Hermitian chiral boundary states in non-Hermitian topological insulators
没有宇称时间对称性的非厄米系统的本征能一般是复数。在这里，我们证明了在一定条件下，不具有宇称时间对称性的高维（二维和三维）非厄米拓扑绝缘体的手征边界态可以是具有实本征能量的厄米边界态。我们的方法允许人们从非厄米的二维陈氏绝缘体和三维二阶拓扑绝缘体中分别构造厄米手征边缘态和铰链态。这样的埃尔米特手性边界通道具有完美的传输系数（量化值），并且对紊乱是鲁棒的。此外，非厄米拓扑绝缘体可以经历拓扑安德森绝缘体转变，从拓扑平凡的非厄米金属或绝缘体到具有有限无序的量子化传输系数的拓扑安德森绝缘体。
2021-12-16 cond-mat.mes-hall
Synthesizing Weyl semimetals in weak topological insulator and topological crystalline insulator multilayers
我们提出了一种不同的路线，时间反演不变Weyl半金属采用多层异质结构，包括普通的“平凡”绝缘体和非平凡绝缘体与\textit{pairs}的保护狄拉克锥的表面上。我们认为这两种情况下的弱拓扑绝缘体，表面狄拉克锥被钉扎到时间反演不变动量，和拓扑晶体绝缘体与unpinned表面狄拉克锥。对于这两种实现，我们解释现象学如何建议建设导致外尔半金属相的出现。我们进一步制定有效的低能量模型，我们证明了存在的半金属相与四个孤立的外尔点。最后，我们讨论了如何提出的设计可以实现实验与国家的最先进的技术。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall
Algebraic and Geometric Mean Density of States in Topological Anderson Insulators
无序系统的代数平均态密度和几何平均态密度可以揭示电子局域化的性质。为了更好地理解二维无序拓扑相，我们计算了无序Bernevig-Hughes-Zhang模型的态密度。拓扑相位的特点是由一个完美的量子化的导电平台，进行螺旋边缘状态，在一个双端设置。在无序的存在下，拓扑相的主体是带绝缘体或安德森绝缘体。它们都可以保护边缘态不受后向散射的影响。根据代数平均态密度与几何平均态密度的比值，明确区分了拓扑相是拓扑带绝缘体还是拓扑Anderson绝缘体。计算表明，拓扑安德森绝缘体可以诱导从一个拓扑平凡的带绝缘体或拓扑非平凡的带绝缘体的无序。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall
Z2 invariant protected bound states in topological insulators
本文给出了拓扑绝缘体中存在空穴或空位时的修正Dirac方程的精确解，证明了空位可以在拓扑绝缘体的带隙中引入束缚态.它们的产生是由于时间反转不变绝缘体的Z_2分类，因此也像量子自旋霍尔效应中的边缘态和三维拓扑绝缘体中的表面态一样受到拓扑保护。在拓扑绝缘体中，带隙束缚态与边缘态或表面态的共存表明，缺陷可能通过系统边界附近的附加束缚态影响拓扑绝缘体的输运性质.
2010-10-08 cond-mat.mes-hall
Axion Electrodynamics in Topological Insulators for beginners
讲义：介绍和讨论轴子电动力学的基础知识，并应用于计算位于普通绝缘体-拓扑绝缘体界面附近的电荷（或磁）产生的图像。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall
Thin film of a topological insulator as a spin Hall insulator
利用Kubo公式研究了拓扑绝缘体薄膜表面态的自旋电导。膜的不同面之间的杂化在狄拉克点处打开了一个间隙。我们发现，在带隙区自旋电导率仍然是有限的。在带隙附近的无带隙区，自旋电导率增强。这些发现使得拓扑绝缘体薄膜成为自旋电子学应用的有前途的材料。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall
Topological non-symmorphic crystalline insulators
在这项工作中，我们确定了一类新的Z2拓扑绝缘体保护的非对称晶体对称性，被称为“拓扑非对称晶体绝缘体”。我们构造了一个具有非对称空间群pmg的具体紧束缚模型，并通过计算拓扑表面态和定义Z2拓扑不变量来证实该模型的拓扑性质.基于投影表示理论，我们扩展我们的讨论，以其他非对称空间群，允许主机拓扑非对称晶体绝缘体。
2013-08-21 cond-mat.mes-hall
