Site-Specific Contributions to the Band Inversion in a Topological Crystalline Insulator
在拓扑晶体绝缘体（TCI）中，体价带和导带的反转是观察表面金属态的必要条件。Pb $_{1-x}$ Sn $_x$ Te的固溶体已被证明是TCI，其中带反转作为与Sn合金化时带隙演变的结果而发生。这种带反转的起源仍然不清楚。本文通过核磁共振（NMR）和输运测量研究了$p$型Pb $_{1-x}$ Sn $_x$ Te系列（其中$x$ = 0、0.35、0.60和1.00）中Sn插入PbTe基质的作用。$^{207}$ Pb、$^{119}$ Sn和$^{125}$ Te的线形、自旋-晶格弛豫速率和奈特位移提供了电子能带结构的位点特异性表征。这种探测的电子能带结构表明，带反转是不受晶格畸变，但有关的空间电子不均匀性所形成的Sn纳入到PbTe矩阵。强相对论效应被认为是负责的带反转，无论载流子类型和浓度，提出了一种新的解释与组合物的带隙演变。的NMR参数的温度依赖性揭示了一个负的温度系数的SnTe和PbTe的正系数的直接带隙。
2015-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bulk-edge and bulk-hinge correspondence in inversion-symmetric insulators
我们证明了一类三维反演对称高阶拓扑绝缘体（HOTI）的平板在A类中是二维陈氏绝缘体，而在AII类中是二维$Z_2$拓扑绝缘体.我们通过考虑沿平面切割三维反演对称HOTI的过程证明了这一点，并研究了切割过程中的谱流。我们表明，$Z_4$指标，这表明在类A和AII的三维反演对称HOTI，是直接相关的$Z_2$指标，为相应的二维板块与反演对称，即陈数奇偶校验和$Z_2$拓扑不变量，分别为类A和AII。无间隙铰链状态的存在是从板系统与其边缘状态之间的传统体积-边缘对应来理解的。此外，我们还表明，频谱流分析导致另一个证明的散装边缘对应的一维和二维反演对称绝缘体。
2019-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Precise determination of critical points of topological phase transitions via shift current in two-dimensional inversion asymmetric insulators
临界点的精确确定是提取各种相变临界性质的基础。我们确定，对于二维反演非对称绝缘体，有和没有时间反转对称，拓扑相变发生时，所有非零分量的带边位移电流张量将扭转其符号以奇异的方式，无论什么现实值的温度。带边位移电流张量的这种显著的符号反转行为可以用来精确地确定各种拓扑相变的临界点，即使是温度驱动的相变。我们建议用具体的材料来检验我们的预测。
2018-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ta2NiSe5: a candidate topological excitonic insulator with multiple band inversions
基于密度泛函理论研究了准一维激子绝缘体Ta 2 NiSe 5的正交相和单斜相的电子结构和拓扑性质.与以前研究的许多拓扑绝缘体中费米能级上的单宇称或能带反转不同，Ta 2NiSe 5的两相中存在多宇称和能带反转，有或没有自旋-轨道耦合，导致更复杂和拓扑非平凡的电子结构。还得到了低温单斜相的狄拉克锥型表面态。在本文中，我们证明了Ta 2NiSe 5是一个有前途的候选人作为一个三维拓扑激子绝缘体。
2022-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional band structure of LaSb and CeSb:Absence of band inversion
我们对拓扑绝缘体候选材料LaSb和CeSb进行了角分辨光电子能谱（ARPES）研究。使用软X射线光子，我们已经准确地确定了三维体能带结构，并揭示了在布里渊区角落的带反转-实现拓扑绝缘体相的先决条件-是在LaSb和CeSb都不存在。此外，与用软X射线光子获得的ARPES数据不同，发现用真空紫外（VUV）光子获得的数据遭受显著的$k_z$展宽。这些结果表明，LaSb和CeSb是拓扑平凡的半金属，和不寻常的Dirac-cone类状态观察到的真空紫外光子的拓扑起源。
2017-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport evidence of robust topological surface state in BiTeCl single crystals, the first strong inversion asymmetric topological insulator
三维（3D）拓扑绝缘体（TI）是量子物质的新形式，其特征在于其绝缘体态和奇异的金属表面态，其承载螺旋狄拉克费米子1 -2。最近，BiTeCl，极性半导体之一，已被角分辨光电子能谱发现是第一个强反转非对称拓扑绝缘体（SIATI）。与先前发现的具有反转对称性的3D TI相比，SIATI有望表现出新颖的拓扑现象，包括晶体表面依赖的拓扑表面态、本征拓扑pn结以及热电和拓扑磁电效应3。在这里，我们报告的强大的拓扑表面状态的SIATI BiTeCl通过观察Shubnikov-de Haas（SdH）振荡，表现出的费米面和π Berry相位的2D性质的第一个运输证据。在B处观察到拓扑表面态的n = 1朗道量子化。费米能级仅比狄拉克点高58.8 meV，有效质量为0.055me，迁移率为4490 cm ~ 2·s ~（-1）。我们的研究结果将为未来其他新拓扑现象的输运探索和强反转非对称拓扑绝缘体的潜在应用铺平道路。
2014-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Double band inversion in the topological phase transition of Ge1-xSnx alloys
我们利用第一性原理模拟和虚晶近似揭示了Ge_（1-x）Sn_x合金中独特的双带反转和拓扑相变。波函数宇称、空间电荷分布和表面态谱分析表明，Ge_（1-x）Sn_x的能带反转是由第一价带传递的。随着系统由Ge向α-Sn的演化，导带下移，并与第一、第二价带连续反转。第一个能带反转使系统非平凡，而第二个不改变系统的拓扑不变量。这两种能带反转都产生了跨越各个反转带隙的表面模，但只有上部带隙中的表面模与张应变α-Sn的非平凡性质有关。
