Wannier Topology and Quadrupole Moments for a generalized Benalcazar-Bernevig-Hughes Model
我们分析了一个特殊的可分离和手性对称模型，具有量化的四极矩，扩展了Benalcazar-Bernevig-Hughes模型[Science 357，61（2017）]。利用嵌套威尔逊圈理论，我们给出了Wannier中心、扇形极化和四极矩的精确表达式.这些连接到构成一维链的缠绕数。我们证明，这些绕组数可以表征模型的Wannier拓扑作为一个$\mathbb{Z}\times\mathbb{Z}$集。这些结果清楚地表明，四极矩的量子化可以出现没有额外的空间对称性（除了平移对称性）的散装。通过从Wannier表示转换到Bloch表示，我们得到了体四极矩的另一种表达式，并得到了它的精确值。结合体四极极化和边缘极化，我们解析地计算了大正方形系统中的角电荷，并在边缘一致规范下使体-边界对应显式化。我们的工作揭示了零能量状态之间的关系在边界上，电荷本地化，和扩展模型的体四极。
2023-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Signatures of the quantum skyrmion Hall effect in the Bernevig-Hughes-Zhang model
本文在BHZ模型中重新考察量子斯格明子霍尔效应，发现弱破缺时间反演对称性可产生类似四维陈绝缘体的现象，并指出过去HgTe量子阱的边缘导电实验可能是该效应超越量子霍尔效应的首次实验观测。
2024-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Interaction-induced phases in the half-filled Bernevig-Hughes-Zhang model in one dimension
本文研究一维半满双轨道 Bernevig-Hughes-Zhang 模型在引入 Hubbard 和最近邻排斥相互作用后的基态性质，发现相互作用诱导出具有无能隙自旋激发的中间绝缘体和多种电荷密度波相，揭示了多轨道 Hubbard 模型在拓扑非平庸能带下的丰富相图。
2025-04-04 cond-mat.str-el
Two-body problem for two-dimensional electrons in Bernervig-Hughes-Zhang model
本研究针对对称化Bernevig-Hughes-Zhang模型下的二维电子两体问题，发现相互作用电子可形成带隙内束缚态，且拓扑相中的能带反转可在低作用势下催生高结合能的新束缚态。
2023-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interaction induced edge states in HgTe/CdTe Quantum Well under magnetic field
本文采用带有体反转不对称项的晶格Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）模型，研究了垂直磁场下Hubbard型相互作用的HgTe/CdTe掺杂量子阱.我们发现，BIA项强烈增强周围的区域时，带反转的拓扑绝缘体被破坏的磁场的相互作用。增强的BIA项产生了边缘状的电子态，这可以解释在类似的磁场制度下掺杂HgTe/CdTe量子阱中实验发现的边缘电导。
2019-05-28 cond-mat.str-el
Universalities of thermodynamic signatures in topological phases
拓扑绝缘体（超导体）是在绝缘（超导）体中具有受保护的金属边缘态的材料。虽然它们被很好地理解，但这些材料的热力学描述仍然难以捉摸，首先是因为边缘产生对热力学势的非广泛贡献，其次是因为拓扑场论涉及非局部序参量，并且不能被金斯堡-朗道形式主义捕获。最近，这个挑战已经被克服：通过使用希尔热力学描述Bernevig-Hughes-Zhang模型在二维，它被证明，在拓扑相变的热力学势不广泛的规模，由于边界效应。在这里，我们将这种方法扩展到不同的拓扑模型在各种维度（Kitaev链和苏-施里弗-Heeger模型在一维，凯恩-梅勒模型在二维和Bernevig-Hughes-Zhang模型在三维）在零温度。令人惊讶的是，所有的模型表现出相同的普遍行为的拓扑相变的顺序，这取决于尺寸。此外，我们推导出的拓扑相图在有限温度下使用此热力学描述，并表明它显示出良好的协议从乌尔曼相计算。我们的工作揭示了意想不到的普遍性，并打开了路径的热力学描述系统的非本地序参量。
2016-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Exciton topology and condensation in a model quantum spin Hall insulator