Topological Crystalline Insulator Nanostructures
拓扑晶体绝缘体是表面态受晶体对称性而非时间反演对称性保护的拓扑绝缘体。与第一代三维拓扑绝缘体如Bi 2Se 3和Bi 2 Te 3类似，拓扑晶体绝缘体也具有具有奇异电子性质的表面态，如自旋-动量锁定和狄拉克色散。迄今为止实验验证的拓扑晶体绝缘体是SnTe、Pb 1-xSnxSe和Pb 1-xSnxTe。由于拓扑保护来自晶体对称性，因此磁性杂质或面内磁场不会在拓扑晶体绝缘体中的表面态中打开能隙。此外，因为它们是立方结构而不是层状结构，所以分支结构或与其他材料的强耦合以获得大的邻近效应是可能的，这对于层状Bi 2Se 3和Bi 2 Te 3是困难的。因此，可以追求在三维拓扑绝缘体中无法实现的附加基本现象。在这篇综述中，拓扑晶体绝缘体SnTe纳米结构将被讨论。为了比较，将覆盖基于SnTe薄膜的实验结果。拓扑晶体绝缘体的表面态性质将简要讨论。
2014-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hopf Insulators and Their Topologically Protected Surface States
三维（3D）拓扑绝缘体通常需要通过某些类型的对称性而不是假定的$U(1)$电荷守恒来保护。一个特殊的例外是霍普夫绝缘体，它是由整数霍普夫指数表征的3D拓扑绝缘体。为了证明Hopf绝缘体的存在性和物理相关性，我们构造了一类紧束缚模型哈密顿量，它实现了所有具有任意整数Hopf指数的Hopf绝缘体.这些霍普夫绝缘体相位拓扑保护的表面状态，我们数值证明了这些拓扑保护状态下的鲁棒性一般随机扰动没有任何对称性以外的$U(1)$电荷守恒是隐含在所有种类的拓扑绝缘体。
2013-11-18 cond-mat.mes-hall
Non-Hermitian non-Abelian topological insulators with $PT$ symmetry
研究了一类保持$PT$对称性的非厄米非阿贝尔拓扑绝缘体，其中非厄米项表示非互易跳跃。随着它的增加，在完全平带模型中发生了从实线带隙拓扑绝缘体到虚线带隙拓扑绝缘体的自发$PT$对称破缺跃迁。通过引入能带弯曲项，我们实现了两个相变，其中金属相出现在上述两个拓扑绝缘体相之间。本文讨论了非厄米非阿贝尔拓扑绝缘体的电路实现。我们发现，自发$PT$对称性破缺以及边缘态很好地观察到的阻抗共振。
2021-07-19 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
Topological insulators and higher-order topological insulators from gauge-invariant 1D lines
在这篇手稿中，我们研究了对称性和拓扑结构之间的相互作用，重点是二维/三维拓扑绝缘体和高阶拓扑绝缘体的$Z_2$拓扑指数。我们表明，在存在的两重旋转对称或镜像对称，规范不变量可以定义为任意一维线的布里渊区。这些一维物理量为计算拓扑绝缘体的$Z_2$指数提供了新的途径。与通用设置相比，其中$Z_2$索引通常涉及具有全局定义的平滑量规的布里渊区中的2D平面，该1D方法仅涉及布里渊区中的一些1D线，而不需要全局量规。这种简化的方法可以用于任何具有双重晶体对称性的时间反演不变绝缘体，可以在32个点群中的30个中找到。此外，这个一维量可以进一步推广到高阶拓扑绝缘体来计算磁电极化$P_3$。
2020-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Insulators,Weyl Semimetals and Topological Superconductors A Transport View
电子带根据其拓扑结构进行分类。我们计算了电子能带的连接和曲率，并表明物理性质是由拓扑不变量决定的，这相当于零模的存在。我们将这种方法应用于拓扑绝缘体和拓扑超导体。
2016-10-23 cond-mat.mes-hall
Three dimensional two-band Floquet topological insulator with $Z_2$ index
提出了一类三维双带Floquet拓扑绝缘体，它是由二维Floquet拓扑绝缘体和$Z$拓扑指数构成的.结果表明，三维双带Floquet拓扑绝缘体具有一个$Z_2$拓扑指数，其值可以通过数值计算或通过使用与绕组数的关系获得。然而，三维$Z_2$ Floquet拓扑绝缘体的分类不能归因于稳定同伦群。因此，它是Floquet拓扑绝缘体的K理论分类之外的一个例子。我们还分析了三维$Z_2$ Floquet拓扑绝缘体的边模，发现边模个数的奇偶性反映了体$Z_2$指数.
