Enhancement in surface mobility and quantum transport of Bi_(2-x)Sb_(x)Te_(3-y)Se_(y) topological insulator by controlling the crystal growth conditions
尽管对三维拓扑绝缘体（3D TI）进行了大量研究，但高质量（体绝缘和高迁移率）TI的受控生长仍然是一个具有挑战性的课题。本研究探讨单晶化学计量比BiSbTeSe 2（BSTS）的合成方法的作用。采用熔融生长法（MG）、Bridgman生长法（BG）和两步熔融Bridgman生长法（MBG）制备了三种不同类型的BSTS样品。我们的研究结果表明，BSTS的晶体质量强烈依赖于生长方法。晶体结构和成分分析表明，MBG法生长的BSTS具有较好的均匀性和高度有序的晶体结构。这与样品的电输运性质很好地相关，其中在MBG BSTS装置中观察到表面迁移率的实质性改善。晶体质量和迁移率的提高使得在低磁场下观察到良好的量子霍尔效应。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Topology of Mobility-Gapped Insulators
研究确定性算子，我们定义了一个适当的拓扑空间的迁移率缺口绝缘体，使拓扑不变量是连续映射到离散空间，我们证明了这确实是整数量子霍尔效应的情况下，最后我们显示为什么我们的“绝缘体”条件是有意义的局部化理论的角度来看，使用分数矩方法。
2019-08-13 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Record Surface State Mobility and Quantum Hall Effect in Topological Insulator Thin Films via Interface Engineering
材料缺陷是制约拓扑绝缘体发展的主要瓶颈。特别是，努力实现薄TI样品与占主导地位的表面传输总是导致增加的缺陷和降低的迁移率，从而使其难以探测的拓扑表面状态的量子制度。在这里，通过利用一种新的缓冲层方案组成的In 2Se 3/（Bi0.5In0.5）2Se 3异质结构，我们介绍了一个数量级的迁移率比以前增强的Bi 2Se 3薄膜的量子代。该方案导致了在Bi 2 Se 3中首次观察到量子霍尔效应。
2015-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Extremely large non-saturating magnetoresistance and ultrahigh mobility due to topological surface states in metallic Bi2Te3 topological insulator
本文研究了Bi_2 Te_3单晶在高、低体载流子浓度下的弱反局域化效应。在低载流子密度下，WAL曲线与磁场的法向分量成比例，表明拓扑表面状态在磁导率中占主导地位。在高载流子密度下，WAL曲线既不随外加场也不随其法向分量而缩放，这意味着体导电和表面导电的混合。由于拓扑表面状态的WAL显示不依赖于本体载流子的性质（电子或空穴）。在具有较低载流子密度的样品中观察到的极大的非饱和磁阻和磁阻迁移率进一步支持了表面态的存在。利用Hikami-Larkin-Nagaoka公式计算了表征WAL效应的物理参数。在高载流子浓度下，与低载流子浓度相比，存在更多数量的传导通道和相位相干长度的减小。拓扑绝缘体具有极大的磁电阻和高迁移率，在磁电传感器和存储器件中具有重要的技术价值。
2017-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Critical behavior of thermopower and conductivity at the metal-insulator transition in high-mobility Si-MOSFET's
这封信报道了通过金属-绝缘体转变测量高迁移率Si-MOSFET中二维电子气的热电势和电导率。在低温下，热电势和电导率作为电子密度的函数显示出临界行为，这与Anderson转变的预期非常相似。特别是，当从金属侧接近临界密度时，扩散热电势出现发散，导电性消失。在绝缘侧，热电势随着温度的降低而上升。
2000-02-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Transport properties of a 3D topological insulator based on a strained high mobility HgTe film
我们研究了应变的，80 nm厚的HgTe层的磁输运特性，其具有高迁移率μ = 4 × 10^5 cm ^2/Vs。通过顶栅，费米能从价带通过狄拉克型表面态调谐到导带。磁输运测量允许解开导带电子，空穴和狄拉克电子的电导率的不同贡献。这些结果与应变碲化汞是一种拓扑绝缘体，体带隙约为15 meV，表面态为无带隙的结论是一致的。
