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
Probing the magnetism of topological end-states in 5-armchair graphene nanoribbons
我们广泛地表征了在Au（111）上合成的具有扶手椅边缘和锯齿形末端的超窄石墨烯纳米带（GNRs）的电子结构，所述超窄石墨烯纳米带在其宽度上具有5个碳原子（5-AGNRs）。记录在金属衬底和去耦NaCl层上的带状物上的扫描隧道光谱测量显示出定义明确的色散带和间隙状态。结合理论计算，我们展示了这些间隙状态的拓扑性质和本地化的锯齿形终端的纳米带。除了合理化背后的5-AGNRs的拓扑类选择的驱动力，我们还揭示了这些末端状态的长度依赖的行为，从单占据自旋分裂状态过渡到一个封闭的壳层形式的丝带变得更短。最后，我们证明了通过传输实验在一个模型的两端器件结构，其中的色带之间的扫描探针和基板，都作为铅悬浮的最终状态的磁特性。
2020-01-07 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
Nontrivial surface topological physics from strong and weak topological insulators and superconductors
我们研究了强、弱拓扑绝缘体和超导体表面上的态，这些态都被对称破缺项带隙。众所周知，由磁性材料带隙的强3D拓扑绝缘体的表面具有半量子霍尔效应。此外，已知被电荷密度波带隙的弱3D拓扑绝缘体的表面表现出半量子自旋霍尔效应。为了将这些结果推广到所有的拓扑绝缘体和超导体的Altland-Zirnbauer对称类，我们利用Clifford代数的表示理论重新生成了这10个对称类的分类表，并构造了最小尺寸的Dirac哈密顿量.我们发现，如果表面维数和对称类具有$\mathbb{Z}$或$\mathbb{Z}_2$拓扑不变量，那么所得到的表面态与缺口对称破缺项可能有一个非平凡的拓扑相位。
2014-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Chiral symmetry breaking and topological charge of graphene nanoribbons
本文研究了矩形石墨烯纳米带的边缘性质，发现尽管自洽Hartree-Fock场破坏了手性对称性，其仍作为对称保护拓扑绝缘体存在，并在不同掺杂条件下表现出由能隙项诱导的拓扑荷及近零能边缘模式。
2024-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Induced robust topological order on an ordinary insulator hetero-structured with a strong topological insulator
物质的拓扑态来源于材料的不同拓扑电子结构。对于强拓扑绝缘体（STI），拓扑表面（界面）是不同拓扑属的材料之间电子结构转变的直接结果。因此，如果这种拓扑特征可以被操纵，这是非常有趣的。除了调谐晶体场和自旋轨道耦合的强度（例如，通过外部应变或化学掺杂），目前很少有关于普通绝缘体（OI）中由OI/STI异质结构诱导的拓扑状态的报道。在这里，我们报告观察到的狄拉克锥拓扑表面状态（TSS）诱导的Sb 2Se 3层上的OI/STI异质结构中厚达15 nm，在鲜明的对比与OI/OI异质结构中，没有迹象TSS可以观察到。这是明显的诱导拓扑状态在OI的异质结构。
2016-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical prediction of topological insulator in ternary rare earth chalcogenides
用从头计算方法研究了一类新的三维拓扑绝缘体--三元稀土硫族化合物。基于体能带结构分析和拓扑表面态的直接计算，我们证明了LaBiTe 3是一种拓扑绝缘体。La可以被其他稀土元素取代，为量子反常霍尔绝缘体、轴子绝缘体和拓扑近藤绝缘体等新型拓扑态提供了候选材料。此外，YBiTe 3和YSbTe 3被发现是正常的绝缘体。它们的晶格常数和化学组成匹配良好，可用作LaBiTe 3和Bi 2 Te 3族拓扑绝缘体的保护阻挡层材料。
2010-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Tuning topological surface states by cleavage angle in topological crystalline insulators