2019-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Hybrid-order topological insulators in a phononic crystal
拓扑相，包括传统的一阶和高阶拓扑绝缘体和半金属，已经成为凝聚态物理和材料科学领域的一个热门话题。通常，一个拓扑绝缘体的特征在于一个固定的顺序拓扑不变量，并表现出相关的体边界对应。在这里，我们实现了一种新型的拓扑绝缘体的双层声子晶体，同时主机的一阶和二阶拓扑，这里称为混合阶拓扑绝缘体。一维无带隙螺旋边态和零维角态共存于同一系统中。这种新的混合阶拓扑相位可能在拓扑声学器件中产生新的应用。
2020-12-29 cond-mat.mes-hall
Electric field driven quantum phase transition between band insulator and topological insulator
我们从理论上证明了电场可以驱动CdTe/HgCdTe/CdTe量子阱中的能带绝缘体到拓扑绝缘体的量子相变。数值结果表明，电场可以作为开关来开启或关闭拓扑绝缘体相，温度对不同栅压和组分的相图有显著影响。我们的理论结果为我们提供了一种有效的方法来操纵碲化汞量子阱的量子相位。
2009-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Large unidirectional spin Hall and Rashba-Edelstein magnetoresistance in topological insulator/magnetic insulator heterostructures
由于其独特的对称性，单向自旋霍尔和Rashba-Edelstein磁阻（USRMR）是非常重要的基本和实际的利益，特别是在读取磁化状态的两端自旋轨道转矩开关存储器和逻辑器件的上下文中。最近的研究表明，拓扑绝缘体可以提高USRMR幅度。然而，迄今为止在此上下文中研究的拓扑绝缘体器件配置，即铁磁金属/拓扑绝缘体双层和磁性掺杂的拓扑绝缘体，分别受到金属层的电流分流和低居里温度的影响。在这里，我们报告了一种新的材料类别-磁性绝缘体/拓扑绝缘体双层异质结构中的大USRMR。这样的结构表现出USRMR是大约一个数量级大于迄今为止在全金属Ta/Co双层中报道的最高值。我们还演示了电流诱导的磁化切换辅助的奥斯特场，和电读出的USRMR，作为一个原型存储器设备。
2018-06-24 cond-mat.mes-hall
The hybrid-order topology of weak topological insulators
我们考虑弱拓扑绝缘体的双重旋转对称周围的黑暗的方向，并表明，这些系统可以被赋予的拓扑晶体结构的高阶拓扑绝缘体的旋转对称性保护。这些混合阶弱拓扑绝缘体在所有表面上显示表面狄拉克锥。平移对称性破缺扰动间隙的狄拉克锥的侧表面留下异常螺旋铰链模式。我们还证明了这种拓扑相的存在是由于量子自旋霍尔绝缘体的一个隐藏的晶体拓扑不变量，既不能通过对称性指标，也不能使用威尔逊圈不变量。考虑到最小的对称性要求，我们预计我们的研究结果可以适用于大量的弱拓扑绝缘体。
2020-08-03 cond-mat.mes-hall
Higher-Order Topological Insulator on a Martini Lattice and Its Square Root Descendant
平方根拓扑绝缘体的概念最近被推广到高阶拓扑绝缘体。在二维平方根高阶拓扑绝缘体中，带隙角态的出现继承自高阶拓扑的平方哈密顿量。在本文中，我们提出的马提尼晶格模型作为一个具体的例子，高阶拓扑绝缘体。此外，我们还提出了一种基于martini模型的平方根高阶拓扑绝缘体。具体地说，我们提出的蜂窝晶格模型与双位装饰，其平方哈密顿量由两个马提尼晶格模型，实现了平方根高阶拓扑绝缘体。我们表明，对于这两种模型，在间隙角态出现在有限的能量，它们是由非平凡的散装$\mathbb{Z}_3$拓扑不变量。
2023-02-22 cond-mat.mes-hall
Classification of interacting electronic topological insulators in three dimensions
凝聚态物理中一个基本的开放问题是如何在强电子相互作用的存在下修改传统和拓扑带绝缘体之间的二分法。我们发现，有6个新的电子拓扑绝缘体，没有非相互作用的对应物。与先前已知的带状绝缘体相结合，这些产生总共8个拓扑上不同的相。两种新的拓扑绝缘体具有简单的物理描述，即莫特绝缘体，其中电子自旋形成熟悉的拓扑带绝缘体的自旋类似物。其余的是作为这两个“拓扑顺磁体”和拓扑带绝缘体的组合。我们证明了这8个相构成了所有可能相互作用的拓扑绝缘体的一个完整列表，并按Z_2^3群结构分类。实验签名也讨论了这些阶段。
2013-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Gate-tunable anomalous Hall effect in stacked van der Waals ferromagnetic insulator - topological insulator heterostructures