本文采用自洽平均场方法研究了量子自旋霍尔绝缘体的Bernevig，Hughes和Zhang模型中局域电子-电子排斥对单粒子和双粒子性质的影响.我们发现，相互作用促进了一个新的绝缘和磁电相，打破自发反转和时间反转对称性，但不是他们的产品的拓扑和非拓扑绝缘体之间的入侵。从拓扑和非拓扑两方面接近该阶段的信号是两个激子分支的软化，即，其结合能达到间隙值，在大多数情况下，具有有限的和相反的陈数，从而允许该相被视为拓扑激子的凝聚物。我们还讨论了这些激子，特别是它们的表面对应物，可能会影响物理观测。
2020-07-10 cond-mat.str-el
Correlation effects on a topological insulator at finite temperatures
将动力学平均场论应用于具有电子关联的广义Bernevig-Hughes-Zhang模型，分析了局域库仑相互作用对拓扑带绝缘体（TBI）的影响.阐明了相关效应如何在有限温度下修改TBI相的电子性质。特别是TBI的带反转特性不可避免地导致了通过重整化效应的光谱间隙的大幅度减小，这导致了自旋霍尔电导率的强烈温度依赖性。我们澄清了从TBI到平凡莫特绝缘体的量子相变，如果它是量子化的，则是具有滞后的一阶相变。这是证实通过相互作用依赖的双重占用和光谱功能。还解决了磁不稳定性问题。所有这些结果意味着，光谱间隙并没有关闭的过渡。
2011-11-27 cond-mat.str-el
Bandwidth-resonant Floquet states in honeycomb optical lattices
在Floquet理论中，我们研究了由费米子组成的蜂窝状光晶格的非平衡系统的拓扑相。我们集中在中间制度，其中的振动频率是相同的数量级的带宽，这样相邻的Floquet带开始重叠，创建一个层次的带反转。结果表明，双声子共振提供了一个拓扑相，可以描述内的Bernevig-Hughes-Zhang模型的碲化汞量子阱。这使得了解的平衡拓扑相位在简单的带反转，类似于平衡系统。
2015-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
$\mathbb{Z}_Q$ Berry Phase for Higher-Order Symmetry-Protected Topological Phases
我们提出了$\mathbb{Z}_Q$ Berry相位作为一个拓扑不变量的高阶保序拓扑（HOSPT）阶段的二维和三维系统。它是拓扑稳定的电子-电子相互作用假设间隙保持开放。作为一个具体的例子，我们证明了Berry相在$\mathbb{Z}_4$中的量子化，并表征了包含次近邻跳跃和位间库仑相互作用的扩展Benalcazar-Bernevig-Hughes（BBH）模型的HOSPT相.此外，我们还引入了$\mathbb{Z}_4$ Berry相，它是迄今为止尚未发现的BBH模型的自旋模型模拟。此外，我们证明了Berry相位是量化的$\mathbb{Z}_4$的三维版本的BBH模型。我们还证实了$\mathbb{Z}_4$ Berry相和HOSPT相的角态之间的体角对应关系。
2019-10-07 cond-mat.str-el
Fluctuation driven topological Hund insulators
研究了电子-电子相互作用在基于Bernevig-Hughes-Zhang哈密顿量的两带哈伯德模型中的作用.利用动力学平均场论，我们发现在有限的相互作用强度下，具有拓扑平凡的非相互作用参数的系统可以被局域动力学涨落驱动到QSH相。对于非常强的强相互作用，系统通过Mott转变重新进入平凡绝缘相。我们通过直接计算相互作用系统的单粒子格林函数的体拓扑不变量，得到了我们模型的相图。
2013-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Gap Opening without Symmetry Breaking from Dynamical Quantum Correlations
International School for Advanced Studies (SISSA)（国际高等研究院）；CNR-ISC（意大利国家研究委员会信息系统研究所）；CNR-IOM, Istituto Officina dei Materiali, Consiglio Nazionale delle Ricerche（意大利国家研究委员会材料工坊研究所）
本文通过求解含局域相互作用的BHZ模型，发现动力学量子涨落可在无对称性破缺下开启拓扑能隙，将连续拓扑转变变为一级相变，并类比Coleman-Weinberg机制。
2023-11-16 cond-mat.str-el
Interaction-induced Metal to Topological Insulator Transition
本文通过精确对角化研究强Hubbard排斥下四分之一填充的BHZ模型，发现强关联可将金属态转变为具有饱和磁化的Chern绝缘体，且该拓扑相变为一级相变，为寻找相互作用诱导的拓扑相提供指导。