最近在两类特殊绝缘体--拓扑绝缘体和拓扑晶体绝缘体--的表面发现了导电态，它们的区别在于它们对无序水平上的局部和非磁性表面缺陷不敏感，这种无序水平足够小，可以用微扰理论来描述。然而，在非局部宏观缺陷的情况下的表面状态的行为是不清楚的。在这里，我们提出了一个系统的研究拓扑表面状态的邻位平面（偏离完美的表面解理）在拓扑晶体绝缘体的碲化锡家庭，通过使用现实的第一性原理推导的紧束缚模型。所提出的理论框架是相当普遍的，并容易允许扩展到其他拓扑绝缘体族。
2019-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Topological Crystalline Insulators
最近拓扑绝缘体的发现重新引起了人们对绝缘能带结构拓扑性质的兴趣。在这项工作中，我们扩展了绝缘能带结构的拓扑分类，包括某些点群对称的晶体。我们发现了一类三维的拓扑晶体绝缘体，它们在某些高对称性的晶体表面上具有金属表面态。这些拓扑晶体绝缘体可以被看作是拓扑绝缘体在没有自旋轨道耦合的材料中的对应物。它们的表面态具有二次带简并性而不是线性狄拉克色散。它们的能带结构具有新的Z 2不变量。我们希望这项工作将扩大家庭的拓扑相带绝缘体和刺激他们在实际材料中的搜索。
2011-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Impurity scattering in the bulk of topological insulators
本文研究了二维和三维拓扑绝缘体（TI）中$δ$ -杂质散射的时间反演效应。具体地说，我们考虑杂质散射强度是如何受拓扑绝缘体的体能带结构的影响。一个有趣的带反转效应与系统的变化，从普通的拓扑绝缘体指出。我们的研究结果的实验后果进行了讨论。
2011-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Large topological Hall effect arising from spin reorientation in kagome magnet Fe3Ge
本文研究了kagome磁体Fe3Ge中由自旋重取向引起的拓扑霍尔效应，通过实验与计算证实其在350 K发生自旋重取向，并在400 K获得0.69 mΩ cm的最大拓扑霍尔电阻率。
2024-03-26 cond-mat.mtrl-sci
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
Direct observation of decoupled Dirac states at the interface between topological and normal insulators
在拓扑绝缘体中的几种应用和奇异效应依赖于拓扑绝缘体和正常绝缘体之间界面处螺旋狄拉克态的存在。在本工作中，我们利用低能角分辨光电子能谱学对Si（111）衬底上生长的Bi $_2$ Se $_3$薄膜和Bi $_2$ Te $_3$ /Bi $_2$ Se $_3$异质结构的界面态进行了研究和表征。结果表明，狄拉克费米子确实存在于拓扑-正常-绝缘体边界，而不存在于拓扑-拓扑-绝缘体界面。此外，它表明，能带弯曲内存在的拓扑绝缘体膜导致的界面和表面态的能量的实质性分离。这些结果为进一步研究和实现拓扑绝缘体薄膜异质结构中的界面相关现象奠定了基础。
2013-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Converting normal insulators into topological insulators via tuning orbital levels
通过杂质掺杂调节自旋轨道耦合强度和/或通过应变工程改变键合强度是将普通绝缘体转化为拓扑绝缘体的主要途径。本文提出了一种通过调节轨道能级来实现拓扑相变的策略。基于这一策略，我们的第一性原理计算表明，碳替代掺杂可以促进立方钙钛矿型化合物CsGeBr $_3$和CsSnBr $_3$的拓扑相变.这种独特的拓扑相变主要是由于碳掺杂剂的较低轨道能量，这可以拉低导带，甚至诱导带反转。除了传统的方法，我们的发现调整轨道水平可能会大大扩大拓扑非平凡材料的范围。
2015-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Topological crystalline insulator states in Pb(1-x)Sn(x)Se