新的拓扑相，如量子反常霍尔绝缘体（QAHI）或轴子绝缘体的搜索，激发了不同的方案，将磁性引入拓扑绝缘体。一种方案是在拓扑绝缘体中引入铁磁掺杂剂。然而，这通常是具有挑战性的，并且需要仔细设计的生长/异质结构或相对较低的温度来观察QAHI，这是由于诸如铁磁掺杂剂增加的无序等问题。另一个有前途的方案是利用磁性绝缘体的磁邻近效应来磁化拓扑绝缘体。迄今为止，这些异质结构中的大多数是通过诸如分子束外延和金属有机化学气相沉积的生长技术合成的。由于生长条件和晶格失配的差异，这些不容易适用于允许混合和匹配许多可用的铁磁和拓扑绝缘体。在这里，我们证明了磁性邻近效应仍然可以通过干燥转移的剥离微米大小的薄片的范德华拓扑绝缘体和磁性绝缘体材料（BiSbTeSe 2/Cr2 Ge 2 Te 6）组装在堆叠的异质结构中获得，证明了在一个异常的霍尔效应（AHE）的观察。此外，当通过静电门控控制载流子密度时，由这些异质结构制成的器件可以允许AHE的调制。这些结果表明，磁性范德华材料的简单机械转移提供了另一种可能的途径，磁化拓扑绝缘体的磁邻近效应，一个关键的一步，进一步实现新的拓扑相，如QAHI和轴子绝缘体。
2022-06-27 cond-mat.mes-hall
Topological insulators on a Mobius Strip
研究了不可定向黎曼曲面Mobius带上的二维Chern绝缘体和自旋Hall绝缘体，其中通常的带结构拓扑不变量没有定义。我们表明，虽然流动模式的边缘电流可以检测的莫比乌斯带的扭曲的情况下，陈绝缘体，它不能这样做，自旋霍尔绝缘体。
2011-07-07 cond-mat.mes-hall
The topological Anderson insulator phase in the Kane-Mele model
有人提出，在拓扑平凡的碲化汞/碲化镉（HgTe/CdTe）量子阱中加入无序可以诱导跃迁到拓扑非平凡态。由此产生的状态被称为拓扑安德森绝缘体，并在Bernevig-Hughes-Zhang模型的计算机模拟中发现。在这里，我们表明，拓扑安德森绝缘体是一个更普遍的现象，也出现在蜂窝晶格上的拓扑绝缘体的凯恩-梅勒模型。我们数值研究了相关参数的相互作用，并建立了拓扑安德森绝缘体存在的参数范围。一个交错的亚晶格势原来是一个必要的条件，过渡到拓扑安德森绝缘体。对于足够弱的无序，计算的基础上的最低阶玻恩近似定量再现的数值数据。因此，我们的研究结果大大增加了拓扑安德森绝缘体相的候选材料的数量。
2016-04-06 cond-mat.mes-hall
Bulk-boundary correspondence of topological insulators from their Green's functions
拓扑绝缘体是一种无相互作用的、带隙的费米子系统，具有无隙的边界激发。它们的特点是拓扑不变量，可以用许多不同的方式来写，包括格林函数。在这里，我们表明，存在的边缘状态直接遵循的存在的拓扑不变量的格林函数，所有10类拓扑绝缘体在所有的空间维度。我们还表明，由此产生的边缘状态的特点是由自己的拓扑不变量，其值等于体绝缘体的拓扑不变量。这可以用于测试给定的模型哈密顿量是否可以描述拓扑绝缘体的边缘。最后，我们观察到，这里讨论的结果同样适用于相互作用的拓扑绝缘体，有一定的修改。
2011-08-25 cond-mat.mes-hall
Dirac-Electrons-Mediated Magnetic Proximity Effect in Topological Insulator / Magnetic Insulator Heterostructures
在拓扑绝缘体/磁性绝缘体异质结构中实现无耗散手征边缘电流的可能性是基于界面处的磁性邻近交换耦合由拓扑绝缘体的狄拉克表面态支配的条件。本文报道了用极化中子反射计观察到的体绝缘拓扑绝缘体（Bi $_{0.2}$ Sb $_{0.8}$）$_{2}$ Te $_{3}$ /磁性绝缘体EuS异质结构中的狄拉克电子介导的磁邻近效应。我们能够通过施加电背栅来将拓扑绝缘体的费米能级调谐到接近电荷中性点来最大化邻近感生磁性。基于抗磁屏蔽的唯象模型被发展来解释在高载流子密度下被抑制的邻近感生磁性。我们的工作为利用拓扑绝缘体/磁性绝缘体异质界面的磁邻近效应进行低功率自旋电子学应用铺平了道路。
2017-06-02 cond-mat.mes-hall
Embedded Topological Insulators
我们提出了一个推广的自由费米子拓扑绝缘体，是由不同维度的拓扑子系统。我们特别关注非零余维的拓扑子系统嵌入在一个平凡的绝缘环境。一个通用的程序来隔离和分类这样的嵌入式拓扑绝缘体，我们提出了三个代表性的例子，在不同的尺寸和对称类。此外，我们证明了与具体的例子，周期性嵌入的拓扑绝缘体的存在下，否则平凡的分类系统可以导致拓扑非平凡的物理现象的晶体缺陷，即，新颖的拓扑表面/边缘模式在堆垛层错和部分边缘位错。
2018-02-19 cond-mat.mes-hall
