Topological insulators are a new class of materials that support topologically protected electronic surface states. Potential applications of the surface states in low dissipation electronic devices have motivated efforts to create nanoscale samples with large surface-to-volume ratios and highly controlled stoichiometry. Se vacancies in Bi2Se3 give rise to bulk conduction, which masks the transport properties of the surface states. We have therefore developed a new route for the synthesis of topological insulator nanostructures using metalorganic chemical vapour deposition (MOCVD). MOCVD allows for control of the Se/Bi flux ratio during growth. With the aim of rational growth, we vary the Se/Bi flux ratio, growth time, and substrate temperature, and observe morphological changes which indicate a growth regime in which nanoribbon formation is limited by the Bi precursor mass-flow. MOCVD growth of Bi2Se3 nanostructures occurs via a distinct growth mechanism that is nucleated by gold nanoparticles at the base of the nanowire. By tuning the reaction conditions, we obtain either single-crystalline ribbons up to 10 microns long or thin micron-sized platelets.
Robust and fragile Majorana bound states in proximitized topological insulator nanoribbons
拓扑绝缘体（TI）纳米带具有邻近诱导超导电性，是制备Majorana束缚态（MBS）的一个很有前途的平台。在这项工作中，我们考虑了一个详细的建模方法与超导体通过其顶面，这会导致一个超导能隙在其表面态谱中的TI nanoriginal接触。该系统显示了丰富的相图，具有不同数量的端部局部MBS作为化学势和磁通量的函数，穿透带的截面。考虑到静电无序，这些MBS可以是坚固的或脆弱的。我们模拟隧道光谱设置，以探测不同的拓扑相的顶部接近TI纳米带。我们的模拟结果表明，一个top-proximitized TI nanoriginal是理想的适合于实现完全带隙拓扑超导，特别是当费米能级被钉扎在狄拉克点附近。在这种情况下，该设置产生一对MBS，在邻近带的相对端处很好地分离，这产生了鲁棒的量化零偏置电导峰。
Quantum Hall Edge States in Topological Insulator Nanoribbons
我们提出了一个微观理论的手征一维电子气系统的侧壁上的磁性掺杂的Bi $_2$ Se $_3$ -家庭拓扑绝缘体纳米带的量子反常霍尔效应（QAHE）制度。我们的理论是基于一个简单的连续模型的侧壁状态，其参数提取详细的带状和薄膜几何紧束缚模型计算。与半导体量子阱中的量子霍尔效应的常见情况相反，微观手性通道的数量简单而系统地取决于带的厚度和表面态间隙内费米能级的位置。我们用我们的理论来解释最近的运输实验，表现出非零的纵向电阻的样品准确量化霍尔电导。
Transport in magnetic-topological-insulator nanoribbons containing multiple superconductor-proximitized sectors
Institute for Cross-Disciplinary Physics and Complex Systems IFISC (CSIC-UIB)（交叉物理与复杂系统研究所）；Department of Physics, University of the Balearic Islands（巴利阿里大学物理系）
