Bulk Saturable absorption in Topological Insulator thin Films
利用开孔Z -扫描技术研究了石英衬底上脉冲激光沉积拓扑绝缘体（TI）Bi_2Se_3薄膜的非线性光学吸收特性。与文献中先前报道的值相比，已发现沉积态薄膜的饱和强度显著提高了一个数量级。过去的文献结果是不确定的，以确定是否饱和吸收是来自表面状态或散装。专门设计的磁性掺杂TI样品的实验，使我们能够属性TI的体状态的饱和吸收特性。详细的实验程序和可能的解释观察到的结果进行了讨论。
2016-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Surface-to-bulk scattering in topological insulator films
提出了拓扑绝缘体（TI）薄膜中表面态和体态之间无序和声子诱导耦合的定量微观理论。我们发现一个简单的结构的表面到体散射矩阵元素，并确认体表面耦合在运输和光电发射实验的重要性，评估其依赖于温度，载流子密度，薄膜厚度和粒子-空穴不对称性。
2014-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Symmetry in the insulator - quantum Hall - insulator transitions observed in a Ge/SiGe quantum well
研究了磁场驱动下Ge/SiGe量子阱中二维空穴气的绝缘体-量子霍尔-绝缘体跃迁。我们观察到低和高磁场绝缘体和$ν=1$量子霍尔态之间的直接跃迁。随着磁场的增加，从绝缘到量子霍尔和量子霍尔到绝缘的转变在它们的输运性质方面非常相似。我们解决了周围的过渡温度依赖性，并表明，高场过渡的特征能量尺度较大。
1997-08-30 cond-mat.mes-hall
Topological-Metal to Band-Insulator Transition in (Bi1-xInx)2Se3 Thin Films
通过对（Bi_（1-x）In_x）_2Se_3薄膜的输运和光电子发射测量，我们报道了该系统通过三个量子相变从拓扑非平凡金属转变为拓扑平凡带绝缘体.在x = 3- 7%时，存在从拓扑非平凡金属到平凡金属的过渡。在x = 15%时，金属变成可变范围跳跃绝缘体。最后，在x = 25%以上，系统变成真正的带状绝缘体，其电阻甚至在室温下也不可测量地大。这种材料提供了一个新的场所，研究拓扑可调的物理和无缝门控/隧穿绝缘体的设备。
2012-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Growth of quantum well films of topological insulator Bi2Se3 on insulating substrate
绝缘衬底对于厚度仅为几纳米的拓扑绝缘体薄膜的电输运研究和室温应用至关重要。采用分子束外延技术在α-Al 2 O3（蓝宝石）（0001）衬底上生长了高质量的三维拓扑绝缘体Bi 2Se 3量子阱薄膜。薄膜具有良好的量子阱态和表面态，表明宏观区域的厚度均匀。蓝宝石（0001）衬底上的Bi_2Se_3薄膜为研究拓扑绝缘体的低维物理提供了一个很好的系统，因为衬底的导电贡献很小，可以忽略不计。
2010-12-28 cond-mat.mes-hall
Ultrafast carrier dynamics in thin-films of the topological insulator Bi2Se3
瞬态反射率测量的薄膜，从6到40 nm的厚度范围内，的拓扑绝缘体Bi 2 Se 3的载流子弛豫时间上的膜厚度显示出很强的依赖性。对于较厚的膜，弛豫动力学与体相Bi2Se3的弛豫动力学相似，其中体绝缘相的贡献大于表面金属相的贡献。载流子弛豫时间随着膜厚度的减小而缩短，达到与贵金属相当的值。这种效应可能是由于狄拉克锥态在相对表面的最薄的膜的杂交。
2013-09-06 cond-mat.mes-hall
Dynamical magnetoelectric coupling in axion insulator thin films
轴子绝缘体是一种奇异的磁性拓扑绝缘体，其Chern数为零，但具有非零的量子化Chern-Simons磁电耦合。由于拓扑磁电效应信号很小，目前还没有确凿的实验证据。在这里，我们表明，动态磁电耦合可以诱导的\emph{out-of-plane}表面磁化动力学的轴子绝缘体薄膜，进一步产生的极化电流在同一方向的外部磁场的存在下。这种电流在体中是有限的，并且随着膜厚度$d$减小而增大，这与随着$d$减小而减小的TME电流相反。值得注意的是，磁共振时薄膜中的电流至少是TME的十倍，因此可以作为轴子绝缘体的确凿证据。
2020-07-20 cond-mat.mes-hall