Non-uniform Spatial Distribution of Spin Polarization in Topological Insulator (Bi2Te3) Surface
通过对Bi 2 Te3拓扑绝缘体表面的微反射差光谱图像的广泛研究，我们发现了第一个明确的实验证据，表明在拓扑绝缘体表面存在非均匀的自旋极化空间分布（自旋畴）。这些自旋畴在不同的温度下，在外部磁场中，并且可以由电流驱动。迄今为止，拓扑绝缘体中的这种表面自旋畴从未被任何理论预言过。
2014-12-14 cond-mat.mes-hall
Massive Dirac surface states in topological insulator/magnetic insulator heterostructures
拓扑绝缘体是一种新的物质状态，具有体隙和由时间反演对称性保护的鲁棒无隙表面态。当时间反演对称性破缺时，系统的表面态会产生能隙，从而引起系统对电磁场的拓扑响应--拓扑磁电效应。本文研究了由拓扑绝缘体和磁性绝缘体构成的异质结构中拓扑表面态的行为。几个兼容的磁性结构和拓扑绝缘体${\rm Bi_2Se_3}, {\rm Bi_2Se_3}, {\rm Sb_2Te_3}$的晶格匹配相对较好的磁性绝缘体被确定，最好的候选材料被发现是MnSe，一个反铁磁绝缘体。我们对${\rm Bi_2Se_3/MnSe}$超晶格进行了第一性原理计算，得到了表面态能带结构。与MnSe的磁交换耦合在表面态引起$\sim$ 54 meV的间隙。此外，我们还通过调节Mn离子与TI表面的距离来研究交换耦合的距离依赖性。
2012-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological switch between second-order topological insulators and topological crystalline insulators
研究了二阶拓扑绝缘体（SOTI）和拓扑晶体绝缘体（TCI）之间的拓扑开关。SOTI和TCI都受到镜像对称性和反演对称性的保护，为此我们定义了相同类型的体拓扑数。我们以正方形晶格上的正方形纳米盘和三角形晶格上的六边形纳米盘为例。当平行于其中一个螺旋边缘引入面内磁场时，系统变成TCI。沿边缘的电导以电导量子$e^2/h$为单位为1。当面内场旋转时，电导随着边缘态的带隙打开而减小。当它与对角线正交时，两个拓扑角态出现在它的顶点上，系统成为一个SOTI。当它变得平行于另一个边缘时，系统再次变成TCI，并且沿着原始边缘的电导变为0，但是沿着新的边缘变为1。这可以用作拓扑电路改变开关的基础。或者，该装置可以用作传感器，以10 nm的分辨率测量样品表面上的局部磁化。
2018-06-08 cond-mat.mes-hall
Marginal topological properties of graphene: a comparison with topological insulators
石墨烯体系和拓扑绝缘体的电子结构具有密切相关的特征，如量子化的Berry相和零能边缘态。这些类比的原因是，在这两个系统中有两个相关的轨道带，它们产生伪自旋自由度，并且，不太明显的是，石墨烯中的谷自由度与拓扑绝缘体中的电子自旋之间存在对应关系。尽管有相似之处，也有几个重要的区别，无论是体积拓扑性质和它们的影响的边缘状态-主要是由于谷和自旋之间的根本区别。考虑到它们独特的能带结构特征，带隙石墨烯系统应该被适当地表征为边缘拓扑绝缘体，区别于普通绝缘体或真正的拓扑绝缘体。
2012-08-20 cond-mat.mes-hall
A study on the surface states of a topological insulator: Bi2Se3
本文利用第一性原理对拓扑绝缘体Bi_2Se_3的表面态进行了初步研究
2012-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electronic and Topological Properties of a Topological Insulator Thin Film Sandwiched between Ferromagnetic Insulators
本文研究夹在两层铁磁绝缘体之间并受栅极电压调控的拓扑绝缘体薄膜，利用格林函数方法计算其自旋极化、反常霍尔效应和磁电阻，并证明通过调节栅压和磁化可实现向反常量子霍尔态的拓扑转变。
2023-09-16 cond-mat.mes-hall
Inverse participation ratio and localization in topological insulator phase transitions
由逆参与比（IPR）测量的哈密顿本征函数的波动可以表征发生在2D狄拉克材料（如硅烯）中的拓扑带绝缘体跃迁，硅烯与石墨烯是同构的，但具有较强的自旋轨道相互作用。利用IPR的单调特性，作为垂直电场（提供可调带隙）的函数，我们定义了拓扑绝缘体和带绝缘体相的拓扑量子数。
2016-10-12 cond-mat.mes-hall
Reflection symmetric second-order topological insulators and superconductors