2021-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for topological band inversion of the phase change material Ge2Sb2Te5
利用角分辨光电子能谱研究了在Si（111）衬底上外延生长的亚稳立方相的三元相变材料Ge_2Sb_2 Te_5。观察到的上部体价带在费米能级E_F以下0.3 eV的γ线处有一个最小值，在γ线周围有一个圆形的费米等高线，其色散直径为0.27-0.36 Δ μ ^-1。这与立方相彼得罗夫堆积序列的密度泛函理论计算一致，立方相表现出拓扑表面状态。拓扑平凡的立方KH堆叠在γ处显示出价带最大值，这与先前对六方稳定相的所有计算一致，对于平凡的Z_2拓扑不变量nu_0，在γ处显示出价带最大值，而对于非平凡的nu_0，远离γ。扫描隧道谱显示在E_F附近的带隙为0.4eV。
2013-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac electron behavior and NMR evidence for topological band inversion in ZrTe5
本文报道了拓扑量子材料ZrTe $_5$的$^{125}$ Te核磁共振测量结果。自旋-晶格弛豫结果表明，随着温度的升高，ZrTe $_5$的拓扑结构由弱拓扑绝缘体向强拓扑绝缘体转变，并与$T$有关.电子结构计算证实了这种顺序，与已经提出的相反。NMR结果表明，在我们的晶体中，在Lifshitz转变温度$T_c=85$ K处发生无隙狄拉克半金属态。我们证明，在$T_c$的NMR位移的变化也提供了直接的证据，带反转时发生的拓扑相变。
2019-10-16 cond-mat.mtrl-sci
The d-p band-inversion topological insulator in bismuth-based skutterudites
方钴矿是近年来引起人们极大兴趣的一类笼状晶体材料，它是重费米子超导、激子介导超导态和Weyl费米子等异常现象的孕育地。在这里，我们预测了一个新的拓扑绝缘体在铋基方钴矿，其中涉及的拓扑带反转过程中的能带是d-和p-轨道，这是不同于通常的拓扑绝缘体，例如在Bi 2 Se 3和Bi Te I中，涉及的拓扑带反转过程中的能带只有p-轨道。由于大d电子态的存在，这种拓扑绝缘体中的电子相互作用比其他传统拓扑绝缘体中的强得多。通过结合能计算、声子模式分析和有限温度分子动力学模拟验证了新材料的稳定性。这种新材料可以为器件提供接近零电阻率的信号电流，有望在自旋电子学器件中得到应用。
2014-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Momentum-inversion symmetry breaking on the Fermi surface of magnetic topological insulators
磁性拓扑绝缘体（MnBi $_2$ Te $_4$）（Bi $_2$ Te $_3$）$_n$被预期表现出磁能隙，而最近的光谱研究没有观察到它们。因此，地球表面的磁性仍在争论之中。在这项工作中，我们提出了另一个对称性标准来探测表面磁性。由于同时存在时间反演的自旋破缺和反转的自旋破缺，我们证明了表面能带结构违反了动量反转对称性，如果相应的表面态与表面磁性强耦合，则费米表面将出现三重而不是六重旋转对称性.对于（0001）面上的表面带，这种动量反转对称性破坏沿$Γ-K$方向是显著的。
2022-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Two different topological insulator phases in NaBaBi
通过打破三维狄拉克金属Na $_3$ Bi的反转对称性，我们使用$ab~initio$计算在已知化合物NaBaBi中实现了拓扑绝缘体（TI）相。出现两个不同的TI阶段：一个相是由于Bi $p$和Na $s$带之间的带反转，而另一个相（在压力下）是由Bi $p$和Ba $d$带的反转引起的。这两个阶段表现出Dirac-cone型表面状态，但他们有相反的自旋纹理。在上锥中，对于$s$ - $p$反转相存在左手自旋织构（类似于常见的TI，例如，Bi $_2$ Se $_3$），而对于$p$ - $d$反转相出现右旋自旋织构。NaBaBi提出了一个TI的原型模型，在相同的材料中表现出不同的自旋纹理。此外，由于带反转中$d$态的存在，NaBaBi可能表现出对拓扑态引入关联效应。
2015-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A new class of topological insulators from I-III-IV half-Heusler compounds with strong band inversion strength
本文通过第一性原理计算，系统地研究了一类新的半Heusler族的能带拓扑，其组成为I（A）-III（A）-IV（A）.结果清楚地表明，许多I-III-IV半Heusler化合物实际上是有希望的拓扑绝缘体候选者。这些新的拓扑绝缘体的特征在于不含重元素的天然强带反转强度（高达-2eV）。此外，我们发现，带反转强度和拓扑绝缘间隙可以通过应变工程定制，因此将以薄膜的形式外延生长，并在自旋电子学和其他应用中有用。
2013-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth of Ultraflat Bismuthene with Large Topological Band Inversion Enabled by Substrate-Orbital-Filtering Effect
量子自旋霍尔（QSH）系统有望成为低功耗的自旋电子器件，但其实际应用受到小能隙的极大阻碍。特别是在设计原则的指导下，制备大间隙QSH材料，无论是在科学研究还是实际应用中都是必不可少的。在这里，我们证明了大的原子自旋轨道耦合可以直接利用通过有趣的衬底轨道过滤效应，以产生大的能隙QSH系统，并在Ag（111）上外延合成的超平铋实验实现。理论计算表明，底层衬底选择性地过滤Bi pz轨道远离费米能级，导致具有非零磁量子数的pxy轨道，导致在K点处的约1 eV的大拓扑带隙。通过扫描隧道光谱结合密度泛函理论计算确定了相应的拓扑边缘态。我们的研究结果提供了一般策略来设计大能隙QSH系统，并进一步探索其拓扑相关的物理。
2021-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Nodal Line Semimetals in CaP3 family of materials