Electronic transport properties of topological insulator films and low dimensional superconductors
本文综述了近年来拓扑绝缘体和超导纳米线及超导薄膜的研究进展。本文报道了用输运测量方法在TI薄膜中发现的电子-电子相互作用（EEI）、弱反局域化（WAL）和各向异性磁电阻（AMR）效应。然后，介绍了超导薄膜、桥和纳米线的输运性质以及非超导纳米线中的邻近效应。最后，TI和超导体（SC）之间的相互作用进行了讨论。
2013-10-28 cond-mat.mes-hall
Intrinsic spin Hall effect in silicene: transition from spin Hall to normal insulator
在线性响应理论和格林函数理论的框架下，从理论上研究了二维硅烯自旋霍尔效应的内禀贡献。当施加一个外部电压垂直于硅烯平面时，自旋霍尔电导率显示出从低电压下的自旋霍尔绝缘体相到高电压下的常规绝缘体相的转变。这种转变类似于最近报道的双层石墨烯中的相变。硅烯中导致这种转变的自旋-轨道相互作用比石墨烯中的强得多，这应该可以在实验中观察到这种转变。
2012-11-22 cond-mat.mes-hall
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。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Topological Anderson insulator phase in a Dirac-semimetal thin film
最近发现的拓扑狄拉克半金属代表了一种新的奇异的量子态的物质。拓扑狄拉克半金属可以被看作是石墨烯的三维类似物，其中狄拉克节点受到晶体对称性的保护。研究发现量子限制效应可以使狄拉克节点空出来，使狄拉克半金属转变为带绝缘体。根据薄膜的厚度，带绝缘体可以是普通绝缘体，也可以是量子自旋霍尔绝缘体。本文研究了Dirac半金属薄膜中的无序效应。研究发现，在狄拉克半金属薄膜中，适度的安德森无序强度可以驱动从正常带绝缘体到拓扑安德森绝缘体的拓扑相变。基于Dirac半金属Na $_{3}$ Bi模型参数的数值计算表明，在拓扑Anderson绝缘体相中，带绝缘体的体隙中出现了量子化电导平台，局域电流分布进一步证实了量子化电导平台是由无序诱导的螺旋边缘态产生的.最后，采用基于玻恩近似的有效介质理论对数值结果进行了拟合.
2017-05-24 cond-mat.mes-hall
Anomalous Hall effects in magnetic weak topological insulator films
本文系统研究弱拓扑绝缘体薄膜中的铁磁、反铁磁和交变磁效应，揭示其可在无外磁场下产生多种反常霍尔效应，为探索弱拓扑绝缘体磁效应提供新见解。
2024-09-04 cond-mat.mes-hall
Hall and spin Hall viscosity ratio in 2d topological insulators
研究了拓扑绝缘体模型对度规扰动的响应。在本文中，我们引入了一个新的量，霍尔粘度粒子密度比，这是类似于由AdS/CFT对应建议的粘度熵比。这个量对应于表征量子霍尔态的填充分数，因此它可以在Halfman的零场量子霍尔系统中讨论。我们还考虑了与自旋流有关的时反不变量子自旋霍尔系统中的无耗散粘性。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall
General nonlinear Hall current in magnetic insulators beyond the quantum anomalous Hall effect
本文研究一般磁性绝缘体的非线性霍尔响应，证明破坏反演对称性时存在由虚带间跃迁诱导、与电场二次相关的霍尔电导，并揭示其与整数量子霍尔效应的本质区别。
2022-09-20 cond-mat.mes-hall
Magnetization and Level Statistics at Quantum Hall Liquid-Insulator Transition in the Lattice Model
研究了具有Anderson无序的二维有限晶格模型中整数量子霍尔效应的相图中能级间距和磁化强度的统计特性。
2000-04-20 cond-mat.mes-hall
The Quantized Hall Insulator: A New Insulator in Two-Dimensions