二阶拓扑绝缘体是晶体绝缘体，具有带隙的本体和带隙的晶界，但是在两个边界的交叉处具有拓扑保护的无隙状态。在没有进一步空间对称性的情况下，Altland-Zirnbauer的十个对称类中有五个允许在二维和三维中存在这种二阶拓扑绝缘体。我们表明，反射对称性可以用来系统地产生二阶拓扑绝缘体和超导体的例子，虽然拓扑保护状态的角落（在二维）或晶体边缘（在三维）继续存在，如果反射对称性被打破。具有破缺时间反转对称性的三维二阶拓扑绝缘体的霍尔电导以$e^2/h$为单位量子化。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Supercurrent Reversal in Two-Dimensional Topological Insulators
计算了外加磁场作用下二维拓扑绝缘体上的超导电流。当窄的二维拓扑绝缘体的边缘态杂化时，外部磁场可以关闭杂化能隙，从而驱动拓扑绝缘体从绝缘体到半金属态的量子相变。我们发现超导电流在量子相变处的符号反转揭示了拓扑绝缘体通过约瑟夫森效应的本征性质。
2015-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
High-order topological insulators from high-dimensional Chern insulators
拓扑绝缘体是一种新的物质状态，它们有一个共同的功能：：它们的光谱带与非局部整数值指数相关，通常通过量子化的体现象和鲁棒的边界效应来表现。在这项工作中，我们证明了使用降维，高阶拓扑绝缘体的后代从一个手性半金属在更高的维度。具体来说，我们分析了祖先四维陈省身绝缘体的限制，它成为手征和二维二阶拓扑绝缘体的关系。相应地，量子化的电荷积累在角落的2D后代获得和相关的拓扑指数-第一和第二陈数-的祖先模型。我们的方法提供了高阶拓扑绝缘体和拓扑泵的边界状态之间的连接-后者是高维陈省身绝缘体的动态实现。
2019-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Topological Insulators
本文回顾拓扑绝缘体的发现历史，阐述其Z2拓扑定义，并介绍扩展拓扑态、代表性材料、合成与实验验证方法，以及拓扑超导、马约拉纳零模和量子反常霍尔效应等衍生现象。
2023-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coupled-layer description of topological crystalline insulators
我们引入一个耦合层结构来描述三维拓扑晶体绝缘体的反射对称性保护。我们的方法使用堆叠的弱耦合二维陈氏绝缘体，以产生拓扑晶体绝缘体在一个更高的维度，可调的表面狄拉克锥的数量和位置。作为我们的形式主义的应用，我们转向拓扑晶体绝缘体SnTe的简化模型，显示其保护的表面状态可以使用耦合层结构来描述。
2016-09-25 cond-mat.mes-hall
Higher-order topological insulators and semimetals on the breathing Kagome and pyrochlore lattices
$d$维中的二阶拓扑绝缘体是没有$d-1$维拓扑边界态但具有$d-2$维拓扑边界态的绝缘体。它是传统拓扑绝缘体概念的扩展。高阶拓扑绝缘体已经在正方形和立方晶格中进行了研究。在本文中，我们推广到呼吸Kagome和烧绿石晶格。首先，我们在呼吸Kagome晶格上构造了一个二阶拓扑绝缘体。三个拓扑边界状态出现在三角形的角上，在每个角上实现1/3的分数电荷。其次，我们在呼吸烧绿石晶格上构造了一个三阶拓扑绝缘体。四面体的四个角上出现四个拓扑边界态，每个角上有1/4分数电荷。这些高阶拓扑绝缘体的特征是量子化的极化，它构成了体拓扑指数。最后，我们研究了一个二阶拓扑半金属通过堆叠呼吸Kagome晶格。
2018-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Statistical Topological Insulators
我们定义了一类绝缘体的无隙表面状态保护本地化由于无序合奏的统计特性，即由于合奏的不变性在一定的对称性。我们表明，这些绝缘体是拓扑的，并保护由$\mathbb{Z}_2$不变。最后，我们证明了每一个拓扑绝缘体产生了无限多类的统计拓扑绝缘体在更高的维度。我们的结论得到了数值模拟的证实。
2014-04-22 cond-mat.mes-hall
Transport Properties of Topological Insulators Films and Nanowires
近几年来，人们对拓扑绝缘体的研究和认识发展迅速。本文在简要总结了拓扑绝缘体的发展历史后，重点介绍了拓扑绝缘体薄膜和纳米线输运实验的最新进展。一些量子现象，包括弱反局域化，Aharonov玻姆效应和Shubnikov de Haas振荡，在这些纳米结构中观察到的描述。此外，超导邻近效应的电子输运证据，以及在拓扑绝缘体/超导体混合结构的异常电阻增强包括在内。
