡旋的缠绕数和大块布洛赫带的谷之间存在耦合。这导致手征涡旋传播的两个区域之间的锯齿形接口的倒交错，其中的绕组谷耦合提供真正的拓扑保护，防止反向散射，相反的非相互作用的哈密顿的界面状态。这种结构类似于量子涡旋的$\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体。
2017-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Topological Insulator Nanowires and Nanoribbons
最近的理论计算和光电子能谱测量表明，Bi 2Se 3是一种三维拓扑绝缘体，具有非简并自旋的导电表面态，在无耗散电子学和自旋电子学中有着广泛的应用.纳米拓扑绝缘体材料具有大的表面积体积比，可以表现出导电的表面态，是一种很有希望的器件候选材料。在这里，我们报告的高品质的单晶Bi 2Se 3纳米材料的合成和表征具有各种形态。Bi 2Se 3纳米线和纳米带的合成采用Au催化的气-液-固（VLS）机理。通过沿着线的轴向方向堆叠纳米片来形成表现出粗糙表面的纳米线。纳米带沿[11-20]方向生长，具有矩形横截面，并具有多种形貌，包括准一维，片状，锯齿形和锯齿形。扫描隧道显微镜（STM）研究纳米带显示原子级光滑的表面，约1 nm的台阶边缘，表明单一的Se-Bi-Se-Bi-Se五层。STM测量揭示了一个蜂窝状的原子晶格，这表明STM针尖不仅耦合到顶部的Se原子层，而且耦合到下面的Bi原子层，这开辟了研究不同原子轨道对拓扑表面态的贡献的可能性。一个单一的nanoriginal设备（四端电阻和霍尔电阻）的运输测量显示出很大的希望nanoribbons作为候选人研究拓扑表面状态。
2009-12-27 cond-mat.mes-hall
Role of the edges in a quasicrystalline Haldane model
研究了准晶体高阶拓扑绝缘体中边在确定拓扑相特征中的作用。我们考虑了一个由两个具有相反陈数和$30^\circ$扭曲的堆叠的Halflion模型组成的特定模型，其结构在晶体学上与石墨烯准晶的结构等价。我们发现，当考虑不同的边时，高阶拓扑绝缘体的低能谱中的能隙打开发生在不同的能量处。至关重要的是，须键似乎是必要的差距出现接近电荷中性点。在锯齿形边缘的更现实的情况下，间隙在电子和空穴扇区中对称地打开，远离零能量。我们解释我们的发现，通过检查的边缘带的去耦双层，在准周期性的近似。
2022-10-06 cond-mat.mes-hall
Effective Hamiltonian for protected edge states in graphene
拓扑绝缘体中的边缘态在布里渊区中关于一个时反不变动量$Λ$对称地分散，在$Λ$处具有受保护的简并。通常，TI通过一个或多个拓扑不变量的值与普通绝缘体区分开，所述拓扑不变量需要分析跨越BZ的体能带结构。基于紧束缚哈密顿量关于BZ边缘的时间反演不变$M$点的泰勒展开，我们提出了一种有效的石墨烯电子态的双带哈密顿量.这个哈密顿量提供了一个忠实的描述的保护边缘状态的锯齿形和扶手椅带，虽然BZ的概念是不是这样一个有效的模型的一部分。我们表明，边缘状态是由带反转在倒易和真实的空间，这允许一个选择$Λ$的边缘状态，而不影响批量光谱。
2017-03-28 cond-mat.mes-hall
Edge magnetism impact on electrical conductance and thermoelectric properties of graphenelike nanoribbons
窄的准二维纳米结构中的边缘态在很大程度上决定了它们的电学、热电和磁学性质。非磁性边缘状态可能经常导致拓扑绝缘体型行为。然而，当锯齿形边缘是磁性的并且时间反演对称性被破坏时，另一种情况出现。在这项工作中，我们报告的电子能带结构修改，电导和热电性能的窄锯齿形纳米带与自发磁化的边缘。基于Kane-Mele- Hubbard紧束缚模型的理论研究表明，对于硅烯、锗烯和锡烯，当能量接近电中性点时，其Seebeck系数和热电功率因子都得到了显著的增强。环周栅压提高了具有反平行磁化锯齿边的基态能带的自旋简并度，使电导显著自旋极化。同时栅电压也影响热电性能。如果声子热导充分降低，上述纳米带的估计室温品质因数可以超过3的值。
2017-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Proximity Effects in Graphene Nanoribbon Heterostructures