2013-12-04 cond-mat.mes-hall
Strong surface scattering in ultrahigh mobility Bi2Se3 topological insulator crystals
虽然在Bi 2Se 3的表面敏感测量中已经确定了拓扑非平凡表面状态的证据，但一个重要的实验问题是在批量运输中没有观察到签名。为了寻找这种状态，人们研究了名义上未掺杂的Bi 2Se 3单晶，其载流子密度接近10^16 cm^-3，迁移率非常高，超过2 m^2 V^-1 s^-1。Shubnikov de Haas振荡，霍尔效应，和光学反射率的综合分析表明，测得的电传输可以完全归因于体状态，即使在50 mK的低朗道能级填充因子，并在量子极限。没有一个显着的表面贡献体传导表明，即使在非常干净的样品，表面迁移率低于散装，尽管其拓扑保护。
2010-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Duality breaking, mobility edges, and the connection between topological Aubry-André and quantum Hall insulators in atomic wires with fermions
本文研究对偶性破缺如何产生迁移率边和拓扑相，建立Aubry-André原子线与量子霍尔系统的联系，并依据填充因子和对偶性破缺程度分类出三类拓扑绝缘体，以陈数表征。
2025-02-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Precise determination of two-carrier transport properties in the topological insulator TlBiSe$_2$
本文报道了三维拓扑绝缘体TlBiSe $_2$的电输运性质研究。我们采用了一种新开发的分析程序，并精确地确定了双载流子输运特性。磁输运性质揭示了体材料中高迁移率和低迁移率电子的多载流子传导，这与角分辨光电发射结果定性一致。黑田$et~al.$，物理学评论快报。$\bm{105}$，146801（2010）]。用传统的Bloch-Gr{ü}neisen公式很好地解释了霍尔迁移率的温度依赖性，并得到了德拜温度$\varTheta_{\rm{D}}=113 \pm 14$ ~K。结果表明，体电子的散射主要是由声学声子决定的。
2015-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theoretical Study of Electronic Transport in Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides: Effects of the Dielectric Environment
我们讨论了二维过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜的电介质环境（绝缘体和金属栅）对电子输运的影响。我们采用众所周知的从头算方法来计算低场载流子迁移率的独立层，并使用介电连续近似扩展我们的研究层中的双栅极结构，包括介电屏蔽的电子-声子相互作用所造成的底部氧化物和栅极绝缘体的影响，和散射与混合界面光-声子/等离子体激元激发（“远程声子散射”）。我们发现高介电常数绝缘体的存在可以显著提高载流子迁移率。然而，散射与界面混合激励否定了这种增益，并降低了流动性显着低于其独立的值。在一个双栅极的几何结构与SiO $_{2}$作为底部氧化物和各种顶栅绝缘体，我们发现，随着顶绝缘体介电常数的增加，迁移率降低，正如预期的那样。然而，在弱极性hBN的情况下预测高迁移率，并且在栅极绝缘体/TMD/底部氧化物堆叠的情况下计算出比预期低得多的迁移率，其中两种或更多种极性材料具有具有类似谐振频率的光学声子。我们还发现，金属栅屏蔽的效果是明显的，但不是特别强。最后，我们讨论了TMD介电常数、自由载流子密度和温度对TMD单分子膜输运性质的影响。
2022-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring Kinetics on a Topological Insulator Surface by Defect-Induced Strain: Pb Mobility on Bi2Te3