2013-05-28 cond-mat.mes-hall
Higher-order topological Anderson insulators in quasicrystals
无序对周期系统高阶拓扑相的影响引起了人们的广泛关注。然而，在非周期系统，如准晶系统，无序和高阶拓扑结构之间的相互作用仍然不清楚。本文研究了二维Amman-Beenker镶嵌准晶晶格中无序对两种二阶拓扑绝缘体的影响，包括准晶四极绝缘体和改进的量子自旋霍尔绝缘体.我们证明了高阶拓扑绝缘体在两种模型中对弱无序都是鲁棒的。更引人注目的是，在两个模型中，在一定的无序强度区域发现了无序诱导的高阶拓扑绝缘体，称为高阶拓扑安德森绝缘体。我们的论文扩展了无序和高阶拓扑结构之间的相互作用的研究准晶系统。
2021-12-13 cond-mat.mes-hall
Topological Order Parameters for Interacting Topological Insulators
我们提出了一个相互作用拓扑绝缘体的拓扑序参量，用相互作用系统的全格林函数表示。我们证明了它对于时反不变的拓扑绝缘体是精确量子化的，并且可以通过拓扑磁电效应进行实验测量。这个拓扑序参量可以应用于相互作用和无序系统，并用于确定它们的相图。
2010-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Classification of Topological Insulators and Superconductors
提出了一种拓扑绝缘体和超导体的详尽分类方案。拓扑绝缘体（超导体）的关键性质是在拓扑平凡状态和拓扑非平凡状态之间的界面/边界处出现无间隙自由度。我们的方法包括在减少的问题分类拓扑绝缘体（超导体）在d空间维度的问题，安德森局域化在（d-1）维边界的系统。我们发现，在每个空间维度上，恰好有五种不同的拓扑绝缘体（超导体）。给定的拓扑绝缘体（超导体）内的不同拓扑扇区可以用整数绕组数或Z_2量来标记。五种拓扑绝缘体之一是d=2的“量子自旋霍尔”（或：Z_2拓扑）绝缘体，以及它在d=3维中的推广。对于每个维度d，五个拓扑绝缘体对应于十多年前由Altland和Zirnbauer在无序系统的上下文中引入的哈密顿算子的十个通用对称类中的五个的某个子集（其概括了三个众所周知的“Wigner-Dyson”对称类）。
2009-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Axion Insulator State in a Ferromagnet/Topological Insulator/Antiferromagnet Heterostructure
我们建议使用铁磁绝缘体MnBi_2Se_4/Bi_2Se_3/反铁磁绝缘体Mn_2Bi_2Se_5异质结构来实现轴子绝缘体态。重要的是，这种异质结构中的轴子绝缘体状态仅取决于铁磁绝缘体的磁化强度，因此可以在宽范围的外部磁场中观察到。使用密度泛函计算和模型哈密顿模拟，我们发现，顶部和底部表面有相反的半量子霍尔电导，与一个相当大的全球自旋间隙为5.1毫电子伏开放的拓扑表面状态的Bi 2Se 3。我们的工作提供了一个新的策略，通过使用范德瓦尔斯反铁磁绝缘体以及三维拓扑绝缘体的轴子绝缘体的搜索。
2018-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetically Controllable Topological Quantum Phase Transitions in Antiferromagnetic Topological Insulator MnBi$_2$Te$_4$
近年来，反铁磁拓扑绝缘体（TI）MnBi $_2$ Te $_4$的发现引发了人们对新的磁拓扑物理的探索。基于第一性原理计算，我们发现磁性取向和有序度的改变不仅显著影响了MnBi $_2$ Te $_4$中的材料对称性和轨道杂化，而且导致了新的磁性拓扑相的变化.因此，我们预测了一系列不寻常的拓扑量子相变，是磁性可控的材料，包括相变从AFM TI到AFM镜拓扑晶体绝缘体，从II型到I型拓扑Weyl半金属，从轴子绝缘体到陈绝缘体。这些发现为磁性拓扑材料的未来研究和应用开辟了新的机会。
2019-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunneling magnetoresistance devices based on topological insulators: Ferromagnet/insulator/topological-insulator junctions employing Bi$_{2}$Se$_{3}$
本文从理论上研究了三维拓扑绝缘体Bi $_{2}$ Se $_{3}$的隧穿磁电阻（TMR）器件。基于Bi $_{2}$ Se $_{3}$的现实紧束缚模型进行理论计算。我们研究了利用Bi $_{2}$ Se $_{3}$的表面态的三维器件，以及利用薄Bi $_{2}$ Se $_{3}$条的边缘态的二维器件。我们证明了Bi $_{2}$ Se $_{3}$的材料性质允许在室温下的TMR比为1000%的量级。分析公式推导出，允许在这些设备中实现的TMR比的快速估计。该装置可用于测量自旋极化的拓扑表面状态作为替代自旋ARPES。与基于磁性隧道结的TMR器件不同，本器件避免使用其磁化需要被钉扎的第二铁磁电极。