拓扑绝缘体（TI）是一种在其与普通绝缘体的界面上具有强手性导电态的块状绝缘体。近年来，人们对TI基异质结构进行了大量的研究，其中传统的邻近效应引起了许多奇异的物理现象。在这里，我们建立了潜在的存在“拓扑邻近效应”的拓扑石墨烯纳米颗粒（GNR）和正常的GNR的接口。具体而言，我们表明，拓扑边缘状态的位置表现出多功能的可调性作为界面取向的函数，以及在正常GNR的界面耦合和自旋轨道耦合的强度。对于锯齿形和有胡须的GNR，拓扑边缘状态可以被调整为在正常带的界面或外边缘处。对于扶手椅型GNR，拓扑边缘状态的潜在位置可以进一步丰富为在正常带的边缘处或正常带内、在界面处或潜入拓扑GNR中。我们还讨论了潜在的实验实现预测的拓扑邻近效应，这可能为整合TI和石墨烯在未来器件应用中的突出功能铺平道路。
2013-12-26 cond-mat.mes-hall
Soliton fractional charge of disordered graphene nanoribbon
我们研究了半填充相互作用无序锯齿形石墨烯纳米带的隙边态性质。我们发现中能隙态可以呈现1/2的量子化分数电荷。这些间隙边缘状态可以用拓扑扭结来表示，它们的位置概率分布在具有不同手性的相对锯齿形边缘之间。此外，有许多自旋分裂的间隙边缘状态，类似于莫特-安德森绝缘体中的状态。
2019-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Optimizing Topological Switching in Confined 2D-Xene Nanoribbons via Finite-Size Effects
在拓扑电子学的蓝图中，拓扑绝缘体材料中的边缘态传输可以通过采用栅极诱导的拓扑量子相变来控制。在这里，通过研究的电子性质的宽度依赖性，它被推断出的xenag-xene纳米带是有前途的材料拓扑电子学与显示器的独特的物理特性与本征能带拓扑结构和有限尺寸效应的栅极诱导的拓扑开关。首先，由于在原始情况下与本征能带拓扑驱动的能量零模式交织，即使在超窄带中具有有限的边缘间重叠，Xenag-Xene纳米带中的自旋过滤手性边缘状态也保持无间隙并且被保护免受后向散射，即，二维量子自旋霍尔材料变成一维拓扑金属。其次，主要是由于宽度和动量依赖的可调谐性的栅极感应边缘间耦合，之间的无间隙和带隙边缘状态的切换所需的阈值电压随着宽度的减小而减小，没有任何基本的下限。第三，当半导体-Xene纳米带的宽度小于临界极限时，可以在不需要体带隙闭合和重新打开的情况下实现边缘态之间的拓扑切换。这主要是由于体带谱上的量子限制效应，其随着宽度的减小而增加非平凡的体带隙。这种受保护的无带隙边缘状态的存在和伴随着体带隙的增强的阈值电压的降低推翻了在标准场效应晶体管分析中利用窄隙和宽沟道材料来降低阈值电压的一般智慧，并且为低电压拓扑器件铺平了道路。
2022-03-06 cond-mat.mes-hall
Structure-imposed electronic topology in cove-edged graphene nanoribbons
在凹边锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR-C）中，每个长度单位的一个末端CH基团在每个锯齿形边缘上被去除，形成控制其电子结构的凹的规则图案。基于明确表征ZGNR-C原子结构的三个结构参数，我们提出了一个分类其电子状态的方案，即，如果它们是金属、拓扑绝缘体或普通半导体，对于所有可能的宽度N、单位长度a和在两个边缘b处的凹位置偏移，从而显示直接的结构-电子结构关系。我们还提出了一个经验公式来估计的带隙的半导体带的N，a，和b。最后，我们确定了所有几何上可能的带状终端，并提供规则来构建具有明确电子结构的ZGNR-C。
2022-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Metamaterials based on polariton rings
陈省身绝缘体相出现在二维阵列的极化激元环的时间反演对称性被打破，由于应用的平面外磁场。塞曼分裂与自旋轨道耦合的光子模拟（TE-TM分裂）的相互作用导致了合成U（1）规范场的出现和拓扑非平凡谱隙的打开。这导致类似于在量子霍尔效应中形成的那些的拓扑保护的手性边缘状态的开始。在一维锯齿形排列的极化激元环中，形成了类似于Su-Schriller Heeger（SSH）模型的边缘态。