基于Bi $_{2}$ Te $_{3}$型拓扑绝缘体（TI）的异质外延结构表现出奇异的量子现象。为了最佳地表征这些现象，需要在这样的TI上的膜生长期间控制界面结构。在这个过程中，吸附原子的迁移率是一个关键因素。研究表明，在Si（111）-7 $\times$ 7衬底上生长的Bi $_{2}$ Te $_{3}$（111）薄膜中，由于点状缺陷的存在，在薄膜表面产生了工程局部应变ε，从而改变了Pb在Bi $_{2}$ Te $_{3}$（111）表面的迁移率.用扫描隧道显微镜观察了Pb在Bi $_{2}$ Te $_{3}$（111）表面上的吸附能和扩散势垒EPDMATHABMP，并对吸附能和扩散势垒进行了第一性原理密度泛函理论（DFT）分析.令人惊讶的是，由于在临界拉伸应变ε $_{c}$ 0.8%处稳定吸附位点的位置出现分叉，E $_d$显示出对ε的尖点样依赖性。这构成了一个非常不同的应变依赖性的扩散率从所有以前的研究集中在传统的金属或半导体表面。动力学Monte Carlo模拟铅沉积，扩散，不可逆聚集结合DFT结果揭示吸附原子和集群分布与我们的实验观察兼容。
2016-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional metal-insulator transition and in-plane magnetoresistance in a high mobility strained Si quantum well
在Si/ Si_{1-x} Ge_x异质结应变量子阱中的高质量二维电子系统（2DES）中观察到明显的金属-绝缘体转变，迁移率μ=1.9 × 10 ^5 cm ^2/Vs，密度n=1.45 × 10^{11} cm^{-2}.临界密度为~ 0.32 x 10^{11} cm^{-2}，是目前在Si 2D系统中观察到的最低密度，在该密度下，低T电阻率的热系数改变符号。面内磁电阻的研究进行了在较高的密度范围内的2DES显示的金属类行为。观察到面内磁电阻先随~ B_{ip} ^2增大，然后当B_{ip} > B_c时饱和到一个有限值ρ（B_c）.全自旋极化场B_c随n单调减小，但当n趋于零时，B_c趋于饱和。此外，对于密度范围从0.35 x 10^{11}到1.45 x 10 ^{11} cm^{-2}的所有样品，ρ（B_c）/ρ（0）约为1.8，当与B_{ip} /B_c作图时，ρ（B_c）/ρ（0）坍缩成一条曲线。
2005-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Mobility engineering and metal-insulator transition in monolayer MoS2
二维（2D）材料是一类新的材料，具有有趣的物理特性，从纳米电子学到传感和光子学。除了石墨烯，研究最多的2D材料，其他层状材料的单层，如半导体二硫属化物MoS 2或WSe 2作为场效应晶体管（FET）的有前途的绝缘体和沟道材料越来越重要。由于量子力学限制，单层MoS 2中直接带隙的存在允许室温场效应晶体管具有超过108的开/关比。这些器件中的高介电常数的存在增强了它们的移动性，但其机制尚不清楚。在这里，我们报告在不同的电介质配置的二硫化钼场效应晶体管的电输运测量。迁移率对温度的依赖性显示出明显的证据，在双栅极器件中的电荷杂质散射的强烈抑制与顶栅电介质以及声子散射，显示出比预期的温度依赖性弱。在双栅器件中实现的高水平掺杂也允许观察单层MoS 2中的金属-绝缘体转变。我们的工作开辟了进一步改善二维半导体性能的途径，并介绍了二硫化钼作为一个有趣的系统，研究介观系统中的相关效应。
2013-01-21 cond-mat.mes-hall
An apparent metal insulator transition in high mobility 2D InAs heterostructures
我们报告的第一个实验观察到的一个明显的金属绝缘体过渡的2D电子气限制在InAs量子阱。在高密度下，我们发现载流子迁移率受到背景带电杂质的限制，电阻率的温度依赖性显示出金属行为，电阻率随着温度的升高而增加。在低密度下，我们发现绝缘行为低于$n_{c} = 5 \times 10^{10}$ cm $^{-2}$的临界密度，电阻率随温度的升高而降低。我们分析了这个过渡使用渗滤模型所产生的随机背景带电杂质的筛选失败。我们还研究了渗透过渡实验通过引入远程电离杂质在表面。在冷却过程中使用偏置，我们修改屏蔽电荷在表面强烈影响的临界密度。我们的研究表明，在我们的系统中，从金属相到绝缘相的转变是由于渗流转变。
2014-09-16 cond-mat.mes-hall
Connecting higher-order topological insulators to lower-dimensional topological insulators
近年来，晶体对称性在丰富TI种类中的作用得到了积极的研究。高阶TI是一种新型的拓扑晶体绝缘体，其具有比常规TI表面更低的维数的无隙边界态。在本文中，依赖于一个具体的紧束缚模型，我们表明，高阶TI可以顺利地连接到传统的TI在较低的维度，而没有体隙关闭或对称性破缺。我们的结果支持理解高阶TI作为一个堆叠的低维TI在尊重所有的晶体对称性的方式。