2014-09-24 cond-mat.mes-hall
Bulk-boundary correspondence in three dimensional topological insulators
讨论了三维无相互作用拓扑绝缘体的体拓扑不变量与表面态谱的关系。通过研究特定的模型，并考虑一般的边界条件的电子波函数在晶体表面上，我们表明，使用实验技术，探测表面状态，只有强拓扑和平凡的绝缘相可以区分;后者的状态被等效为一个弱的拓扑绝缘体。在强拓扑绝缘体中，只有表面态数目的{ \it宇称}，而不是表面态数目本身，对时反不变边界扰动是鲁棒的。我们的研究结果表明，$\z$定义的体积边界对应，兼容的$\z$分类的拓扑绝缘体。
2011-08-10 cond-mat.mes-hall
Using Topological Insulator Proximity to Generate Perfectly Conducting Channels in Materials without Topological Protection
我们表明，混合结构的拓扑绝缘体和材料没有拓扑保护可以用来创建完美的导电通道托管在非拓扑部分。这些态继承了拓扑绝缘体附近的拓扑保护，但由于它们的扩展特性，对时间反演对称性破缺更脆弱。我们探讨他们的形成在模型混合系统的能带结构，以及现实的异质结构，涉及碲化汞/碲化镉为基础的二维拓扑绝缘体。使用数值量子输运计算的碲化汞/碲化镉材料系统，我们提出了两个实验设置，允许检测的诱导完美的导电通道，无论是在本地化和扩散制度，通过磁电导和散粒噪声。
2014-02-05 cond-mat.mes-hall
Topological magnetic dipolar interaction and non-local electric magnetization control in topological insulator heterostructures
在拓扑绝缘体中预测的磁电效应使得结合磁性材料和这种绝缘体的异质结构成为自旋电子学应用的有希望的候选者。在这里，我们从理论上考虑的设置，表现出两个良好分离的界面之间的拓扑绝缘体和铁磁绝缘体。我们发现，有一个拓扑磁偶极-偶极相互作用源于长程库仑相互作用。我们解析推导出在两个接口的磁化动力学，并讨论如何可以应用到非本地的远程耦合诱导形成的磁性纹理在一个接口通过适当的门控其他接口。
2016-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Induced spin texture in semiconductor/topological insulator heterostructures
我们发现，半导体薄膜可以获得一个非平凡的自旋织构由于邻近效应诱导的拓扑绝缘体。该效应源于与拓扑表面态的耦合，即使绝缘体被掺杂也存在。我们提出了一种半导体/拓扑绝缘体异质结构作为一种设备，允许测量界面特性和探测未补偿样品的表面状态。我们还发现，拓扑绝缘体表面模式可以显着拓宽和移动的存在下，金属接触。
2011-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Cubic Topological Kondo Insulators
目前的近藤绝缘体理论采用的是传导电子与源自四方晶体环境的局部Kramers双峰的相互作用，但所有的近藤绝缘体都是立方的。在这里，我们发展了一个立方拓扑近藤绝缘体的理论，涉及自旋四重态与导电海的相互作用。自旋四重态极大地增加了强拓扑绝缘体的电势，从图中完全消除了弱拓扑相。我们证明了立方近藤绝缘体中的相关拓扑行为只能存在于布里渊区中较低对称性的X或M点处，从而导致了具有重准粒子的三个狄拉克锥。
2013-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Disorder-induced metal-insulator transitions in three-dimensional topological insulators and superconductors
我们讨论了三维空间中无序对时反不变拓扑绝缘体和超导体的影响。对于辛（AII）对称类的三维拓扑绝缘体，利用转移矩阵方法计算了在无序和质量项存在下的相图，该质量项驱动平凡相和拓扑绝缘体相之间的转变.数值是由场论分析补充（大-$N_f$展开，其中$N_f$是谷或狄拉克锥的数量），从中我们得到的相关长度指数，和几个异常尺寸在一个非平凡的临界点分离金属相和狄拉克半金属。一个类似的场论的方法是在对称类AIII，CI和DIII的无序驱动的转变。对于这三个对称类，拓扑超导体的特点是整数拓扑不变的，一个互补的描述给出的非线性西格玛模型补充的拓扑项，这是一个三维模拟的Pruisken项的整数量子霍尔效应。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall
