First-principles density functional calculations demonstrate that a spin-polarized two-dimensional conducting state can be realized at the interface between two non-magnetic band insulators. The (001) surface of the diamagnetic insulator FeS2 (pyrite) supports a localized surface state deriving from Fe d-orbitals near the conduction band minimum. The deposition of a few unit cells of the polar perovskite oxide LaAlO3 leads to electron transfer into these surface bands, thereby creating a conducting interface. The occupation of these narrow bands leads to an exchange splitting between the spin sub-bands, yielding a highly spin-polarized conducting state distinct from the rest of the non-magnetic, insulating bulk. Such an interface presents intriguing possibilities for spintronics applications.
Polarized Temperature Dependent Raman Study of Bi2Te3-Cr2Ge2Te6 heterostructure and the Ferromagnetic Insulator Cr2Ge2Te6
Cr2 Ge 2 Te 6几十年来一直受到关注，因为它是少数几种铁磁绝缘体之一。最近，这种材料已被重新审视，由于其作为衬底的拓扑绝缘体的Bi 2 Te 3的潜力。这使得研究拓扑绝缘体中的反常量子霍尔效应成为可能，并为新型自旋电子器件提供了一条途径。为了探索这两种材料的兼容性，我们使用偏振变温拉曼显微镜研究Bi 2 Te 3-Cr2 Ge 2 Te 6异质结构以及Cr2 Ge 2 Te 6的声子动力学。我们发现的Cr2 Ge 2 Te 6声子的温度依赖性的结果主要从非谐性，虽然也观察到一个小的磁弹性耦合。我们的研究结果证实了潜在的Cr2 Ge 2 Te 6作为拓扑绝缘体的衬底。
Spin current and magnetization induced by circularly polarized synchrotron radiation in magnetically-doped topological insulator Bi$_{1.37}$V$_{0.03}$Sb$_{0.6}$Te$_2$Se
提出了磁掺杂拓扑绝缘体Bi $_{1.37}$ V $_{0.03}$ Sb $_{0.6}$ Te $_2$ Se中利用圆极化同步辐射产生自旋极化电流和相应的诱导磁化的空穴诱导机制.考虑自旋极化电流的产生是由于自旋相关的狄拉克锥拓扑表面态在费米能级和随后的补偿所产生的空穴的人口减少。我们从实验和理论上找到了产生的自旋极化电流与电化学电势移动之间的关系。从实验和理论上证实了圆偏振同步辐射诱导的面外磁化和通过改变圆偏振方向引起的面外磁化反转。
Spin-polarized triplet excitonic insulators in Ta3X8 (X=I, Br) monolayers
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Department of Physics, Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学物理系）
Gate-tuned Differentiation of Surface-conducting States in Bi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3 Topological-insulator Thin Crystals
使用场角，温度和背栅电压依赖性的弱反本地化（WAL）和普遍的电导波动薄Bi 1.5 Sb 0.5 Te 1.7 Se 1.3拓扑绝缘体单晶，结合栅极调谐霍尔电阻率测量，我们可靠地分离的拓扑性质的表面导电体导电和拓扑平凡的表面导电。我们最大限度地减少了晶体中的体传导和背栅调谐费米能级的拓扑底表面带，同时保持顶面不敏感的背栅与最佳晶体厚度？100 nm。我们认为，在相对较低的磁场的载流子的相干扩散运动发生的WAL效应是更重要的比其他运输工具，如Shubnikov-de Hass振荡确认导电的拓扑保护的表面状态。我们的方法提供了一个高度连贯的图片的表面输运性质的TI和一个可靠的手段，调查的基本拓扑性质的表面导电和可能的量子器件的应用相关的动量锁定自旋极化的表面状态。