我们提出CaP3族材料，包括CaP3，CaAs3，SrP3，SrAs3和BaAs3，可以具有三维拓扑节线半金属态。基于第一性原理计算和kp模型分析，我们发现在费米能级附近存在一个封闭的拓扑节线，当能带反转发生时，时间反转和空间反转对称性的共存保护了该节线.在这些材料的c方向表面上也得到了鼓面状的表面态。
2016-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bulk band inversion and surface Dirac cones in LaSb and LaBi : Prediction of a new topological heterostructure
我们用\textit{ab initio}方法研究了LaSb和LaBi的体相和表面能带结构，并以LaBi为参考，解决了目前关于LaSb拓扑性质的分歧。我们检查的散装能带结构带反转，随着表面狄拉克锥（如果有的话）的稳定性，以保持时间反演扰动，作为一个强有力的诊断测试确定的拓扑性质的LaSb，LaBi和LaSb-LaBi多层。对由LaSb和LaBi的交替晶胞组成的多层的详细\textit{ab initio}研究表明，在体中存在带反转，在（001）表面上存在无质量狄拉克锥，其在时间反演保持扰动的影响下保持稳定，从而证实了多层的拓扑非平凡性质，其中电子性质可以根据要求进行定制。进行详细的$\mathbb{Z}_2$不变量计算以得出整体结论。
2018-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Stain-Induced Band Inversion and Topological Nontriviality in Antimonene
锑烯是在最近的文献中提出的V族元素的新型二维（2D）半导体材料[Zhang等人，Angew.国际版54，1-5（2015）]。利用第一性原理计算，我们证明了锑烯的屈曲构型使其能够承受高达20%的大拉伸应变。当拉伸应变大于14.5%时，在Gamma点附近发生能带反转，导致布里渊区出现六个倾斜的狄拉克锥。自旋-轨道耦合（SOC）效应在Dirac点处打开了一个拓扑非平凡的体带隙，表现出二维拓扑绝缘体的特征，其特征在于非零的Z2拓扑不变量.锑烯具有101-560 meV的可调带隙，是一种在高温下实现量子自旋霍尔效应（QSH）的理想材料，可满足未来低功耗电子器件的需求。
2015-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Switching of band inversion and topological surface states by charge density wave
拓扑非平凡材料通过体边缘对应具有与体能带反转相关的受保护边缘状态。操纵这样的边缘状态是非常期望的，以开发新的功能和设备，实际上使用它们的耗散少的性质和自旋动量锁定。在这里，我们介绍了一个过渡金属二硫属化物VTe $_2$，主机的电荷密度波（CDW）耦合的带反转涉及V3 $d$和Te 5 $p$轨道。自旋和角度分辨的光电子能谱与第一性原理计算揭示了巨大的各向异性修改的体电子结构的CDW形成，伴随着选择性消失的Dirac型自旋极化的拓扑表面状态，存在于正常状态。对体态的三维研究表明，在布里渊区边界处的带反转在CDW形成时通过转变成异常的平坦带而溶解。我们的发现为利用CDW对外界刺激的柔性特性进行物质的拓扑操纵提供了一个新的视角。
2020-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic Topological Nodal Line Semimetals
本文研究了具有磁有序和强自旋轨道相互作用的三维节线半金属。提出了两类不同的磁非线性同步模型。第一类是带反转NLSM，其中偶然线节点由带反转引起，并由滑移镜像平面和时间反转和反转对称性组合局部保护。这可以看作是二维反铁磁狄拉克半金属的平凡堆叠。第二类是基本非线性对称模型，其中节点特征由特定的磁对称群填充。我们进一步提供了两个具体的紧束缚模型的磁性NLSM属于这两个不同的类，分别。最后，我们简要讨论了可能的物质场所和实验的影响，这样的阶段。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional weak-type topological insulators in inversion symmetric crystals
Su-Schrieffer-Heeger（SSH）链是由两个二聚子晶格组成的一维晶格。最近，Zhu，Prodan，and Ahn（ZPA）在[L. Zhu，E. Prodan和K. H. Ahn，Phys. Rev. B \textbf{99}，041117（2019）]，一维平坦带可以出现在SSH链的二维阵列的拓扑结构域壁处。在这里，我们新提出了一个二维的拓扑绝缘体，是由反转和时间反演对称性没有自旋轨道耦合的保护。结果表明，二维SSH链实现了所提出的拓扑绝缘体。利用第一个Stiefel-Whitney数，一个弱类型的$\mathbb{Z}_2$拓扑指数的发展，它识别建议的拓扑绝缘体，被称为二维Stiefel-Whitney绝缘体（2DSWI）。采用ZPA模型研究了体系的拓扑相图和拓扑相变。研究发现，相变是通过无质量狄拉克点的形成而发生的，这些狄拉克点环绕着整个布里渊区。我们认为，这种非常规的拓扑相变是一个典型的2DSWI的功能，表现为一维畴壁状态。从我们的工作中获得的新见解可以帮助实现固态系统中的拓扑平坦带的努力。
2022-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Rashba semiconductors and inversion-asymmetric topological insulators in monolayer Janus MAA'ZxZ'(4-x) family
本文通过第一性原理系统研究135种单层Janus MAA'ZxZ'(4-x)材料，发现26种Rashba半导体及多种反演不对称拓扑绝缘体，揭示了Rashba劈裂、能带反转与自旋织构的调控规律，为非线性光电子学提供了候选材料。
2025-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantum spin Hall effect from multi-scale band inversion in twisted bilayer Bi$_2$(Te$_{1-x}$Se$_x$)$_3$