2023-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Disorder-induced phase transition in Dirac systems beyond the linear approximation
利用自洽玻恩近似，研究了具有高阶动量项的二维Dirac系统中短程杂质对带隙的无序效应.从Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）模型出发，计算了态密度随无序强度的变化。我们表明，由于二次修正的狄拉克哈密顿量，带隙总是受到影响的障碍，即使系统是gapless在干净的限制。最后，我们利用一种改进的描述HgTe~量子阱中价带边极大值的有效哈密顿量来研究无序效应。我们发现，带隙和无序诱导的拓扑相变在真实的结构可能显着不同的BHZ模型内的预测。
2020-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological indices for open and thermal systems via Uhlmann's phase
二维拓扑相位由TKNN整数表征，其对布洛赫能带或布洛赫带群进行分类。然而，量子化不能存活热平均或移相到混合状态。我们表明，使用Uhlmann的平行运输密度矩阵（Rep. Math. Phys. 24，229（1986）），拓扑相位的整数分类可以定义为一个有限的广义温度$T$或移相Lindbladian。该方案减少到熟悉的TKNN分类为$T<T_{{\rm c},1}$，成为平凡的$T>T_{{\rm c},2}$，并表现出一个“无间隙”的中间制度，拓扑指数没有很好地定义。我们详细地展示了这些想法，将它们应用于Haldinger的蜂窝晶格模型和Bernevig-Hughes-Zhang模型，并评论了它们对多频带陈省身绝缘体的推广。
2014-07-17 cond-mat.other cond-mat.str-el
Topological spinon bands and vison excitations in spin-orbit coupled quantum spin liquids
自旋液体是奇异的量子态，其特征在于存在分数和非限定的准粒子激发，称为自旋子和介子。它们的分数性质建立了拓扑性质，如受保护的基态简并。本文研究自旋-轨道耦合自旋液体，其中拓扑结构通过自旋子的非平凡能带结构进入。当自旋旋转对称性被最大限度地提升时，我们重新审视了最近在正方形晶格上的投影群分析中识别的$Z_2$自旋液相[Phys. Rev. B 90，174417（2014）]。我们发现，在只有最近邻耦合的情况下，正方晶格上的$Z_2$自旋液体总是表现出平凡的自旋带。加入第二近邻项后，最简单的射影群解非常类似于拓扑绝缘体的Bernevig-Hughes-Zhang模型。假设突现规范场是静态的，我们研究了视子激发，我们证实了在所有研究的自旋相位是去限制的。特别地，如果自旋带是拓扑的，自旋子和介子形成由多个自旋-马约拉纳零模耦合到一个介子组成的束缚态。这种零模的存在遵循这些自旋相位和具有涡旋的拓扑$p+ip$超导体之间的精确映射。我们提出了实验探针来检测这种状态在真实的材料。
2017-07-23 cond-mat.str-el
Buried topological edge state associated with interface between topological band insulator and Mott insulator
用层动力学平均场论研究了拓扑带绝缘体与莫特绝缘体界面的电子结构。为了表示这些系统的体相，我们使用广义Bernevig-Hughes-Zhang模型，该模型除了导致能带反转的自旋-轨道耦合项之外还包含Hubbard样的现场库仑能量U。分别通过适当选择较小和较大的U值来实现拓扑相和莫特绝缘相。正如预期的那样，界面被发现是金属，因为本地化的边缘状态。然而，当莫特绝缘体中的库仑能量接近临界值时，这种边缘状态在莫特绝缘体内部而不是在界面处表现出其最大幅度。这一发现对应于邻近拓扑带绝缘体诱导的新型邻近效应，并表明，由于莫特绝缘体内的自旋轨道耦合，界面附近的几个层从莫特绝缘相转变为拓扑绝缘相。此外，我们认为，普通的邻近效应，即近藤峰诱导在莫特绝缘体由相邻的金属状态，伴随着一个额外的反向邻近效应，近藤峰引起的状态密度在相邻的金属层的增强。
2014-08-29 cond-mat.str-el
Continuum theory for topological phase transitions in exciton systems
本文构建了激子系统拓扑相变的连续统理论，利用能带交叉点局域信息避免全布里渊区数值求解，适用于多种系统，为研究复杂拓扑材料提供新途径。
2025-09-26 cond-mat.str-el
Topological States in Generalized Electric Quadrupole Insulators