拓扑绝缘体是一类新型的量子材料，其时间反转对称性、相对论（自旋-轨道）效应和反向能带结构导致在大块晶体表面上形成电子金属态。这些螺旋状态表现出狄拉克一样的能量分散体带隙，它们是拓扑保护。最近的理论建议表明拓扑晶体绝缘体的存在，这是一类新型的拓扑绝缘体，其中晶体对称性取代了拓扑保护中的时间反演对称性[1，2]。在这项研究中，我们表明，窄隙半导体Pb（1-x）Sn（x）Se是一个拓扑晶体绝缘体x = 0.23。温度依赖的磁输运测量和角分辨光电子能谱学表明，该材料经历了一个温度驱动的拓扑相变从平凡的绝缘体的拓扑晶体绝缘体。这些实验发现为拓扑绝缘体家族增加了一个新的类别。我们期望这些结果将是一个相当大的机构的拓扑晶体绝缘体以及拓扑相变的详细研究的额外研究的开始。
2013-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Actinide Topological Insulator Materials with Strong Interaction
拓扑带绝缘体最近被发现在自旋轨道耦合的二维和三维系统。在这项工作中，我们从理论上预测了一类拓扑莫特绝缘体的相互作用的影响起主导作用。在锕系元素中，由钚和钚形成的简单岩盐化合物位于金属到绝缘体转变的边界上。我们表明，相互作用驱动的量子相变的拓扑莫特绝缘体阶段与一个单一的狄拉克锥的表面上。
2011-11-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Kondo Insulators
近藤绝缘体是一种特别简单的重电子材料，其中重准粒子的填充带产生窄带绝缘体。从Anderson晶格哈密顿量出发，我们对近藤绝缘体的涌现能带结构进行了拓扑分类，并表明这些材料可能具有三维拓扑绝缘相。本文提出了一个计算各种晶格结构的Z_2强、弱拓扑绝缘体指数的通用实用公式。拓扑近藤绝缘行为的实验意义进行了讨论。
2009-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin- and angle-resolved photoemission on the topological Kondo Insulator candidate: SmB6
拓扑近藤绝缘体是一类新型的拓扑绝缘体，其中金属表面态在低温下被拓扑不变量保护在体带隙中。与其他三维拓扑绝缘体不同，拓扑近藤绝缘体中的多体效应保证了真正绝缘的体态，这对于下一代电子器件中的潜在应用至关重要。此外，该系统具有很强的电子相关性，可以作为相互作用拓扑理论的实验平台。这篇专题综述主要介绍了SmB6的最新研究进展，SmB6是拓扑近藤绝缘体的最有希望的候选者，从自旋和角度分辨光电子能谱的角度出发，重点介绍了一些重要的输运结果。
2016-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mott Physics on Helical Edges of 2D Topological Insulators
我们研究了自旋轨道相互作用对蜂窝晶格上拓扑绝缘体电子关联的影响。精确的变分Monte Carlo计算表明，增加现场库仑相互作用导致的螺旋边缘金属态的电荷Drude重量的强烈抑制，导致一个假定的莫特过渡从传统的拓扑绝缘体的边缘莫特绝缘体过渡到大块反铁磁绝缘体。中间体拓扑和边缘Mott绝缘体相具有受保护的时间反转对称性的螺旋自旋液体特征。
2010-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Distinct topological crystalline phases in models for the strongly correlated topological insulator SmB6
最近提出SmB 6既是强拓扑绝缘体又是拓扑晶体绝缘体。对于这个和相关的立方拓扑Kondo绝缘体，我们证明了四个不同的拓扑相位的存在，区别于镜像陈数的符号。我们用简单的可观测量来描述这些阶段，并为每个阶段提供具体的紧束缚模型。根据SmB 6的理论和实验结果，我们认为它实现了C^+_{k_z=0}=+2，C^+_{k_z=pi}=+1，C^+_{k_x=k_y}=-1的相位，并提出了相应的极小模型。
2015-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pseudo topological insulators
我们预测了以前被忽视的伪拓扑绝缘体。我们确定了一些条件下，强大的伪拓扑边状态出现，并说明我们的想法与额外的手征对称性破缺势的Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型。讨论了在带隙不闭合的情况下发生的赝拓扑绝缘相变。
2018-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