莫尔材料由于其高度的可调谐性而成为近年来材料科学中最活跃的领域之一，其独特的性质源于莫尔尺度结构调制。在这里，我们提出了扭曲双层$_2$（Te $_{1-x}$ Se $_x$）$_3$作为一种新的莫尔材料，其中莫尔尺度调制诱导拓扑相变。我们发现，在扭曲双层Bi $_2$（Te $_{1-x}$ Se $_x$）$_3$，一个拓扑绝缘体域和一个正常的绝缘体域共存的莫尔晶格结构，域边界上的边缘状态，使几乎平坦的带，占主导地位的材料性能。边缘状态进一步有助于莫尔尺度带反转，导致莫尔尺度拓扑状态。存在相应的莫尔尺度边缘状态，并且它们可以说是“边缘状态的边缘状态”，这是扭曲双层Bi $_2$（Te $_{1-x}$ Se $_x$）$_3$的独特特征。我们的研究结果不仅提出了扭曲双层Bi $_2$ Te $_3$ -族中新的量子相，而且表明堆叠敏感拓扑材料的扭曲为寻找新的量子材料和器件铺平了道路。
2022-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological band inversion in HgTe(001): surface and bulk signatures from photoemission
碲化汞是一种多用途的拓扑材料，并且已经能够实现各种拓扑状态，包括二维和三维（3D）拓扑绝缘体和拓扑半金属。然而，它的电子结构的定量理解仍然具有挑战性，特别是由于耦合的碲5p衍生价电子汞5d核心状态在浅结合能。基于角分辨光电子能谱学和密度泛函理论，我们对应变碲化汞（001）薄膜在三维拓扑绝缘区的电子结构进行了实验和理论研究.结果建立详细的协议方面的（一）电子能带色散和轨道对称性，（二）表面和散装贡献的电子结构，及（三）汞5d国家的重要性，在价带形成。在理论的支持下，我们的实验直接成像的HgTe的范式带反转，其非平凡的能带拓扑结构的基础。
2022-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Disorder-Induced Weyl Semimetal Phase and Sequential Band Inversions in PbSe-SnSe Alloys
拓扑系统的搜索最近已经扩大到包括随机置换合金，它缺乏特定的晶体对称性，保护拓扑相，提出了拓扑性质是否可以保存，或被修改的无序的问题。为了解决这个问题，我们避免了一开始就假设高（平均）对称性的方法，而是使用完全原子的合金拓扑描述。PbSe-SnSe合金的应用表明，拓扑结构以一种有趣的方式存在：（a）空间随机性消除了谷简并（分裂大于150 meV），导致分裂谷分量在一系列组成上的顺序反转;（b）不存在反转提升自旋简并，导致Weyl半金属相而不需要外部磁场，这是意想不到的结果，假设合金组成化合物是反转对称的。(a)以及（b）支持低对称性下的拓扑物理学，并完成对正常-拓扑绝缘体转变内的可能拓扑相的缺失理解。
2019-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Spin-dependent transport through edge states in 2D semi-Dirac materials with Rashba spin-orbit coupling and band inversion
本文研究了具有Rashba自旋-轨道耦合和能带反转的二维I型半Dirac材料的体-边界对应关系，发现其拓扑边缘态具有自旋依赖性，并通过计算自旋分辨电导观察到由Rashba磁场引起的自旋进动振荡，为各向异性拓扑材料的自旋电子学控制提供了平台。
2025-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the nature of the band inversion and the topological phase transition in (Pb,Sn)Se
最近发现的拓扑相变在IV-VI窄隙半导体振兴了几十年来的兴趣，在这些材料中发生的体带反转。本文用角分辨光电子能谱学方法，在0 <= x <= 0.37和300 K >= T >= 9 K的参数空间内，系统地研究了Pb{1-x}Sn{x}Se混晶的（001）表面态。利用表面态观测，我们直接监测该固溶体中的拓扑相变，并获得有关系统基本带隙演变的有价值的信息。与常见的模型预期相反，带隙演化似乎是非线性的，作为所研究的参数的函数，导致测量的不连续带反转过程。这一发现表明，预期的无间隙体状态实际上是不是一个稳定的配置，因此，拓扑相变表现出类似于一级转变的功能。
2014-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Bulk Signatures of Pressure-Induced Band Inversion and Topological Phase Transitions in Pb$_{1-x}$Sn$_x$Se
拓扑绝缘体的特性表现在其表面和体相两个方面，但后者仍有待探索。在这里，我们报告了大量的压力引起的带反转和拓扑相变的签名在铅$_{1-x}$锡$_x$硒（$x=$ 0.00，0.15，和0.23）。作为压力的函数的红外测量的结果表明，带隙的关闭和重新打开，以及在自由载流子光谱权重的最大值。拓扑相带隙附近态密度的增强导致了带间吸收边的陡峭。态密度的变化也产生一个最大的费米能级的压力依赖性。因此，我们的结论性的结果提供了一个一致的图片的压力诱导的拓扑相变，并突出了大规模起源的新性质的拓扑绝缘体。
2014-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Inversion Asymmetric Topological Insulators in Functionalized III-Bi Bilayers
对反转非对称拓扑绝缘体（IATI）的研究一直是实现新拓扑现象的一个有效途径。然而，因此，只有少数IATI已被发现，并没有IATI表现出超过0.6 eV的大带隙。利用第一性原理计算，我们预测了一系列新的IATI的饱和III-Bi双层膜。我们表明，所有这些IATI保持非常大的散装带隙，远高于室温，允许在室温自旋电子器件中的可行应用。更重要的是，这些系统中的大多数显示出远远超过0.6 eV的大的体带隙，其中一部分甚至高达~1 eV，这比以往报道的任何IATI都要大。这些系统中的非平凡的拓扑情况被确认的能带结构的带反转和明确的演示的拓扑边缘状态。有趣的是，非平凡的带阶特性是大多数这些材料所固有的，并且不受自旋轨道耦合的影响。由于它们的非对称结构，在这些体系的价带和导带中都产生了显著的Rashba自旋劈裂。这些预测有力地恢复了这些新系统作为基于IATI的新颖应用的优秀候选者。
2015-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Topological nanophononic states by band inversion
纳米声子学对于纳米结构电子器件中的热输运工程至关重要，它极大地促进了量子机制中机械谐振器的操纵，并可能揭示使用声子作为信息载体的量子通信的新途径。声学声子也构成了研究基波动力学的通用平台，包括布洛赫振荡，Wannier Stark阶梯和其他局部化现象。纳米声学研究的许多现象确实受到了光学和电子学的启发。在这些领域中，考虑拓扑不变量来控制波动动力学已经对鲁棒约束态的产生产生了很大的影响。有趣的是，使用拓扑相来设计纳米声子器件仍然是一个未探索的和有前途的领域。相反，声学声子的使用可以构成一个丰富的平台来研究拓扑状态。在这里，我们将拓扑不变量的概念引入到纳米声学中，并在350 GHz下实验实现了一个支持鲁棒拓扑接口状态的纳米声学系统。通过带反转，即通过连接具有反转空间模式对称性的两个半导体超晶格来构建状态。这种状态的存在完全由组成超晶格的Zak相，即一维Berry相决定。我们通过拉曼光谱实验证明了该模式。所报道的鲁棒拓扑界面态可以成为需要谐振结构的纳米声子器件的一部分，例如传感器或声子激光器。
2018-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Inversion-protected higher order topological superconductivity in monolayer WTe$_2$
单层WTe $_2$，一种中心对称的过渡金属碲化物，最近被确定为量子自旋霍尔绝缘体，并发现在门控时超导。本文用平均场微观模型研究了超导WTe $_2$的对对称性和拓扑性质。令人惊讶的是，我们发现在我们的相图中的自旋三重态相所有主机马约拉纳模式本地化的两个对角。即使当传统的配对是有利的，我们发现，一个中间的平面内磁场超过泡利极限稳定非常规的等自旋配对对齐的字段，这也主机马约拉纳角模式。基于我们的发现，我们从边界的角度得到了具有“高阶拓扑”的二维超导体的配方：通常，超导反对称量子自旋霍尔材料的正常态费米表面远离高对称点，如门控单层WTe $_2$，如果超导性是奇偶奇的，主机马约拉纳角模。我们进一步指出，这种高阶相是一种反转保护的拓扑晶体超导体，并研究了体边界对应。最后，我们讨论了可能的实验探测马约拉纳角模式。我们的研究结果表明，超导单层WTe $_2$是一个游乐场的高阶拓扑超导性，并可能是第一个材料实现反型保护马约拉纳角模不利用邻近效应。
2020-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Semiconductor, topological semimetal, indirect semimetal, and topological Dirac semimetal phases of Ge$_{1-x}$Sn$_{x}$ alloys
用非局域经验赝势方法研究了Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$合金（0 $\leq$ $x$ $\leq$ 1）的电子结构.对于弛豫的Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$，发现$\textit x$ $>$ 41 $\%$在$Γ$点为拓扑半金属，具有无带隙和带反转，而在$x$ = 8.5 $\%$处存在间接-直接带隙跃迁.对于Ge衬底上的应变Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$，$x$ $>$ 43 $\%$出现具有负间接带隙的半金属，并且对于$x$ $<$ $\%$，Ge上的应变Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$总是间接带隙半导体。在适当的双轴压缩应变下，发现了拓扑狄拉克半金属，在$Γ$处有能带反转，沿[001]方向有一对狄拉克锥.
2017-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The enabling electronic motif for topological insulation in ABO3 perovskites and its structural stability
稳定的氧化物拓扑绝缘体（TI）可以将传统的氧化物功能与TI的无耗散表面态结合在一起，但多年来一直没有找到，然而，更重的硫属化物（硒化物，碲化物）很容易被发现是TI。我们在这里澄清的基本矛盾之间的TI性和稳定性是最大的氧化物，并跟踪必要的基本设计原则，以确定稳定的TI的机会窗口。我们首先确定的电子基序，可以实现拓扑带反转（“拓扑基因”）在ABO 3作为一个孤对电子丰富的B原子（如Te，I，Bi）的八面体网站。然后，我们说明，筛选不佳的氧化物系统与大反转能量可以进行能量降低原子扭曲，消除带反转。我们确定了TI功能和结构稳定性的共存窗口，不同的压力，并发现常见的立方ABO 3结构的反转能量位于此共存窗口之外，在零压力，但可以移动到共存窗口在中等压力。我们的研究证明了拓扑能带反转和结构稳定性之间的相互作用，并跟踪在环境压力下设计稳定的氧化物拓扑绝缘体所需的基本原则。
2017-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Weyl-like points from band inversions of spin-polarised surface states in NbGeSb
能带反转是稳定固体中各种新电子态的关键，从拓扑绝缘体的反转体带隙中的拓扑表面态到形成受保护的三维狄拉克和外尔点以及半金属的拓扑线。在这里，我们创建一个带反转不是体状态，而是表面状态之间的流形。我们意识到这一点的异价替代铌锆和锑的S在ZrSiS家族的非对称半金属。利用角分辨光电子能谱和密度泛函理论，我们展示了如何驱动两对表面态，已知从ZrSiS，在NbGeSb的费米能级附近彼此相交，以及发展明显的自旋轨道介导的自旋分裂。我们演示了如何镜像对称导致保护交叉点在所得的自旋轨道纠缠表面能带结构，从而稳定的表面状态类似物的三维外尔点。更一般地说，我们的观察结果表明，工程拓扑结构和安全性保护的国家通过带反转的表面状态的新机会。
2019-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Insulators in Hexagonal Wurtzite-type Binary Compounds