Experimental evidence and control of the bulk-mediated intersurface coupling in topological insulator Bi2Te2Se nanoribbons
在拓扑绝缘体（TI）发现近十年后，通过电输运实验识别和表征其拓扑表面态的重要任务仍然没有完成。这些实验的解释是困难的存在下，剩余的散装承运人和他们的耦合到表面状态，这是尚未得到很好的理解。在这项工作中，我们提出了第一个证据的存在和控制的体-表面耦合的Bi 2 Te 2Se纳米带，这是有前途的平台，为未来的TI为基础的设备。我们的磁阻测量结果表明，当薄膜厚度超过体相弛豫长度时，纳米带中的量子干涉的相干通道的数量会突然改变。我们解释这一观察结果作为一个证据，位于相对的表面上的金属状态之间的批量介导的耦合。这一假设是支持下进行的一组栅电压和平行的磁场，后者改变了表面间的耦合在一个可控的方式额外的磁阻测量。
Quantum transport in topological surface states of Bi$_2$Te$_3$ nanoribbons
准一维拓扑绝缘体纳米线是超导混合体系中的一种新兴的候选结构，可用于实现基于马约拉纳费米子的量子计算方案。然而，在技术上难以制造以及识别拓扑绝缘体纳米线的1D极限。在这里，我们研究了选择性生长的Bi $_2$ Te $_3$拓扑绝缘体纳米带和纳米霍尔棒在低温下的拓扑特性。霍尔条被限定在硅（111）衬底上的深蚀刻的Si $_3$ N $_4$ /SiO $_2$纳米沟槽中，随后通过分子束外延进行选择性区域生长工艺。选择性区域生长有利于器件质量，因为不需要执行后续制造来使纳米带成形。进行传输线测量以评估所施加的Ti/Au接触的接触电阻以及Bi $_2$ Te $_3$二元拓扑绝缘体的电阻率。在这些非故意$n$掺杂的Bi $_2$ Te $_3$拓扑绝缘体纳米霍尔棒的扩散输运机制中，我们通过分析角度相关的通用电导波动谱来识别可区分的电子轨迹。当样品从垂直于平行磁场取向倾斜时，这些高频通用电导波动与源自环绕纳米取向截面的拓扑保护表面态的低频Aharonov-Bohm型振荡合并。对于500 nm宽的霍尔条，我们还确定了低频Shubnikov-de Haas振荡的垂直场方向，揭示了一个拓扑高迁移率的2D传输通道，部分解耦的大部分材料。
Electric Field Effects on Armchair MoS2 Nanoribbons
采用密度泛函理论（\it Ab initio）研究了在外加静电电场作用下MoS $_2$扶手椅型纳米带的电子结构.这种纳米带，这是半导体和半导体，表现出一组弱相互作用的边缘状态，其能量位置决定了系统的带隙。我们表明，通过施加外部横向电场，$E_\mathrm{ext}$，纳米带的带隙可以显着降低，导致超过一定的临界值的金属-绝缘体转变。此外，在金属-绝缘体转变附近的费米能级处存在足够高的态密度，导致可以被$E_\mathrm{ext}$调制甚至熄灭的斯通铁磁性的开始。在双层纳米带的情况下，我们进一步表明，通过施加横向场，可以将带隙从间接改变为直接，这种效果可能对光电子应用具有重要意义。
Fabrication and Characterization of Superconducting Quantum Interference Device using (Bi_{1-x}Sb_x)_2Se_3 Topological Insulator Nanoribbons
报道了由（Bi_{1-x} Sb_x）_2Se_3拓扑绝缘体（TI）纳米颗粒（NR）与Pb_（0.5）In_（0.5）超导电极连接制成的超导量子干涉器件（SQUID）的制备和电输运性质。在超导Pb_（0.5）In_（0.5）电极的转变温度以下，由于磁通量子化，在垂直于平面的磁场作用下，在TI NR SQUID中观察到临界电流的周期振荡。输出电压也作为外部磁场的函数进行调制。此外，SQUID显示电压调制包络，其被认为代表每个单个结的Fraunhofer样图案。TI NR SQUID的这些性质将为研究Majorana费米子提供一种有用的方法。
Optimizing proximitized magnetic topological insulator nanoribbons for Majorana bound states
Peter Grünberg Institute (PGI-9), Forschungszentrum Jülich（彼得·格林伯格研究所（PGI-9），于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；Institute for Cross-Disciplinary Physics and Complex Systems IFISC (CSIC-UIB)（跨学科物理与复杂系统研究所 IFISC（西班牙国家研究委员会-巴利阿里群岛大学））；Department of Physics, University of the Balearic Islands（巴利阿里群岛大学物理系）