2018-06-18 cond-mat.mes-hall
Realization of a one-dimensional topological insulator in ultrathin germanene nanoribbons
本研究制备表征锯齿形锗烯纳米带阵列，探明二维拓扑的宽度极限，在超薄纳米带中发现受对称保护的末端态，首次实现强自旋轨道耦合的一维拓扑绝缘体，为相关研究提供平台。
2024-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bound States in Second-order Topological Graphitic Structures
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
本文提出通过工程zigzag边的位置和连接，设计出二维石墨结构中的四类拓扑结构，揭示不同拓扑类交界处出现保护的无质量角动量束缚态，并通过调节域壁平滑度产生额外的有质量束缚态。
2026-05-11 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.comp-ph
Electronic Structure of the Dark Surface of the Weak Topological Insulator Bi14Rh3I9
化合物Bi 14 Rh 3 I 9由金属间化合物[（Bi 4 Rh）3 I]2+和绝缘层[Bi 2 I 8]2-的离子堆叠组成，并且已被鉴定为弱拓扑绝缘体。扫描隧道显微镜揭示了强大的边缘状态在所有步骤的阳离子层的边缘作为拓扑指纹。然而，发现这些边缘状态低于费米能级0.25 eV，这是传输实验的障碍。在这里，我们解决这个障碍，通过比较扫描隧道光谱和角度分辨光电子能谱的密度泛函板计算的结果。我们表明，n型掺杂的金属间化合物层本质上是由极性表面，以及筛选对散装。相比之下，阴离子“间隔物”层在费米能级处显示出间隙，在表面上和在本体中，即，由于碘解吸，它不是表面掺杂的。屏蔽良好的表面偶极子意味着，一个掩埋的边缘状态，可能已经低于一个单一的间隔层，位于费米能级。因此，由间隔层覆盖的多层台阶可以提供对拓扑边缘状态的输运性质的访问。此外，我们发现一个横向电子调制的拓扑非平凡的表面层，这是追溯到与底层的锯齿形链结构的间隔层的耦合。
2016-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unbalanced edge modes and topological phase transition in gated trilayer graphene
当通过施加层间电势差打开体隙时，由手性堆叠的三层石墨烯承载的无隙边缘模式显示独特的特征。我们表明，三层石墨烯与半整数谷霍尔电导率导致不平衡的边缘模式在相反的锯齿形边界，从而在一个自然的谷电流极化。这种不寻常的特性在Rashba自旋轨道耦合的存在下得以保留，该耦合将门控三层石墨烯转变为具有奇数个螺旋边缘模式对的${Z}_2$拓扑绝缘体。
2012-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice symmetry assisted second order topological superconductors and Majorana patterns
提出了一种基于二维拓扑绝缘体（2DTI）的具有角点Majorana零模的晶格对称辅助二阶拓扑超导体（MZM）的实现方法。晶格对称性可以自然地导致边缘态沿着不同方向与面内磁场和常规s波配对的各向异性耦合，从而导致单个MZM位于各种晶格图案的拐角处。特别是，我们专注于与D $_{3d}$晶格对称性的2DTI，并发现不同类型的间隙开口的边缘状态沿扶手椅和锯齿形边缘在很宽的参数范围。因此，单个MZM存在于锯齿形边缘和扶手椅形边缘之间的拐角处，并且对弱晶格对称性破缺具有鲁棒性。我们建议实现这样的角落MZMs在各种多边形图案，如三角形和四边形。通过在面内磁场作用下构建Majorana Y结，进一步展示了它们在构建Majorana网络方面的潜力。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Edge-dependent topology in Kekulé lattices