2018-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
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
Observation of Ultrahigh Mobility Surface States in a Topological Crystalline Insulator by Infrared Spectroscopy
拓扑晶体绝缘体（TCI）具有晶体对称性保护的金属表面态，是探索拓扑现象和潜在应用的通用平台。然而，在这一领域的进展受到阻碍的挑战，探测光学和输运性质的表面状态，由于散装载体的存在。在这里，我们报告的TCI，（001）取向的$Pb_{1-x}Sn_{x}Se$在零和高磁场的红外（IR）反射率测量。我们表明，远红外电导率出乎意料地占主导地位的表面状态作为其独特的能带结构和随之而来的小红外穿透深度的结果。此外，我们的实验产生的表面迁移率为40000 $cm^{2}/(Vs)$，这是拓扑材料中报道的最高值之一，这表明在薄TCI晶体的表面占主导地位的导电的可行性。这些发现为探索许多奇异的输运和光学现象以及预测的TCI应用铺平了道路。
2017-10-16 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
Terahertz photoresistivity of a high-mobility 3D topological insulator based on a strained HgTe film
我们报告的太赫兹（THz）的光电阻率在应变碲化汞三维拓扑绝缘体（3D TI）的所有费米能级位置的详细研究：内的导带和价带，并在体间隙。在存在磁场的情况下，我们检测到对应于回旋共振（CR）的顶面狄拉克费米子（DF）的共振和检查的非平凡的依赖关系的表面态回旋质量的费米能级位置。我们还检测到额外的共振功能在中等电子密度，并证明它们是由表面DF和体电子的混合。在高电子密度下，我们观察到太赫兹辐射引起的1/B周期性低场磁振荡耦合到谐波的CR，并证明它们有一个共同的起源与微波诱导的电阻振荡（MIRO）以前观察到的高迁移率GaAs基异质结构。这一观察结果证明了应变碲化汞薄膜中螺旋表面态形成的二维电子系统的优越性。
2020-11-20 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
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
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
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
Growth of High-Mobility Bi2Te2Se Nanoplatelets on hBN Sheets by van der Waals Epitaxy
拓扑绝缘体的表面状态的电检测受到体传导的干扰的强烈阻碍，体传导的干扰通常是由于与晶格缺陷的形成相关联的显著掺杂而产生的。作为示例的拓扑绝缘体Bi 2 Te 2Se，我们表明，通过范德华外延生长薄hBN衬底上的这种纳米片的结构质量可以得到大幅改善。hBN上的纳米片的表面态载流子迁移率与常规Si/SiOx衬底上的片相比增加了约3倍，这使得能够观察到良好发展的Shubnikov-de Haas振荡。此外，我们证明的可能性，以有效地调整费米能级的位置在薄膜中的帮助下的背栅。
2013-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Equivalent topological invariants of topological insulators
时反不变的拓扑绝缘体一般可以由有效拓扑场论定义，其中θ系数只能取0或π。该理论对任意相互作用系统普遍适用，θ不变量的量子化可以直接用实验测量。简化到非相互作用系统的情况下，θ不变量可以表示为整个三维布里渊区上的积分。或者，非相互作用的绝缘体可以通过定义在离散时间反演不变动量上的拓扑不变量来分类。本文证明了拓扑绝缘体的积分不变量与离散不变量之间的完全等价性。
2012-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Mid-gap States of Topological Insulators with Flux-Superlattice
本文基于Halfton模型，研究了具有π磁通超晶格的拓扑绝缘体。我们发现，存在由磁通超晶格诱导的带隙中间态。特别地，中间带隙态具有非平凡的拓扑性质，包括非零的陈数和无带隙边缘态。我们推导了一个有效的紧束缚模型来描述拓扑中能隙态，并利用该模型对中能隙态进行了研究。所得结果可直接推广到其他二维磁通超晶格拓扑绝缘体。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Oscillations in a Topological Insulator Bi$_2$Te$_2$Se with Large Bulk Resistivity (6 $Ω$cm)
我们报道了在一个拓扑绝缘体Bi $_2$ Te $_2$ Se中观察到的显著的Shubnikov-de Haas振荡，该绝缘体具有大的体电阻率（在4 K时为6 $Ω$ cm）。通过拟合SdH振荡，我们推断出大金属丰度参数$k_F\ell$ = 41，表面迁移率（$μ_s\sim$ 2，800 cm $^2$ /Vs）远大于体迁移率（$μ_b\sim$ 50 cm $^2$ /Vs）。折射率场$B_ν$与填充因子$ν$的关系图显示了$\frac12$ -位移，与无质量狄拉克态一致。分数填充状态的证据被认为是在11-T领域。
2011-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Minimal model for higher-order topological insulators and phosphorene
高阶拓扑绝缘体是传统拓扑绝缘体的一种扩展概念，属于一类特殊的拓扑绝缘体，传统的体-边界对应关系不适用于此。体拓扑指数可以由位于晶体的高对称点处的Wannier中心来描述。本文提出了二维二阶拓扑绝缘体和三维三阶拓扑绝缘体的极小模型。它们是具有两个不同跳变参数的各向异性双带模型。二维模型被认为是捕获的费米能级附近的磷烯的基本物理。由于在纳米带中没有拓扑边缘态，它迄今为止被认为是一种平凡的绝缘体。然而，我们证明了零维拓扑边界状态的出现，即，在纳米磁盘中。特别地，金刚石结构在两个角处表现出这样的拓扑状态，每个角携带1/2分数电荷。我们预测这些角态将在磷烯的金刚石结构中观察到。
2018-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature Induced Spin Density Wave in Magnetic Doped Topological Insulators
研究了掺杂等电子磁性杂质的拓扑绝缘体的磁性。结果表明，在零温度下，杂质是铁磁有序的，但当温度升高时，拓扑绝缘体在系统达到顺磁相之前经历了一级相变到自旋密度波相.这一阶段的起源是拓扑绝缘体自旋磁化率对动量的非平凡依赖。我们分析了发生在拓扑绝缘体表面的非均匀磁相位与狄拉克电子系统的耦合。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Four-Dimensional Topological Insulators with Nodal-Line Boundary States
传统的拓扑绝缘体和超导体在其边界上具有拓扑保护的节点，而最近对单线半金属的兴趣仅涉及体能带结构。在这里，我们提出了一种新的四维拓扑绝缘体保护的反酉反射对称，其边界带具有一个单一的$PT$对称的节线与双拓扑电荷。受最近四维量子霍尔效应实验实现的启发，我们还提出了一个冷原子系统，实现了新的拓扑绝缘体与可调参数作为额外的维度。
2018-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Shubnikov-de Haas oscillations in p and n-type topological insulator (Bi$_{x}$Sb$_{1-x}$)$_{2}$Te$_{3}$
本文研究了拓扑绝缘体（Bi $_{x}$ Sb $_{1-x}$）$_{2}$ Te $_{3}$薄膜中的Shubnikov-de Haas振荡，其载流子类型为p型（x = 0.29，0.34）和n型（x = 0.42）。随着浓度x的变化，费米能级的位置发生变化，从而使Berry相、迁移率和散射时间等物理性质发生显著变化。x = 0.42的样品中的朗道水平扇形图显示$π$ Berry相，其迁移率高达17，000 cm $^{2}$ /V/s，而其他样品具有2 $π$ Berry相，迁移率低得多。这表明，由于x = 0.42的样品的体带不穿过费米能级，它变成体绝缘，导致拓扑表面态主导输运。因此，我们可以通过调节浓度x将样品性质从简并切换到体绝缘，这与角分辨光电子能谱的结果一致。
2018-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological insulators from the Perspective of first-principles calculations
拓扑绝缘体是一种新的量子态，它具有螺旋形的无带隙边缘态或表面态，这些拓扑表面态对晶格畸变和非磁性杂质等弱的时间反演不变扰动具有很强的鲁棒性。近年来，各种各样的拓扑绝缘体已被理论预测和实验观测。第一性原理计算已被广泛用于预测拓扑绝缘体，并取得了巨大的成功。本文从第一性原理计算的角度综述了该领域的研究进展。首先，简要介绍了拓扑绝缘体的基本概念和第一性原理计算中常用的计算方法。其次，总结了寻找新型拓扑绝缘体的一般方法。最后，基于碲化汞的能带反转图，我们将拓扑绝缘体分为s-p、p-p和d-f三类，并讨论了每类拓扑绝缘体的典型例子。
2012-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Persistent Coherence and Spin-Polarization of Topological Surface States on Topological Insulators
拓扑绝缘体上的无带隙表面态可以避免非磁性杂质的弹性散射，这使得它们成为低功率电子应用的有希望的候选者。然而，对于广泛的应用，这些状态应该保持相干，并在环境温度下显着自旋极化。在这里，我们研究的相干性和自旋结构的拓扑状态的表面上的模型拓扑绝缘体，Bi 2 Se 3，在高温下的自旋和角度分辨光电子能谱。我们发现一个非常弱的加宽和基本上没有衰减的自旋极化的拓扑表面状态到室温。我们的研究结果表明，拓扑绝缘体表面的拓扑态可以作为室温电子器件的基础。
2013-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Current Modulator based on Topological Insulator with Sliding Magnetic Superlattice
我们从理论上研究了表面覆盖有滑动磁性超晶格的拓扑绝缘体。通过分析含时Dirac方程，研究了零模的动力学性质。当超晶格的滑动速度小于（大于）拓扑绝缘体的费米速度时，零模被完全（不完全）抽运。我们还提出了这种设置，整流电流或产生脉冲电流的应用。这将为基于拓扑绝缘体的电子器件提供一个原型。
2010-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Insulators, Topological Crystalline Insulators, Topological Semimetals and Topological Kondo Insulators
在本书第一章（特邀）中，我们简要回顾了定义拓扑绝缘体的基本概念，并着重阐述了揭示和建立其对称性保护（SPT）拓扑性质的关键实验结果。然后，我们提出了关键的实验结果，证明磁性，近藤绝缘，镜像手性或拓扑晶体秩序和超导性的自旋轨道拓扑绝缘体设置和如何这些新的（体绝缘）相的物质出现通过拓扑量子相变从布洛赫带绝缘体通过拓扑或狄拉克半金属在临界点。
2015-02-15 cond-mat.mes-hall
Fractional topological insulators
我们分析了二维拓扑绝缘体的推广，它可以实现相互作用，时间反转不变的电子系统。这些状态，我们称之为分数拓扑绝缘体，除了受保护的边缘模式外，还包含分数电荷和统计的激发。在s^z守恒的玩具模型中，我们证明了一个系统是分数拓扑绝缘体当且仅当σ_{sH}/e^* 是奇数，其中σ_{sH}是单位为e/2π的自旋霍尔电导，e^* 是单位为e的元电荷.
2009-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magic angle (in)stability and mobility edges in disordered Chern insulators
本文研究了无序对扭曲双层石墨烯魔角稳定性的影响，发现小无序下平带能量附近的迁移率边在所有 Chern 数为零时仍因 $C_{2z}T$ 对称性而存在，且该效应与实验观察相符。
2025-08-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Possible topological phases of bulk magnetically doped Bi2Se3: turning a topological band insulator into the Weyl semimetal
讨论了在磁掺杂拓扑带绝缘体中实现外尔半金属相的可能性。当磁矩为铁磁极化时，由于拓扑质量和磁质量的竞争，系统中存在三个相：拓扑带绝缘相、Weyl半金属相和平凡相.从拓扑绝缘体在Dirac点附近的一般连续哈密顿量出发，导出了Weyl点的低能理论，例如Bi_{2} Se_{3}在$Γ$点附近的${\bf k} \cdot {\bf p}$理论.在此基础上，我们引入金刚石晶格上的微观紧束缚模型来描述磁掺杂拓扑绝缘体，发现了Weyl半金属相。我们还讨论了外尔半金属相对反常霍尔效应的尺寸交叉。最后，我们讨论了外尔半金属相的实验情况。
2012-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Intrinsic magnetic topological insulators