一般来说，绝缘体在理论上是由绝对零度时的电导率张量为零来定义的。在传统的绝缘体中，如带状绝缘体，电导率的消失导致电导率的发散。在其他绝缘体中，特别是当添加高磁场（B）时，可能的是，当磁阻发散时，霍尔电阻保持有限，这被称为霍尔绝缘体。在这封信中，我们用实验证明了另一种更奇特的绝缘体的存在。这种绝缘体终止了二维电子系统中的量子霍尔效应系列，其特征在于霍尔电阻近似量子化为电阻的量子单位h/e ^2。这种绝缘体被称为量子化霍尔绝缘体。此外，我们表明，对于相同的样品，绝缘状态之前的QHE系列，在低B，是HI类。
1998-10-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Electric Field Tuning of the Surface Band Structure of Topological Insulator Sb2Te3 Thin Films
用低温扫描隧道显微镜测量了外延Sb_2Te_3薄膜的表面态谱对外加栅电场的响应。费米能级的栅极相关位移和体载流子的屏蔽效应随膜厚的变化而变化。我们观察到的狄拉克点的薄膜薄于四五层，由于顶部和底部表面的耦合的间隙开口。此外，三个五层膜的顶面态带隙被发现是可调的背栅，表明在该系统中观察到拓扑相变的可能性。我们的结果很好地解释了一个有效的模型的三维拓扑绝缘体薄膜的结构反转不对称性，表明三个五层Sb 2 Te 3膜是拓扑非平凡的，属于量子自旋霍尔绝缘体类。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall
Exchange Field-Mediated Magnetoresistance in the Correlated Insulator Phase of Be Films
我们提出了一个铁磁体和顺磁金属的不同无序之间的邻近效应的研究。薄铍膜沉积到5 nm厚的铁磁绝缘体EuS层上。该双层布置在具有薄层电阻$R\ll R_Q$的低电阻Be膜中诱导几特斯拉的交换场$H_{ex}$，其中$R_Q=h/e^2$是量子电阻。我们发现，$H_{ex}$生存在非常高的电阻膜，事实上，似乎是相对不敏感的被障碍。我们利用这一事实，以产生一个巨大的低场磁电阻的相关绝缘体相的Be薄膜与$R\gg R_Q$。
2012-11-07 cond-mat.mes-hall
Giant Magneto-optical Kerr Effect and Universal Faraday Effect in Thin-film Topological Insulators
当拓扑绝缘体的时间反演对称性被破缺时，它会表现出很强的磁电效应。本文研究了与铁磁体弱交换耦合的拓扑绝缘体薄膜的磁光克尔效应和法拉第效应。我们发现它的法拉第旋转在低频有一个普适值，$θ_{\mathrm{F}} = \mathrm{tan}^{-1}\,α$，其中$α$是真空精细结构常数，它有一个巨大的克尔旋转$θ_{\mathrm{K}} = π/2$。这些性质来自于薄膜腔限制和拓扑绝缘体的螺旋准粒子的表面霍尔电导率之间的微妙相互作用。
2010-07-27 cond-mat.mes-hall
Optical Conductivity of Topological Insulator Thin Films in a Quantizing Magnetic Field
我们确定了量子化外部磁场存在下拓扑绝缘体薄膜的光学响应。我们明确地考虑到杂交之间的顶部和底部表面的状态。杂化和塞曼能量之间的相互作用引起拓扑和正常的绝缘体相和它们之间的相变。研究了两相中以及相变点的光学响应。我们发现，磁光响应的差异可以用来区分系统的正常相位的拓扑相位。此外，光学响应还允许我们确定由拓扑绝缘体薄膜的顶表面态和底表面态之间的杂化产生的间隙。
2014-12-04 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall to Insulator Transition in the Bilayer Quantum Hall Ferromagnet
我们描述了双层量子霍尔铁磁体在填充分数$ν= 1$下的一个新相变。在静态无序（由周期势模型）的存在下，玻色子$S=1/2$自旋子可以经历超流-绝缘体转变，同时保持铁磁有序。莫特绝缘相有一个出射的U（1）光子，跃迁是在这个光子的希格斯相和库仑相之间。电荷和逆流电导率的物理后果，并在存在淬火无序的层间隧穿电导进行了讨论。
2008-08-27 cond-mat.mes-hall
Unconventional quantum Hall effect in Floquet topological insulators
本文研究了垂直磁场作用下的非传统量子霍耳效应对双Floquet拓扑绝缘体表面态的影响。所得到的能带结构被光子修饰，拓扑性质由单个表面的低能动力学决定。对称和反对称表面状态的交换通过反转光的偏振而发生。我们发现了一种新的量子霍尔态，其中零朗道能级经历了相变，从一个平凡的绝缘体状态，与霍尔电导率$σ_{yx}=0$在零费米能量，到一个霍尔绝缘体状态与$σ_{yx}=e^2/2h$。这些发现为在$(\pm1/2,\pm3/2,\pm5/2,...)e^2/h$实验上实现非平凡量子态和不寻常的量子霍尔平台开辟了新的可能性。
2016-07-20 cond-mat.mes-hall
Observation of the quantum-anomalous-Hall insulator to Anderson insulator quantum phase transition and its scaling behavior
通过研究二维超导体到绝缘体的量子相变，或量子霍尔效应中从一个平台到下一个平台或到绝缘体的量子相变的标度行为，揭示了量子相变的本质。在这里，我们报告的量子相变从量子反常霍尔（QAH）绝缘体的磁性拓扑绝缘体通过调整化学势的安德森绝缘体的实验观察。我们的实验证明了标度行为的存在，从中我们提取了这种量子相变的临界指数。我们期望我们的工作将激发在这一新的背景下对量子相变的许多性质进行更深入的研究。
2016-08-22 cond-mat.mes-hall
On the low-field insulator-quantum Hall conductor transitions
我们研究了在含有自组装InAs量子点的二维GaAs电子系统中，绝缘体-量子霍尔导体的跃迁，这种跃迁将填充因子$ν=4$的低场绝缘体与量子霍尔态分开.为了直接从低场绝缘体进入$ν=4$量子霍尔态，二维系统经历了从低场局域化到朗道量子化的交叉。实际上，交叉覆盖了相对于磁场的宽范围，而不仅仅是绝缘体-量子霍尔导体转变的临界点附近的小区域。
2005-03-12 cond-mat.mes-hall
Quantum Anomalous Hall Effect in Three-dimensional Topological Insulator/Thin-film Ferromagnetic Metal Bilayer Structure
我们从理论上证明了三维拓扑绝缘体（TI）/薄膜铁磁金属（FMM）双层结构是一种具有宽禁带的量子反常霍尔（QAH）绝缘体.通过对本征态的能带结构和权重分布的研究，我们证明了在3DTI上附加金属薄膜可以使原Dirac点附近的能带杂化，从而使拓扑非平凡态转移到金属层中.通过在薄膜层中引入磁交换相互作用，我们计算了双层结构的反常霍尔电导率和磁各向异性，表明比通常的材料，如3DTI和3DTI/铁磁绝缘体异质结构的磁掺杂薄膜，更宽的间隙实现QAH效应的出现。结果表明，3DTI/薄膜FMM双层结构即使在室温下也能实现QAH效应，这将为其他奇异拓扑量子现象的实验实现铺平道路.
2021-04-09 cond-mat.mes-hall
Double-layer graphene and topological insulator thin-film plasmons
我们提出了耦合无质量狄拉克二维电子系统的光学和声学等离子体激元集体模式的数值和分析结果。我们的研究结果适用于拓扑绝缘体（TI）薄膜和两个石墨烯片由薄的电介质阻挡层分开。我们发现，由于强体介电屏蔽TI声学模式被锁定到顶部的粒子-空穴连续，因此可能无法观察到。
2011-12-07 cond-mat.mes-hall
Phase transition between the quantum spin Hall and insulator phases in 3D: emergence of a topological gapless phase
研究了三维空间中量子自旋霍尔相和绝缘体相之间的相变。我们发现，在三维的反转非对称系统中，量子自旋霍尔相和绝缘体相之间出现了一个无隙相，这与二维的情况相反。这种无间隙相位的存在源于三维空间中无间隙点（恶魔点）的拓扑性质，而不是二维空间。
2007-10-04 cond-mat.mes-hall
Effect of surface state hybridization on current-induced spin-orbit torque in thin topological insulator films
研究了在顶、底表面态杂化的情况下，拓扑绝缘体（TI）薄膜中的电流诱导自旋轨道矩。给出了自旋力矩与TI厚度之间的关系，并由此导出了使自旋力矩最大化的TI厚度的最佳值。我们数值计算表明，在典型的TI薄膜制成的$\mathrm{Bi_2Se_3}$，最佳的厚度约为3-5 nm。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall
Quantum Breakdown of the Quantized Hall Insulator
我们提出了一个解析标度理论的本地化在一个二维的分层网络模型，旨在代表相位相干电子输运的量子霍尔制度。标度表达式的纵向和霍尔磁阻。与最近的数值研究一致，我们发现霍尔电阻率在金属相是量子化的，但在绝缘相发散。这表明量子化霍尔绝缘体的特性只能在强退相机制存在的情况下发生。
2001-01-29 cond-mat.mes-hall
Scaling Behavior of the Quantum Phase Transition from a Quantum Anomalous Hall Insulator to an Axion Insulator
在量子霍尔和量子反常霍尔（QAH）系统中，从一个平台到下一个平台或到绝缘体的相变揭示了普遍的标度行为。最近在磁性拓扑绝缘体夹层样品中证实了磁场驱动下从QAH绝缘体到轴子绝缘体的量子相变。在这里，我们表明，在过渡点的纵向电阻对磁场的导数的温度依赖性遵循的特征幂律，表明一个普遍的标度行为的QAH到轴子绝缘体相变。类似于量子霍尔平台到平台的转变，QAH到轴子绝缘体的转变也可以通过Chalker-Coddington网络模型来理解。我们提取的临界指数k~ 0.38与最近的高精度数值计算结果的相关长度指数的Chalker-Coddington模型在v ~ 2.6，而不是普遍接受的值2.33。
2020-08-29 cond-mat.mes-hall
Skyrmion-induced anomalous Hall conductivity on topological insulator surfaces
电子自旋动量锁定与背景磁织构一起可以显著改变电子输运性质。本文从理论上研究了拓扑绝缘体与顶部含有磁性skyrmions的磁性绝缘体之间的电子输运。与常规金属中的拓扑霍尔效应不同，即使在没有面内磁织构的情况下，skyrmion也会对异常霍尔电导率产生额外的贡献，这是由于在skyrmion边界处获得的狄拉克电子的相位因子特性。
2017-10-12 cond-mat.mes-hall
Tunneling Tuned Spin Modulations in Ultrathin Topological Insulator Films
量子隧穿与费米表面自旋极化之间的定量关系是利用拓扑绝缘体表面态进行器件设计的关键。利用p偏振光自旋分辨光电子能谱研究了拓扑绝缘体Bi_2Se_3薄膜的金属-绝缘体转变，发现在一定的薄膜厚度下，远离表面布里渊区中心的动量自旋极化较大.此外，极化显着降低，增强隧道系统实现在薄绝缘膜，而极化的幅度饱和到批量限制更快地在较大的波矢在较厚的金属膜。我们的理论模型计算捕捉到了量子隧穿和费米表面自旋极化之间的微妙关系。我们的研究结果表明，极化电流可以调谐到零，在薄绝缘膜形成的基础上，为未来的自旋开关纳米器件。
2013-07-21 cond-mat.mes-hall
The Fractional Quantum Hall Effect of Tachyons in a Topological Insulator Junction
本文研究了两个拓扑绝缘体结在外磁场作用下的超快电子激发。从快子的有效二维模型和两个拓扑绝缘体的结态评估的朗道能级显示出一些在传统电子系统或石墨烯中看不到的独特性质。$ν=1/3$分数量子霍尔效应在快子系统中也有很强的存在。
2012-04-04 cond-mat.mes-hall
Nature of Integer Quantum Hall Transitions
基于无序任意子模型，重新讨论了量子霍尔系统的金属-绝缘体跃迁与超流-绝缘体跃迁之间的映射。采用超流-绝缘体跃迁的单参数标度法分析了整数量子霍尔跃迁的标度行为。分析表明，在弱无序极限下，量子霍尔平台直接跃迁到绝缘体，而在强无序极限下，量子霍尔平台则发生漂移跃迁。在这两种情况下，过渡对应于一个非手性超流绝缘体过渡，与纵向和横向量子霍尔电导率以下的半圆关系。
2002-08-06 cond-mat.mes-hall
Reply to Comment on "Localization and Metal-Insulator Transition in Multilayer Quantum Hall Structures"
这是对田中和町田评论的回复。我们提供了一些细节推导的有效场论的整数量子霍尔跃迁使用非阿贝尔手征反常。
1998-09-28 cond-mat.mes-hall
Planar Hall and Nernst effect in patterned ultrathin film of La0.7Sr0.3MnO3
我们观察到在图案化的La0.7Sr0.3MnO3（LSMO）薄膜（8 nm）中的横向热电势或平面能斯特效应（Planar Nernst Effect），其由施加在薄膜的面内的热流驱动，并且还研究了在相同的LSMO薄膜中的平面霍尔效应（PHE），其中面内电流为100 μ A。即使在5 K的温差下，薄膜（8 nm）中的平面能斯特效应也显示出与平面霍尔效应测量中观察到的相同的3 Oe的铁磁率，并证实了薄膜的铁磁性质。在250 K下，横向电压的角相关性呈现四重sin{theta} cos{theta}相关对称性，这与平面霍尔效应测量结果一致。
2016-06-05 cond-mat.mes-hall
Modification of the hybridization gap by twisted stacking of quintuple layers in a three dimensional topological insulator thin film
扭曲分层材料的堆叠会产生丰富的新物理学。三维（3D）拓扑绝缘体膜在顶表面和底表面上具有二维无带隙狄拉克电子，当膜低于某一临界厚度时，所述狄拉克电子将杂化并在表面态结构中打开带隙。根据文献，可以通过各种参数（例如膜厚度、反转对称性等）来调节杂化带隙。三维强拓扑绝缘体Bi（Sb）Se（Te）族具有通过范德华相互作用堆叠在一起的五重层（QL）组成的层状结构。在这里，我们成功地生长扭曲堆叠的Sb 2 Te 3量子点，并研究扭曲角度的影响下的厚度限制的杂交间隙。我们发现，可以调整的杂化间隙的薄膜的三个量子阱，这可能会导致量子自旋霍尔态。在3-QL膜中发现间隙闭合的特征。该方法的成功应用为研究拓扑绝缘体中的奇异物理开辟了一条新的途径。
2021-08-09 cond-mat.mes-hall
Propagation of Surface Plasmon Polaritons in Thin Films of Topological Insulators
研究了表面等离子激元在拓扑绝缘体薄膜中的传播。所考虑的材料是第二代三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$、Bi $_2$ Te $_3$和Sb $_2$ Te $_3$。色散关系和传播长度的数值估计，考虑到拓扑绝缘体以及基板使用Drude-Lorentz模型的体介电函数的变化。确定了影响传播长度的关键因素，并提出了修改色散关系的方法。对Bi $_2$ Se $_3$的实验数据与理论值之间的明显差异提出了解释。
2016-01-25 cond-mat.mes-hall
Large Enhancement of Electronic Thermal Conductivity and Lorenz Number in Topological Insulator Bi2Te2Se Thin Films
拓扑绝缘体（TI）由于其体相绝缘而表面导电的特性，引起了人们的广泛关注。然而，对拓扑绝缘体中的热输运，特别是表面态的影响的研究和理解还很缺乏。本文研究了Bi_2Te_2Se_TI薄膜的面内热导率随厚度的变化规律。对于厚度低于20 nm的膜，观察到热导率和电导率的大的增强，这归因于这些膜的表面状态和体绝缘性质。令人惊讶的是，表面的洛伦兹数超过10倍的索末菲值被发现。输运测量表明，当膜厚小于20 nm时，表面是接近电荷中性点。大Lorenz数的可能原因包括表面态Dirac流体中电流和热流的解耦以及涉及表面态的双极扩散输运。
2017-02-06 cond-mat.mes-hall
Effect of chiral selective tunneling on quantum transport in magnetic topological-insulator thin films
采用Landauer-Buttiker方法研究了磁掺杂超拓扑绝缘体薄膜的电子输运性质。手性选择性隧穿在这样的系统中，导致传输间隙，并因此电流阻塞解决。当具有相反手性的磁性状态在能量上对齐时，这种量子传输阻塞发生。当电子隧穿由交换场引起的磁势势垒或磁势阱时，可以观察到这一点。证明了当结构反转非对称势或面内磁化作用时，这一手征跃迁规则失效，这一新发现有助于解释拓扑绝缘体薄膜中的量子输运，特别是揭示量子反常霍尔效应的纵向电导行为.此外，利用手性选择性隧穿效应产生的负微分电阻，可以设计磁性拓扑绝缘体薄膜的电子器件。
2017-07-29 cond-mat.mes-hall
Observation of Quantum-Tunneling Modulated Spin Texture in Ultrathin Topological Insulator Bi2Se3 Films
了解异质拓扑绝缘体薄膜中边界模的自旋织构行为对于设计和制备功能纳米器件至关重要。在这里，通过使用自旋分辨光电子能谱与p-偏振光在拓扑绝缘体Bi_2Se_3薄膜，我们报告的隧穿依赖的拓扑绝缘体薄膜的自旋组态的演变跨越金属到绝缘体的转变。我们观察到强烈的结合能和波矢依赖的自旋极化的拓扑表面电子在超薄隙狄拉克锥极限。增强隧穿实现系统的薄绝缘膜的极化显着降低，而在较厚的金属膜在较大的波矢的极化饱和到批量限制更快的幅度。我们提出了一个理论模型，捕捉量子隧穿和费米表面自旋极化之间的这种微妙的关系。我们的高分辨率自旋为基础的光谱结果表明，极化电流可以调谐到零，在薄绝缘膜形成的基础上，为未来的自旋开关纳米器件。
2014-04-10 cond-mat.mes-hall
Coulomb drag in topological insulator films
研究了拓扑绝缘体薄膜上下表面间的库仑阻力。我们推导了包含两层系统完整自旋结构的薄膜自旋密度矩阵的动力学方程，并详细分析了电子-电子相互作用，以恢复所有与库仑阻力有关的项。针对典型的拓扑绝缘体系统，薄膜厚度d达6 nm，我们得到了数值和近似的解析结果的拖曳电阻$ρ_\text{D}$，并发现$ρ_\text{D}$是成正比的$T^2d^{-4}n^{-3/2}_{\text{a}}n^{-3/2}_{\text{p}}$在低温T和低电子密度$n_{\text{a,p}}$，其中a表示的有源层和p的钝化层。此外，我们比较了$ρ_{\text{D}}$与石墨烯，确定定性和定量的差异，我们讨论了多谷的情况下，超薄膜和电子空穴层。
2016-01-11 cond-mat.mes-hall
Interacting Dirac Fermions on a Topological Insulator in a Magnetic Field
我们研究了外磁场中拓扑绝缘体薄膜表面的分数量子霍尔态，其中载流子的狄拉克费米子性质最近才在实验上得到证实.我们的研究表明，分数量子霍尔态在拓扑绝缘体的表面朗道能级中确实是可以观察到的。然而，由于拓扑绝缘体膜的有限厚度以及由于膜的两个表面的朗道能级的混合，与石墨烯中的效应相比，该效应的强度将不同。在较小的膜厚度下，该混合导致激发间隙对膜厚度的强烈非单调依赖性。当薄膜厚度足够大时，最低两个朗道能级的激发能隙强度相当。
2011-08-20 cond-mat.mes-hall
Quantum Anomalous Hall Effect in Magnetic Insulator Heterostructure
基于从头计算，我们预测，一个单层的Cr掺杂（Bi，Sb）2 Te 3和GdI 2异质结构是一个量子反常霍尔绝缘体与非平凡的带隙高达38 meV。我们的预测背后的原理是，两个拓扑平凡的铁磁绝缘体之间的能带反转可以导致非零的陈数，这提供了一个更好的方式来实现量子反常霍尔态没有随机磁掺杂。此外，还提出了一个简单有效的模型来描述该体系中自旋极化带反转的基本机制。此外，我们还预测在（Bi_（2/3）Cr_（1/3））_2 Te_3/GdI_2超晶格中可以实现三维量子反常霍尔绝缘体。
2014-11-12 cond-mat.mes-hall
Current scaling of the topological quantum phase transition between a quantum anomalous Hall insulator and a trivial insulator
我们报道了磁性拓扑绝缘体异质结构薄膜表面的量子反常霍尔绝缘体和平凡绝缘体之间的量子相变的电流标度研究。通过倾斜磁化同时测量霍尔电导率$σ_{xy}$来观察转变。在各种激励电流下获得的$σ_{xy}$的转变曲线在单个点处彼此交叉，例示了转变的量子临界行为。过渡曲线的斜率遵循激励电流的幂律依赖性，给出标度指数。结合已有的温度标度研究结果，分别得到局域长度的临界指数$ν$ = 2.8 $\pm$ 0.3和相干长度的临界指数$p$ = 3.3 $\pm$ 0.3。
2020-07-02 cond-mat.mes-hall
Specular Andreev reflection in thin films of topological insulators
从理论上揭示了在栅电场存在下，薄膜拓扑绝缘体正常超导（N/S）结中出现Andreev镜面反射的可能性。镜面Andreev反射的概率随着电场的增加而增加，并且单位效率的电子-空穴转换发生在实验可达到的宽的电场范围内。我们表明，完美的镜面Andreev反射可以发生在所有的入射角与一个特定的激发能值。此外，我们发现该结构的热导率与温度呈指数关系。我们的研究结果揭示了所提出的拓扑绝缘体薄膜为基础的N/S结构的带内镜面Andreev反射的实现的潜力。
2016-05-04 cond-mat.mes-hall
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
Topological insulator Bi2Se3 thin films grown on double-layer graphene by molecular beam epitaxy
采用分子束外延技术在6 H-SiC（0001）衬底上制备了双层石墨烯，在石墨烯上生长了原子级平坦的拓扑绝缘体Bi 2Se 3薄膜。通过反射式高能电子衍射和扫描隧道显微镜的结合研究，确定了Bi_2Se_3外延薄膜逐层生长的富Se条件和温度判据。原位角分辨光电子能谱测量表明，未掺杂的薄膜具有1.0 \pm 0.2 × 10 ~（11）/cm ~ 2的低缺陷密度，在10个五层厚的薄膜中形成块状绝缘体.
2010-07-06 cond-mat.mes-hall
Acoustic phonon dynamics in thin-films of the topological insulator Bi2Se3
瞬态反射率的痕迹测量的纳米尺寸的薄膜的拓扑绝缘体Bi 2 Se 3揭示了GHz范围内的振荡驱动的热载流子光激发与超短激光脉冲的1.51 eV的光子能量的弛豫。这些振荡已经被认为是由声学声子动力学引起的，包括以驻波形式的相干纵向声学声子。随着薄膜厚度从40 nm减小到15 nm，振荡频率从~35 GHz增加到~70 GHz，这归因于两种不同模式之间的相互作用，对于厚度大于40 nm的薄膜，采用行波模式;对于厚度小于40 nm的薄膜，采用薄膜体声波谐振器（FBAWR）模式。当Bi_2Se_3膜中的间接界面耦合将FBAWR机制切换到兰姆波激发时，对于厚度低于15 nm的膜，振荡的幅度迅速衰减。相干纵向声学声子的频率范围与Bi 2Se 3的弹性性质很好地一致。
2015-04-14 cond-mat.mes-hall
Spin Hall Effect Induced Spin Transfer Through an Insulator
当电荷电流通过表现出自旋霍尔效应的正常金属时，自旋在横向方向上累积在样品的边缘。我们预测，这种自旋积累，或自旋电压，使量子隧穿自旋通过绝缘体或真空到达铁磁体没有转移电荷。在一个正常的金属/绝缘体/铁磁绝缘体三层（如Pt/氧化物/YIG），量子隧穿解释了自旋转移力矩和自旋泵随绝缘体的厚度呈指数衰减。在正常的金属/绝缘体/铁磁金属三层（例如Pt/氧化物/Co）中，自旋转移一般不随绝缘体的厚度单调衰减。结合自旋霍尔磁电阻，这种隧穿机制点的可能性，一种新型的隧道光谱，可以探测磁振子态密度的铁磁绝缘体在一个全电和非侵入性的方式。
2016-08-20 cond-mat.mes-hall
Quantum spin Hall effect in 2D topological insulators
人们对拓扑绝缘体产生极大兴趣的最初动机是希望观察到量子自旋霍尔效应。因此，如果一种材料处于拓扑绝缘体状态，他们通常称之为量子自旋霍尔态。然而，尽管令人印象深刻的实验结果证实了量子自旋霍尔态的存在，但量子自旋霍尔效应尚未被检测到。本文首先简要介绍了量子自旋霍尔效应（由拓扑陈数决定的量子自旋电导），然后分析了边界条件对观察到这种效应的关键作用，最后讨论了量子自旋霍尔效应是否以及如何被观察到。
2011-08-31 cond-mat.mes-hall
Berry phase theory of planar Hall effect in Topological Insulators
在体传导极限下，外磁场平行于外加电流方向时，外尔半金属和拓扑绝缘体的纵向磁阻效应为负。拓扑半金属中的负纵向磁电阻效应被认为是手征反常效应的结果，而拓扑绝缘体中的负纵向磁电阻效应还没有得到很好的定义。另一个有趣的现象，平面霍尔效应-在所施加的共面电场和磁场的平面中出现横向电压，其彼此不完全对准，其中传统的霍尔效应消失的配置，最近被认为存在于Weyl半金属中。本文提出了一种在体电导极限下三维拓扑绝缘体平面霍尔效应的准经典理论。从玻尔兹曼输运方程出发，导出了拓扑绝缘体的平面霍尔电导率和纵向磁导率的表达式，并指出了轨道磁矩对平面霍尔效应的重要作用。我们的理论结果预测特定的实验签名拓扑绝缘体，可以直接在实验中检查。
2017-07-19 cond-mat.mes-hall