Transition between canted antiferromagnetic and spin-polarized ferromagnetic quantum Hall states in graphene on a ferrimagnetic insulator
在石墨烯的量子霍尔机制中，在零朗道能级处的反铁磁态和自旋极化铁磁态竞争，导致取决于所施加的磁场的方向和大小的倾斜反铁磁态。在这里，我们调查这种过渡在2.7 K的石墨烯霍尔棒，接近耦合到亚铁磁绝缘体Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$。从非局域输运测量，我们证明了在石墨烯中的诱导磁交换场，这降低了所需的磁场调制的磁性状态在石墨烯。这些结果表明，石墨烯中的磁邻近效应是二维材料开发的重要组成部分，其中期望物质的有序状态可以用相对小的施加磁场（> 6 T）来调节。
Control over topological insulator photocurrents with light polarization
三维拓扑绝缘体代表了一种新的量子相的物质与自旋极化的表面状态，是从反向散射的保护。这些表面态的静态电子性质已全面成像的光电子能谱和隧道光谱。理论家提出拓扑表面态也可以表现出新颖的电子对光的响应，例如拓扑量子相变和自旋极化电流。然而，光学驱动拓扑绝缘体脱离平衡的效果在很大程度上还没有被实验探索，也没有测量到光电流。在这里，我们表明，照射的拓扑绝缘体Bi 2 Se 3与圆偏振光产生的光电流，源于拓扑螺旋狄拉克费米子，反转的螺旋光反转的光电流的方向。我们还观察到一个光电流，是由光的线性偏振控制，并认为它也可能有一个拓扑表面态的起源。这种方法可以探测拓扑绝缘体的动态特性，并导致新的光自旋电子器件。
Site-polarized Mott phases competing with a correlated metal in twisted WSe$_2$
University of Hamburg（汉堡大学）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）；University of Würzburg（维尔茨堡大学）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（物质结构与动力学马普研究所）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Center for Computational Quantum Physics, Flatiron Institute（平顿研究所计算量子物理中心）；Tsientang Institute for Advanced Study, Zhejiang（浙江大学前沿技术研究院（紫江））；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
Room Temperature Electrical Detection of Spin Polarized Currents in Topological Insulators
拓扑绝缘体（TI）是一类新型量子材料，在表面态表现出无质量狄拉克费米子的自旋动量锁定（SML）。通常的光学方法，如角度和自旋分辨光电子能谱，已被用来观察螺旋自旋极化的表面态的三维（3D）TI到室温。最近，自旋极化的表面电流在3D TI检测的电气方法使用铁磁（FM）接触在横向自旋阀测量几何。然而，迄今为止，用这种电学方法探测自旋织构仅限于125K以下的温度，这限制了其应用潜力。在这里，我们展示了室温下的电检测的自旋极化的表面上的Bi $_2$ Se $_3$由于SML通过采用自旋敏感FM隧道接触。在Bi $_2$ Se $_3$表面上的电流诱导自旋极化在室温下通过测量自旋阀信号同时切换FM检测器的磁化方向来探测。自旋信号随电流偏置线性增加，与电流方向相反的符号，表现出弱的温度依赖性，并随着TI厚度的增加而减小，理论预测。我们的结果证明了3D TI表面上自旋极化的电检测，这可能会导致环境温度下创新的基于自旋的量子信息技术。
Linearly Polarized Light-Induced Anomalous Hall Effect and Topological Phase Transitions in an Altermagnetic Topological Insulator
National Laboratory of Solid State Microstructures and School of Physics, Nanjing University（南京大学固体微结构物理学院）；College of Science, China University of Petroleum (East China)（中国石油大学（华东）理学院）；Jiangsu Physical Science Research Center（江苏省物理科学研究院）；Jiangsu Key Laboratory of Quantum Information Science and Technology, Nanjing University（南京大学量子信息科学与技术江苏省重点实验室）
Discovery (theoretical prediction and experimental observation) of a large-gap topological-insulator class with spin-polarized single-Dirac-cone on the surface