基于第一性原理计算，我们在六方纤锌矿型二元化合物中提出了新的拓扑绝缘体。结果表明，AgI和AuI是三维拓扑绝缘体，在费米能级上具有自然开的带隙。从能带反转机制的角度来看，这类新的拓扑绝缘体与HgTe类似，具有s（γ 6）- p（γ 8）能带反转。我们的研究结果有力地支持了自旋轨道耦合不是能带反转机制的一个重要因素，相反，它是导致所研究的拓扑绝缘体形成全局带隙的主要原因.我们进一步从理论上探索了用两种类型的菌株调整所研究化合物的拓扑顺序的可行性。结果表明，单轴应变对能带反转行为有着极其显著的影响，这为诱导拓扑相变提供了一条有效途径。
2013-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Topological charges of three-dimensional Dirac semimetals with rotation symmetry
一般来说，能带交叉点的稳定性表明存在与之相关的量子化拓扑数。特别是最近在Na $_{3}$ Bi和Cd $_{3}$ As $_{2}$中发现的三维狄拉克半金属，证明了只要在时间反演和反转对称性之外补充某些晶体对称性，具有四重简并的狄拉克点就可以是稳定的。然而，与Na $_{3}$ Bi和Cd $_{3}$ As $_{2}$相关的拓扑电荷尚未阐明。在这项工作中，我们确定了三维狄拉克点的拓扑荷。结果发现，虽然同时存在的时间反演和反转对称性的力量，净手征电荷消失，一个狄拉克点可以携带另一个量子化的拓扑电荷时，考虑额外的旋转对称性。两个不同的类狄拉克半金属的确定取决于旋转对称性的性质。首先，传统的对称旋转对称性与反转交换，产生了在旋转轴上有一对狄拉克点的I类狄拉克半金属。由于每对狄拉克点的拓扑荷具有相反的符号，因此需要对创建或对湮灭来改变动量空间中狄拉克点的数量。另一方面，第二类狄拉克半金属具有一个孤立的狄拉克点在一个时间反演不变的动量，这是保护的螺旋旋转。螺旋旋转的非对称性质允许旋转和反转对称之间的反对易关系，这使得能够避免狄拉克点的数量加倍，并在布里渊区边界处创建单个狄拉克点。
2015-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge inversion and topological phase transition at a twist angle induced van Hove singularity of bilayer graphene
态密度中的范霍夫奇点（VHS）对晶体固体的电子和热力学性质起着突出而多样的作用。在临界点，费米面的连通性发生变化，拓扑性质发生转变。然而，在电压旋钮转动时系统地通过VHS并研究其各种影响的机会很少。随着范德华力异质结构的出现，对邻近石墨烯层原子注册的控制提供了一种前所未有的工具，可以生成易于通过传统门控访问的低能量VHS。在这里，我们已经解决了磁输运时的化学势交叉的扭曲角诱导VHS在扭曲的双层石墨烯。拓扑相变是实验上公开的突然转换的电子空穴或反之亦然，一个非零的Berry相位和不同的序列的整数量子霍尔态以上和以下的奇异性的损失。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Highly Tunable Band Inversion in AB2X4 (A=Ge, Sn, Pb; B=As, Sb, Bi; X=Se, Te) Compounds
到目前为止，拓扑材料主要是通过在晶体学数据库中搜索现有的化合物来发现的，但是有潜在的具有所需特征的新拓扑材料尚未合成。理想的特征之一是由具有非常小的直接带隙的带反转导致的高可调谐性，其可以通过压力或应变的变化来调谐以诱导拓扑相变。用密度泛函理论计算了AB_2X_4系列七层化合物，其中A=（Ge，Sn，Pb），B=（As，Sb，Bi），X=（Se，Te）.通过对这些系列化合物的DFT热力学稳定性的验证，我们预测了新的稳定的Se化合物，这些化合物在晶体学数据库中没有发现。其中，我们发现GeBi_2Se_4和GeSb_2Se_4在Z点处具有小的直接带隙，非常接近于强拓扑绝缘体，可以通过适当的压力来调谐，从而诱导带反转。重要的是，具有小的直接带隙的拓扑特征在动量和能量窗口中被很好地隔离，这为研究拓扑相变提供了高的可调谐性。
2022-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Dirac Line Nodes in Inversion Symmetric Crystals
提出并刻画了一类新的自旋-轨道相互作用为零的拓扑半金属$\mathbb{Z}_2$.所提出的拓扑半金属的特征在于存在大量的一维（1D）狄拉克线节点（DLN）和二维（2D）近平坦的表面状态，由反转和时间反转对称性的保护。我们开发的$\mathbb{Z}_2$不变量指示存在的DLN的奇偶校验特征值的奇偶校验不变点在倒易空间。此外，使用第一性原理计算，我们预测DLN发生在铜$_3$ N附近的费米能通过掺杂非磁性过渡金属原子，如Zn和Pd，与2D表面状态出现在投影内部的DLN。本文简要讨论了自旋-轨道相互作用和自旋破缺的影响，并对实验结果进行了评述。
2015-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological optical and phononic interface mode by simultaneous band inversion
Université Paris-Saclay, CNRS, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N)（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心，纳米科学与技术中心）
本研究通过GaAs/AlAs多层结构实现光和声的同时带倒置，产生共定位的界面模式，验证了其在光学反射率和相干声子生成中的应用，并提出工程规则。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Large gap two dimensional topological insulators: bilayer triangular lattice TlM (M = N, P, As, Sb)
基于密度泛函理论和Berry曲率计算，我们预测了在一系列二维双层蜂窝TlM（M = N，P，As，Sb）中可以实现p-p带反转型量子自旋霍尔效应（QSHE），对于低能电子，这种双层蜂窝TlM可以有效地等效为双层三角晶格.进一步的拓扑分析表明，M原子的pz-和px，y之间的能带反转对TlM的非平凡拓扑性质有贡献.带反转与自旋轨道耦合无关，这与传统的拓扑绝缘体（TI）不同。构造了一个基于三角格点的紧束缚模型来描述系统中的QSH态。除了有趣的二维三角晶格$p-p$型拓扑机制反转外，系统的最大局域带隙可达550 meV（TlSb），这为未来的室温量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）提供了新的选择。随着van der Waals钝化技术的发展，结合六方晶系材料，如h-BN，TlMs在未来的二维拓扑电子器件中显示出巨大的潜力。
2016-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Inversion symmetric non-Hermitian Chern insulator
我们提出了一个二维非厄米陈氏绝缘体反演对称，这是各向异性的，并在x和y方向上交错的增益和损耗。在这个系统中，传统的体边界对应关系成立。Chern数是一个拓扑不变量，它能准确地预言拓扑相变和在拓扑非平凡带隙相中螺旋边态的存在。在无间隙阶段，通过对称性隔离和保护带接触点。简并点改变了系统的拓扑结构，而例外点则破坏了螺旋边态的存在。在单向开边界条件下，系统的无隙相存在拓扑保护的螺旋边态，这是由泡利矩阵平均值的矢量场所对应的缠绕数预测的.缠绕数还标识了能带中的边缘态和体态之间的分离点。非厄米性也支持一个拓扑相位与零陈数，其中一对间隙螺旋边缘状态存在。我们的研究结果提供了对对称保护的非厄米拓扑绝缘体的见解。
2019-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron-phonon coupling and a resonant-like optical observation of a band inversion in topological crystalline insulator Pb$_{1-x}$Sn$_x$Se
测量了Pb $_{0.865}$ Sn $_{0.135}$ Se和Pb $_{0.75}$ Sn $_{0.25}$ Se固溶体在40 K ~ 280 K温度范围内，体光学声子激发能量对应的THz光谱区的光学反射率.对Pb $_{0.75}$ Sn $_{0.25}$ Se数据的动态介电函数分析揭示了一种新的效应，这是由于电子-声子耦合导致的，当能隙等于零或等于LO声子能量时，LO声子频率发生共振变化。这种效应对于Pb $_{0.865}$ Sn $_{0.135}$ Se是不存在的，它们在所有温度下都表现出具有平凡能带有序的开放能隙。这些结果表明，在太赫兹范围内的反射率构成了一个通用的实验方法，用于精确测定带反转的窄隙拓扑材料。对于Pb $_{0.75}$ Sn $_{0.25}$ Se，在温度T $_0$ =（172 $\pm$ 2）K时发生从平凡绝缘体到拓扑晶体绝缘体相的转变。
2020-03-26 cond-mat.mtrl-sci
A first-principles investigation of band inversion in topologically nontrivial Na2AgX (X= As, Sb and Bi) full Heusler compounds
拓扑非平凡性是凝聚态物理中最新发现的物理现象，具有绝缘的体能带隙和拓扑保护的金属表面态，因其独特的性质和潜在的应用前景而成为当前研究的热点之一。本文采用全势能线性Muffin-Tin轨道（FP-LMTO）方法，对Na ${}_{2}$ AgX（X= As，Sb，Bi）全Heusler化合物的结构稳定性和电子行为进行了第一性原理研究.我们认为Hg ${}_{2}$ CuTi结构适用于所有研究的材料。计算的形成能的负值意味着这些化合物是能量稳定的。能带结构的研究有关的存在和不存在的自旋轨道耦合，其中所有的材料被证明是拓扑非平凡的化合物的两种情况下。自旋轨道耦合被注意到有没有显着的电子性质，如拓扑顺序的影响。
2021-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Topological Band Inversion and Chiral Majorana Mode in Hcp Thallium
本研究通过非经验计算发现六方密堆积铊具备承载手性马约拉纳模式的理想电子态，其表面狄拉克点靠近费米能级，小塞曼场即可诱导拓扑相变，为马约拉纳费米子研究提供新平台。
2023-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Enhancement of bulk photovoltaic effect in topological insulators
我们研究了带反转拓扑相变附近材料的位移电流体光伏响应。我们发现，体光电流反转的带反转过渡的方向，其幅度增强附近的相变。这些结果表明，与第一原理DFT计算的BiTeI和CsPbI $_3$在静水压力下，并解释了一个分析模型，表明这种现象仍然是强大的跨不同的材料系统。
2016-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical investigation of thermoelectric topological crystalline insulator Pb$_{0.77}$Sn$_{0.23}$Se
Pb $_{0.77}$ Sn $_{0.23}$ Se是由PbSe和SnSe两种有前途的热电材料组成的新型合金，在300 K以下表现出温度依赖的带反转。最近的工作表明，这种能带反转也符合平凡到非平凡的拓扑相变。为了理解热电效率的关键属性如何受到能带反转的影响，我们测量了Pb $_{0.77}$ Sn $_{0.23}$ Se的宽带光学响应作为温度的函数。我们发现明确的光学证据的带反转在$160\pm15$ K，并使用扩展的Drude模型，以准确地确定一个$T^{3/2}$依赖的体载流子寿命，与电声声子散射。由于高的体载流子掺杂水平，没有发现拓扑表面状态的区别签名，尽管它们的存在不能从我们的数据中排除。
2014-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Topological theory of inversion-breaking charge-density-wave monolayer 1\textit{T}-TiSe$_2$
非零有序矢量$\mathbf{q}$的电荷密度波（CDW）静态耦合$\mathbf{k}$和$\mathbf{k}+\mathbf{q}$的电子态，由于能带折叠效应而产生降低的布里渊区（RBZ）。它的结构是$\mathbf{q}$小基团的不可约表示，它改变了体系的对称性和电子结构，并伴随着能带反转的可能变化，为拓扑相变提供了机会。研究了单层1 \textit{T} -TiSe $_2$，因为它显示出具有三重-$M_1^-$ $M_1^-$结构的非常规CDW相。此外，$M_1^-$ CDW的三重$q$组分之间的偶联将不可避免地产生小的$M_1^+$ CDW. CDW在1 \textit{T} -TiSe $_2$中产生带反转，但是不同类型的CDW可以不同地影响电子结构和系统拓扑。利用对称化-反对称化技术提取基于DFT的紧束缚模型中的$M_1^-$和$M_1^+$ CDW贡献，研究不同类型CDW的影响.结果是一致的奇偶性的考虑，提高理解的拓扑结构的CDW系统的奇偶性和不奇偶性。
2021-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Inversion Symmetry Breaking in Epitaxial Ultrathin Bi (111) Films
该研究在InSb衬底上外延生长Bi(111)超薄膜，发现界面作用导致反演对称性破缺，并证实表面态拓扑平凡，阻止了半金属-半导体转变。
2025-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Engineering Topological Surface States and Giant Rashba Spin Splitting in BiTeI/Bi$_2$Te$_3$ Heterostructures
强反型非对称拓扑绝缘体具有与反型对称绝缘体不同的性质，是目前研究的热点。特别是，人们希望在这样的材料中实现大的Rashba自旋分裂（RSS），它与拓扑表面态（TSS）相结合，可能会导致有用的自旋电子学应用。在本报告中，基于第一性原理计算，我们预测BiTeI/Bi $_{2}$ Te $_{3}$的异质结构是一个强的拓扑绝缘体与一个巨大的RSS。TSS和RSS在当前系统中的共存是原生的和稳定的。更重要的是，我们发现，这两个$\mathbb{Z}_{2}$不变量和Rashba能量可以通过工程的异质结构的层的几何形状来控制，和Rashba能量可以做得甚至大于散装BiTeI。我们的工作为设计基于反型非对称异质结构的拓扑自旋电子学器件开辟了一条新的途径。
2013-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Detecting band inversions by measuring the environment: fingerprints of electronic band topology in bulk phonon linewidths
物质的拓扑相和耗散浴之间的相互作用构成了一个新兴的研究课题，与凝聚态，光子晶体，冷原子气体和量子信息有关。虽然最近的研究表明，耗散浴可以诱导拓扑相在本质上平凡的量子材料，拓扑不变量的耗散浴的反作用被忽视。通过探索这种反作用耦合到声子的中心对称狄拉克绝缘体，我们表明，体光学声子的线宽可以包含通用的功能，揭示了电子结构的拓扑结构。这个结果是第一个已知的例子，其中开放量子系统的拓扑相位可以通过测量周围环境的体属性来检测。
2015-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of strain and many-body corrections on the band inversions and topology of bismuth
Bi的电子能带结构使用现有技术的电子结构方法计算，包括密度泛函理论和G $_0$ W $_0$准粒子近似。详细研究了布里渊区L点的精细态序，它决定了电子能带的拓扑性质。应变带上的效果，改变菱面体晶体结构的结构参数，被证明是重要的，在确定这种秩序和由此产生的拓扑性质。
2022-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Topological phase transition in layered magnetic compound MnSb2Te4: Spin-orbit coupling and interlayer coupling dependeces
基于第一性原理计算和理论分析，研究了层状磁性化合物MnSb 2 Te 4的电子结构、拓扑相变（TPT）和拓扑性质.它具有与磁性拓扑绝缘体MnBi 2 Te 4相似的晶体结构和磁性结构。我们发现，当考虑自旋轨道耦合（SOC）时，反铁磁（AFM）态的MnSb_2 Te_4的能带结构在Γ处没有带反转。这是由于Sb的SOC强度小于Bi。通过将Sb的SOC提高0.3倍可以实现能带反转，这使得MnSb 2 Te 4从普通的AFM绝缘体变为AFM拓扑绝缘体（TI）或轴子绝缘体。沿层堆叠方向的单轴压应变是控制能带反转的另一种方式。驱动类似的TPT需要将层间距缩短5%。对于具有实验晶体结构的铁磁（FM）MnSb_2Te_4，它是一个正常的FM绝缘体。当SOC增大0.1倍或层间距减小1%以上时，能带反转发生。因此，FM MnSb 2 Te 4可以被调谐为最简单的I型外尔半金属，在三重旋转轴上只有一对外尔节点。这两个Weyl节点被投影到（1-10）曲面上，并由一条费米弧连接。
2020-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Broken inversion symmetry in van der Waals topological ferromagnetic metal iron germanium telluride
本研究利用SHG技术证实碲化锗铁存在反演对称性破缺，揭示其空间群由P63/mmc降至极性P3m1，并阐明Fe空位有序与温度鲁棒性，为其本征自旋轨道转矩和拓扑极性金属态提供结构依据。
2025-01-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Influence of point defects on the electronic and topological properties of monolayer WTe$_2$
在一些拓扑绝缘体中，例如石墨烯和WTe $_2$，带反转源自化学键合和空间群对称性，与诸如Bi $_2$ Se $_3$的材料相反，其中带反转源自原子中的相对论效应。在前者中，能带反转容易受到化学环境的变化，例如缺陷的影响，而后者由于与原子相对论效应相关的较大能量尺度而较少受到缺陷的影响。受最近实验的启发，我们研究了Te空位和Te吸附原子对WTe $_2$电子性质的影响。我们发现Te空位的形成能为$2.21$ eV，而Te吸附原子的形成能要低得多，为$0.72$ eV.空位强烈影响的能带结构，我们提出的证据表明，带反转已经被逆转的名义组成的WTe $_{1.97}$。与此相反，我们发现吸附原子不改变费米能级附近的电子结构，从而拓扑性质。我们的研究结果表明，碲吸附原子应存在于薄膜，生长在一个富碲的环境中，我们认为，他们已经观察到在扫描隧道显微镜实验。
2019-11-08 cond-mat.mtrl-sci