在拓扑绝缘体中引入磁性破坏了时间反演对称性，并且磁交换相互作用可以在原本无间隙的拓扑表面状态中打开间隙。这允许产生各种新颖的拓扑量子态，包括量子反常霍尔效应（QAHE）和轴子绝缘体态。磁性掺杂和磁性邻近被认为是探索拓扑结构和磁性之间相互作用的有用手段。然而，磁性掺杂的不均匀性导致了复杂的磁有序和小的交换能隙，因此所观察到的QAHE仅在超低温下出现。因此，内禀磁性拓扑绝缘体对于提高QAHE的工作温度和进一步研究拓扑量子现象具有重要意义。这些系统的实现和表征对于基础物理学和潜在的技术革命都至关重要。综述了近年来内禀磁性拓扑绝缘体的研究进展，重点介绍了反铁磁拓扑绝缘体MnBi 2 Te 4及其系列材料。
2021-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cyclotron Resonance Assisted Photocurrents in Surface States of a 3D Topological Insulator Based on a Strained High Mobility HgTe Film
我们报告的观察回旋共振诱导的光电流，激发连续波太赫兹辐射，在3D拓扑绝缘体（TI）的基础上的80 nm应变碲化汞薄膜。的光电流形成的分析支持的磁传输和辐射传输的互补测量。我们证明了光电流产生的拓扑保护的表面状态。研究门控样品中的共振响应，我们检查了光电流的行为，这使我们能够提取作为费米能量的函数的迁移率和回旋质量。对于高栅极电压，我们还检测到回旋共振（CR）的散装载体，质量约为两倍以上，获得的表面状态。根据TI表面载流子在动量空间的非对称散射，讨论了CR辅助光电流的起源。此外，我们表明，研究的光电流在门控样品提供了一个敏感的方法来探测的有效质量和二维狄拉克表面态的迁移率，当费米能级位于体能隙，甚至在导带。
2015-03-24 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
Spintronics and spincaloritronics in topological insulators
我们研究拓扑绝缘体中的自旋电子学和自旋电子学。我们展示了二维拓扑绝缘体结和三维拓扑绝缘体与铁磁体耦合的自旋电子学效应。我们还研究了圆偏振光在拓扑绝缘体表面引起的自旋极化和两个拓扑绝缘体之间的结处的折射。对于自旋电子效应，我们给出了拓扑绝缘体中的横向磁热输运和热电输运。讨论了拓扑绝缘体的尺寸效应和拓扑绝缘体界面态的能带结构工程。
2013-01-23 cond-mat.mes-hall
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
Topological Crystalline Insulators and Topological Superconductors: From Concepts to Materials
本文综述了拓扑绝缘体以外的拓扑材料的最新研究进展，特别是拓扑晶体绝缘体和体相拓扑超导体。阐述了这些新拓扑材料的基本概念、模型哈密顿量和新颖的电子性质。的关键作用的对称性，其拓扑性质的基础上阐明。讨论了它们在材料实现中的关键问题。
2015-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
3D Network Model for Strong Topological Insulator Transitions
我们构建了一个三维（3D），时间反演对称推广的Chalker-Coddington网络模型的整数量子霍尔跃迁。我们的网络模型的新功能是，除了一个弱拓扑绝缘体阶段已经容纳的网络模型框架在现有的文献中，它主机强拓扑绝缘体阶段以及。我们明确地表明，强拓扑绝缘体阶段出现一个平凡的绝缘体阶段和弱拓扑阶段之间的中间阶段。此外，我们发现了一个非局部的转换，涉及一个平凡的绝缘体阶段和一个弱拓扑阶段在我们的网络模型。值得注意的是，强拓扑相位映射到自己在这个转换。我们表明，在添加足够强的无序强拓扑绝缘体相进行相变成金属相。我们用数值方法确定了绝缘体-金属转变的临界指数。我们的网络模型明确地展示了如何将2D拓扑相变的半经典渗透图推广到3D，并为研究3D拓扑相变开辟了新的场所。
2020-08-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum transport in topological insulator hybrid structures -- A combination of topological insulator and superconductor
本文简要回顾了拓扑绝缘体的发展历史。然后，讨论了拓扑绝缘体-超导体混合结构中的电子输运实验，包括实验方法、物理性质和看似矛盾的观察结果。此外，还提出了一些新的拓扑绝缘体杂化结构。
2012-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