物质的拓扑态是稳健的量子相，其特征在于绝缘体中的传播或局部边缘态。拓扑边界态可以通过各种机制触发，例如通过强自旋-轨道耦合。在这种情况下，拓扑状态的存在不依赖于材料的终止。另一方面，拓扑相也可以发生在没有自旋轨道耦合的系统中，例如拓扑晶体绝缘体。在这些系统中，保护机制源于晶体的对称性。在这里，我们表明，拓扑晶体绝缘体具有相同的体积，不同的边缘几何形状可以导致拓扑或平凡的状态。我们人工设计并研究了纳米级的二维电子二聚蜂窝结构，称为Kekulé晶格。通过使用扫描隧道显微镜的尖端以原子精度定位排斥性散射体（一氧化碳分子），Cu（111）的表面电子被限制在这种几何形状中。我们的实验和理论表明，对于相同的散装，分子锯齿形和部分胡须的边缘导致拓扑或平凡的状态在相反的参数范围内，从而揭示了拓扑结构和边缘终止之间的微妙联系。我们的研究结果揭示了拓扑状态的性质，并可能是有用的未来操纵这些国家，设计阀门或其他更复杂的设备的目的。
2019-06-21 cond-mat.mes-hall
Versatile Large-Area Custom-Feature van der Waals Epitaxy of Topological Insulators
随着拓扑绝缘体（TI）应用研究的重点不断发展，合成大面积TI薄膜用于实际器件应用的需求占据了中心舞台。然而，为高质量TI化合物构建可扩展和适应性强的工艺仍然是一个挑战。为此，一个通用的范德瓦尔斯外延（vdWE）的定制功能铋碲硫化物TI的生长和制造过程中，实现了通过选择性的区域的结晶和修改的表面自由能云母。TI特征在大的单晶三角域中外延生长，表现出扶手椅或锯齿形结晶边缘与底层云母晶格高度取向，并且仅两个优选的域取向在$180^\circ$处镜像。生长特征厚度依赖于横向尺寸和洁净区的边界观察，半经验的两个物种的表面迁移模型与强大的估计生长参数和阐明选择性区域表面改性的作用所解释的。在室温下，拓扑表面态贡献了高达60%的器件电导，表明具有优异的电子质量。高产量的微制造和具有容易改变的前体和衬底组合的适应性vdWE生长机制，提供了工艺的多功能性，以实现任意形状和阵列的晶体TI合成，适合于与从快速原型到可扩展制造的工艺轻松集成。
2017-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Topological edge states of massless fermion with non-quantized and zero Berry phases
研究$α$-${T}_3$晶格中无质量Dirac费米子的体-边界对应关系，通过幺正变换揭示零Berry相下边缘态的拓扑起源，发现能带闭合不伴随拓扑相变。
2024-06-25 cond-mat.mes-hall
Engineering Majorana corner modes from two-dimensional hexagonal crystals
二阶拓扑绝缘体可以由具有强自旋轨道耦合和面内塞曼场的二维材料来设计。在超导体附近，拓扑超导相可以在二维材料中诱导，其在两个锯齿形边缘之间的相交处具有Majorana角模。采用六方晶格中的两种紧束缚模型，即每个晶格位置上的$p_{z}$或$p_{x,y}$轨道，设计了二维拓扑超导材料。在这两个模型中，诱导二阶拓扑超导体的条件需要两个子晶格中的面内塞曼场或超导体配对参数的非均匀值。第二种模型的有限尺寸效应比第一种模型的有限尺寸效应弱。
2022-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Realization of Z$_2$ topological photonic insulators made from multilayer transition metal dichalcogenides
University of Sheffield（谢菲尔德大学）；University of York（约克大学）
本研究利用多层WS₂的优异光学与加工特性，制备出拓扑自旋霍尔光子晶格，验证了近红外光子带隙与畴界单向传播特性，为层状材料基纳米光子器件研究开辟新路径。
2024-07-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interplay between Haldane and modified Haldane models in $α$-$T_{3}$ lattice: Band structures, phase diagrams and edge states