最近的理论和实验表明，某些带绝缘体中的强自旋-轨道耦合效应可以产生量子物质的新相，即所谓的拓扑绝缘体，它可以表现出宏观纠缠效应。这样的系统具有二维表面状态，其电动力学性质不是由传统的麦克斯韦方程组描述的，而是由一个附加的轴子场描述的，最初提出来描述强相互作用的粒子。有人提出，具有单个自旋织构狄拉克锥的拓扑绝缘体与超导体的界面可以形成执行容错量子计算的最基本单元。在这里，我们提出了一个角度分辨光电子能谱研究和第一原理理论计算预测，揭示了第一次观察到这样的拓扑状态的物质具有一个单一的表面Dirac-cone实现自然发生的Bi $_2$ Se $_3$类材料。我们的研究结果，我们的理论预测和计算的支持，表明这类材料的未掺杂化合物可以作为长期寻求的拓扑器件，其中面内表面载流子输运将有一个纯粹的量子拓扑起源的母矩阵化合物。我们的研究进一步表明，未掺杂的化合物通过n到p掺杂达到即使在室温下也应该显示拓扑输运现象。
Generation of an anomalous linearly dispersing spin-polarized band in Bi-based topological insulators
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；New Technologies – Research Centre of the University of West Bohemia（西波希米亚大学新技术研究中心）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Elettra-Sincrotrone Trieste（的里雅斯特电子同步加速器中心）；Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国物理技术研究院）
Ultrafast helicity control of surface currents in topological insulators with near-unity fidelity
近年来，出现了一类称为三维拓扑绝缘体的固态材料。在本体中，拓扑绝缘体的行为与带隙的普通绝缘体一样。在表面，存在导电的无带隙状态，显示出显著的性质，如螺旋狄拉克色散和抑制自旋极化的载流子的背散射。通过传输实验表征和控制表面状态往往受到阻碍，但在低温下的剩余散装贡献。在这里，我们表明，在Bi 2 Se 3的表面电流可以控制圆偏振光在皮秒的时间尺度上的保真度接近统一，即使在室温下。我们揭示了这种超快的螺旋度依赖的表面电流的时间分离的光致热电和漂移电流的散装。我们的研究结果揭示了基于拓扑绝缘体表面电流的超快光电子器件的功能。
Controlling helicity-dependent photocurrent in polycrystalline Sb$_2$Te$_2$Se topological insulator thin films at ambient temperature through wave-vector of and photothermal gradient due to polarized light
在室温下，利用脉冲激光沉积技术生长了以c轴取向为主的颗粒状多晶样品，研究了拓扑绝缘体Sb $_2$ Te $_2$ Se中螺旋度相关光电流的光学控制。强的自旋-轨道耦合和自旋-动量锁定使得该系统在应用中具有独特性。我们观察到，可以通过用不同的圆和线偏振光激发样品来控制光电流，产生与偏振相关的电流密度，该电流密度可以与理论模型很好地拟合。即使在室温下，光电流的幅度也高于先前对其他单晶拓扑绝缘体的报道。与理论模型的比较表明，光电流有不同的贡献。研究光电流对激发激光束相对于样品表面法线的入射角（波矢量）的依赖性有助于确定对所观察到的光电流有贡献的不同项的起源。入射角驱动的螺旋度开关，这是一个非常简单和有效的技术来控制定向光电流，也被观察到在这项研究中。该光电流也可以借助于由激发光束产生的光热梯度来控制。由于在存在独特的自旋-动量锁定表面态的情况下用两个相反的（左和右）圆偏振光进行选择性自旋态激发，在存在光热梯度的情况下，入射在样品的两个相对边缘上的光的这种光电流的增强和反转发生。这些观察结果使得这种多晶材料在偏振相关的光电探测应用以及环境条件下的自旋光电子学中更加重要。
Spin-Polarized Surface Resonances Accompanying Topological Surface State Formation
拓扑绝缘体的自旋极化表面态是由自旋轨道相互作用驱动的体能带的能量反转产生的。在这里，我们发现以前未确定的后果带反转的拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$的表面电子结构。通过同时进行自旋，时间，和角度分辨的光电子能谱，我们映射的自旋极化未占电子结构，并确定一个表面共振，这是不同的拓扑表面状态，但共享一个类似的自旋轨道纹理与相反的方向。它的动量依赖性和自旋织构意味着它与拓扑表面态有着密切的联系.计算表明，这两个不同的状态可以出现从平凡的拉什巴类状态，通过自旋轨道诱导带反转改变拓扑结构。因此，这项工作提供了一个令人信服的观点，通过拓扑相变的表面状态的共同演变，使直接测量自旋极化未占用的能带结构的独特能力。