电极化的强度的现代理论最近已扩展到更高的多极矩，如四极矩和八极矩。高电多极绝缘体本质上是拓扑结晶相，由下面的晶体对称性保护。很自然地，我们会问，在这些较高的多极绝缘体中，对称破缺的后果是什么。在这项工作中，我们调查的拓扑相位和对称性破缺的后果在广义电四极绝缘体。解释，我们推广的Benalcazar-Bernevig-Hughes模型，通过添加特定的条款，以打破晶体和非空间对称性。我们的结果表明，手征对称性破缺导致间接能隙相位，它隐藏了体带中的角模，破坏了拓扑四极相位。我们还表明，四极矩可以保持量子化，即使在镜像对称性是不存在的广义模型。此外，它表明，拓扑四极相位是强大的对一个独特的类型的系统中提出的障碍。
2020-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nonlinear orbital response across topological phase transition in centrosymmetric materials
非线性光学响应常被用作研究材料电学性质的探针。对于拓扑材料，迄今为止的研究集中在光电流电流，这需要打破反转对称性。在这项工作中，我们提出了一个理论的轨道电流响应的反对称拓扑绝缘体。我们发现在中心对称材料中，在线偏振光照射下，存在一个量子允许的轨道电流响应。直流非线性电导率的符号反映了$\mathbb{Z}_2$指数，并且电导率在平凡相和拓扑绝缘体相之间的过渡处改变符号。本文导出了一类双简并带模型的非线性轨道光电流的表达式，并讨论了它在Bernevig-Hughes-Zhang模型和过渡金属二硫族化物1 T '相情况下的具体应用.还讨论了观测轨道电流的实验装置。
2021-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interacting weak topological insulators and their transition to Dirac semimetal phases
拓扑绝缘体在强库仑相互作用的存在下构成物质的新相。这些阶段之间的转变可以由单粒子或多体效应驱动。在{ \it ab-initio}计算的基础上，我们确定了一种混凝土材料，{ \it，即} Ca $_{2}$ PtO $_{4}$，它是一种空穴掺杂的弱拓扑绝缘体。有趣的是，在这种材料中的Pt- $d$轨道与引起拓扑相的能带反转有关。因此，库仑相互作用在Ca $_{2}$ PtO $_{4}$中是重要的.为了研究相互作用对弱拓扑绝缘相的影响，我们研究了一个玩具模型，该模型对应于具有局部相互作用的Bernevig-Hughes-Zhang模型的层堆叠3D版本。对于小到中等的相互作用强度，我们发现新的相互作用驱动的拓扑相变之间的弱拓扑绝缘体和两个狄拉克半金属相。后者对应于无间隙拓扑相位。对于强相互作用，系统最终成为莫特绝缘体。
2015-09-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stability of Periodically Driven Topological Phases against Disorder
在最近的实验中，依赖于时间的周期性场被用来创建奇异的拓扑相位的物质与潜在的应用范围从量子传输到量子计算。这些非平衡态，在高的驱动频率，表现出典型的鲁棒性，对当地的混乱类似的平衡拓扑相位。然而，证明存在这样的拓扑相位在一般设置是一个开放的问题。我们提出了一个普遍有效的理论，利用现代自由概率理论和随机矩阵的思想，分析预测有限的驱动频率和整个范围的无序的拓扑相位的存在。我们发现，根据无序的强度，这样的系统可能是拓扑的或平凡的，并且在两者之间存在过渡。特别地，该理论预测了两个相之间的过渡的临界点，并提供了临界指数。我们证实了我们的结果，通过比较它们的驱动无序的一维Kitaev链和二维Bernevig-Hughes-Zhang模型的精确对角化，并找到很好的协议。这封信可以指导探索拓扑相的实验工作。
2018-09-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el math-ph
Emergent superconductivity upon disordering a topological insulator
Universidade Federal de Goiás（戈亚斯联邦大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Université Paris-Saclay, Institut de Physique Théorique, CEA, CNRS（巴黎萨克雷大学、理论物理研究所、法国原子能和替代能源委员会、法国国家科学研究中心）
研究量子自旋霍尔绝缘体中超导性，通过无符号问题的量子蒙特卡罗模拟，发现杂质产生的束缚态可促进超导性，强杂质能降低超导所需相互作用强度，此机制在近平带系统中可能相关。
2026-07-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