该研究分析α-T₃晶格中Haldane与修正Haldane模型的耦合，通过能带、Chern数相图和锯齿边缘态揭示三类拓扑相及其随α的演化。
2023-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Solitons in Square-root Graphene Nanoribbons Controlled by Electric Fields
本研究提出一类含四个锯齿链段的镜面对称石墨烯纳米带，其拓扑相可由外电场调控，通过合成pzc-GNR并结合第一性原理计算验证了能带反转特性，实现了电场可控的拓扑孤子态，为拓扑量子器件研发提供新途径。
2024-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Out-of-plane spin polarization of edge currents in Chern insulator with Rashba spin-orbit interaction
研究了在Haldane-Rashba相互作用下蜂窝晶格中边缘电流的非零Chern数和面外自旋极化的变化。这种相互作用打破了时间反演对称性，由于在站点I和II原子的电流回路造成的Haldom相位，也占Rashba型自旋轨道相互作用。Rashba自旋-轨道相互作用增加了Dirac点的数目，并且通过调节非零Haldron相位的在位势可以产生带接触现象。利用Pontryagin缠绕数和数值Berry曲率方法，我们发现在正和负Haldle相位下，Chern数模式分别为$\{+2, -1, 0\}$和$\{-2, +1, 0\}$.非零的陈氏数称为陈氏绝缘相。我们发现，在两个的Halfonite相和现场电位的变化导致的位置-I和位置-II原子的体自旋极化的取向的变化。有趣的是，在一个曲折的边缘，这自然有一个外边缘和站点-II原子在相对的外边缘，边缘状态的自旋极化近似服从散装自旋极化的性质，无论陈数的变化。此外，即使当陈数从$+2$变为$-1$（或从$-2$变为$+1$）时，通过调整在位势的强度，边缘态的自旋极化的符号仍然存在。Haldane-Rashba系统中自旋极化的这种近似体-边对应在自旋电子学中将发挥重要作用，因为它使我们能够控制单个陈氏绝缘相中自旋极化的取向。
2016-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental observation of edge-dependent quantum pseudospin Hall effect
量子自旋霍尔（QSH）绝缘体的螺旋边态由于时间反演对称性的拓扑保护而特别稳定，这是一个传统的观点。在这里，我们报告的第一个实验观察到的边缘依赖的量子（伪）自旋霍尔效应采用两个凯库勒电路与分子锯齿形和部分胡子的边缘，其中的手性的循环电流在单位电池模仿电子自旋。我们观察到螺旋翻转的拓扑间隙模式出现在相反的参数区域的两个边缘的几何形状。实验结果被解释在单位单元中定义的镜像绕组数，其中的选择完全取决于边缘形状。我们的工作加深了对边界效应对QSH相的理解，并为研究电路中自旋相关的拓扑物理铺平了道路。
2021-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Topological Protection in non-Hermitian Haldane Honeycomb Lattices
近年来，非厄米系统中的拓扑现象已成为光子学和凝聚态领域的一个研究热点。特别是，在非厄米特晶格中观察拓扑保护边缘状态的可能性引发了对这种状态持续存在的系统的深入研究。在这里，我们提出了第一个研究的拓扑边缘状态的出现在二维Haldron晶格表现出平衡的增益和损失。在最近的研究与其他陈省身绝缘体模型，我们表明，边缘状态可以观察到所谓的破$\mathcal{P}\mathcal{T}$对称相，也就是说，当增益-损耗平衡系统的哈密顿量的频谱是不完全真实的。更重要的是，我们发现，这种拓扑保护的边缘状态出现的晶格边界，即锯齿形，胡须或扶手椅无关。
2020-03-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tuning Transport Properties of Topological Edge States of Bi(111) Bilayer Film by Edge Adsorption
基于第一性原理和紧束缚计算，我们报道了Z字形Bi（111）纳米晶的H边吸附对拓扑边态输运性质的显著调控.随着狄拉克点从布里渊区边界向布里渊区中心移动，费米速度增加了一个数量级，使得狄拉克态的实空间分布离域化了两倍.这些有趣的变化被解释为边缘H原子的轨道过滤效应，其去除了边缘Bi原子的$p$轨道的某些成分，从而重塑了拓扑边缘状态。此外，还对狄拉克态的自旋织构进行了修正，引入了有效哈密顿量来描述狄拉克态的自旋织构。我们的研究结果不仅是基本的利益，但也有实际意义的潜在应用的拓扑绝缘体。
2014-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-polarized Quantum Anomalous Hall and Topological Metal Phase in Rashba induced pseudospin-1 lattice
该研究探究交错电势与磁化下Rashba诱导赝自旋1 Dice晶格的拓扑相变，发现两类独特相变并经多种计算验证，为二维赝自旋1系统拓扑相研究和反手性边缘态探索提供新平台。
2025-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualizing topological edge states of single and double bilayer Bi supported on multibilayer Bi(111) films
独立的单双层Bi（111）是一种边缘态沿其周边传播的二维拓扑绝缘体。在实验上给出了层间耦合的情况下，Bi（111）薄膜的拓扑性质以及支撑衬底对最顶层Bi双层的影响仍然存在争议。本文结合扫描隧道显微镜和第一性原理计算，系统地研究了NbSe 2衬底上生长的Bi（111）薄膜的电学性质。两种类型的非磁性边缘结构，即，传统的Z字形边缘和2 × 1重构边缘交替地共存于单个双层岛的边界处，其拓扑边缘状态表现出显著不同的能量和空间分布。无论Bi（111）薄膜的底层厚度如何，在单层和双层Bi岛的边缘处都持续可见突出的边缘状态。我们提供了一个解释所观察到的边缘状态，验证了与第一性原理计算的拓扑起源。本文澄清了长期以来关于Bi（111）薄膜拓扑结构的争论，并揭示了通过边缘修饰的拓扑边缘态的可调谐性。
2018-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Explicit derivation of the chiral and (generic) helical edge states for the Kane-Mele model: Closed expressions for the wave function, dispersion relation, and spin rotation
本文通过微扰方法将Kane-Mele模型锯齿形边界边缘态映射为有效双链梯形模型，解析推导出螺旋边缘态的波函数、色散关系及Rashba耦合下的自旋转动闭合表达式，并与数值结果高度吻合。
2022-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Topological phase transition in an all-optical exciton-polariton lattice
拓扑绝缘体是一类电子材料，其表现出对扰动和无序免疫的鲁棒边缘状态。这个概念已经成功地应用于光子学，在那里开发了拓扑非平凡波导和拓扑激光器。然而，在一个给定的光子系统中的拓扑特性的探索是有限的，一个制造的样品，没有灵活性，重新配置的结构原位。在这里，我们展示了一个全光学实现的轨道Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型中的微腔激子极化激元系统，其中腔光子与激子在GaAs量子阱中杂交。通过对非共振激光激发的整形，我们全光学地诱导出激子极化激元的锯齿形势，并直接测量了玻色凝聚非线性区域中极化激元晶格的本征谱和拓扑边缘态.此外，利用光诱导晶格的可调谐性，我们修改了位间隧穿，实现了到平凡态的拓扑相变。我们的研究结果开辟了一条道路，研究拓扑相变的需求，在完全可重构的混合光子系统，不需要复杂的样品工程。
2021-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