Anomalous low-temperature enhancement of supercurrent in topological-insulator nanoribbon Josephson junctions: evidence for low-energy Andreev bound states
Gate-Modulated Quantum Interference Oscillations in Sb-Doped Bi2Se3 Topological Insulator Nanoribbon
拓扑绝缘体纳米带（TI NRs）为研究拓扑表面态的相位相干量子电子输运提供了一个有用的平台，这对拓扑量子器件的发展至关重要。当施加轴向磁场时，TI NR表现出磁通周期为h/e的磁导（MC）振荡，即，Aharonov-Bohm（AB）振荡，以及h/2 e，即，Altshuler-Aronov-Spivak（AAS）振荡。在这里，我们提出了一个广泛的研究AB和AAS振荡在Sb掺杂的Bi $_2$ Se $_3$ TI NR作为栅极电压的函数，揭示相位交替拓扑AB振荡。此外，整体平均的快速傅里叶变换分析的Vg依赖MC曲线表明，在狄拉克点附近的量子干涉振荡幅度的抑制，这归因于在低载流子密度区域内的相位相干长度的抑制。对垂直MC曲线的弱反定域化分析证实了TINR中Dirac点附近相干长度被抑制的观点。
Magnetic field induced helical mode and topological transitions in a quasi-ballistic topological insulator nanoribbon with circumferentially quantized surface state sub-bands
Observation of the superconducting proximity effect and possible evidence for Pearl vortices in a candidate topological insulator
我们报道了超导邻近效应的观察在纳米带的候选拓扑绝缘体（Bi 2 Se 3），这是与超导（钨）接触接口。我们观察到一个超导和多个Andreev反射的通道长度比推导出正常状态运输的非弹性和扩散的热长度长得多。这表明邻近效应优先耦合到弹道表面传输通道，即使在共存的扩散体通道的存在下。当一个磁场垂直于纳米晶的平面施加时，我们观察到在磁场中周期性的磁阻振荡。定量比较与模型的涡旋封锁有关的珍珠涡的形成在该地区的邻近诱导超导性的发生这些振荡。
Bending effects and optical properties of WSe2 nanoribbons of topological phase
1 T '相的WSe 2单层是一种大带隙量子自旋霍尔绝缘体，支持通过拓扑保护边缘态的无耗散电荷和自旋输运。在本工作中，我们通过第一性原理密度泛函计算和多体微扰GW和Bethe-Salpeter方程方法研究了1 T '相WSe 2的纳米取向形式。我们发现1 T 'WSe_2纳米晶体可以显示出拓扑边缘态，带宽约为4-6 nm。这些边缘带显示出奇数次穿过费米能级，其中一种自旋极化连接价带连续带和导带连续带。边缘带的拓扑特征即使在纳米尺度中的小和中等弯曲下也保持不变，而大的弯曲引起大的带分裂，导致边缘带的拓扑关闭。半导体化的1 T 'WSe 2纳米晶体在光吸收谱和激子态的弯曲方面表现出很大的可调谐性。最低能量激子从平坦纳米带中的光学暗变为弯曲纳米带中的光学亮。1 T 'WSe 2纳米带的这些性质表明了其在可控量子电子学和基于激子的量子信息过程中的潜在应用。
Gate-induced decoupling of surface and bulk state properties in selectively-deposited Bi$_2$Te$_3$ nanoribbons
三维拓扑绝缘体（TI）在与平凡绝缘体的界面处具有螺旋狄拉克表面态。在准一维TI纳米结构中，表面电荷的波函数沿纳米结构的周界相相干地延伸，导致横向表面模式的量子化。此外，由于固有的自旋-动量锁定导致自干扰载流子的$π$的Berry相位偏移，在表面态色散内出现能隙，并且所有状态变为自旋简并。我们研究和比较选择性沉积的Bi $_2$ Te $_3$ TI微纳米结构中的磁场依赖的表面态色散，通过分析在低温下的栅电压依赖的磁导。虽然在宽microrirons设备中的场效应主要改变接近顶面的体电荷的量，我们确定响应于顶栅电位的变化的沿nanorirons设备的周边的相干横向表面状态。我们量化这些量化的横向子带之间的能量间距，通过使用静电模型，治疗的载流子密度的顶部和底部表面上的初始差异，以及剩余的散装电荷。在栅极电压相关的MEMS中，我们发现振荡改变其相对相位由$π$在半整数值的磁通量量子施加同轴的纳米晶，这是一个签名的磁通量相关的拓扑相变在狭窄的，选择性沉积的TI纳米晶器件。
