Electronic reconstruction at SrMnO3-LaMnO3 superlattice interfaces
我们使用共振软X射线散射研究电子之间的莫特绝缘体LaMnO 3和“带”绝缘体SrMnO 3的界面重建。这两种绝缘体的超晶格先前被证明具有铁磁性和金属倾向[Koida等人，B 66，144418（2002）]。通过研究一个明智选择的超晶格反射，我们表明，界面态密度在费米能级处表现出明显的峰值，类似于Okamoto等人[Phys. Rev. B 70，241104（R）（2004）]的预测。该峰的强度与电导率和磁化强度相关，表明它是金属行为的驱动因素。我们的研究表明，使用RSXS探测异质结构界面的电子性质的一般策略。
2007-06-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The metal-insulator transition and its relation to magnetic structure in (LaMnO3)2n/(SrMnO3)n superlattices
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
通过研究(LaMnO3)2n/(SrMnO3)n超晶格的输运、磁化和极化中子反射率，发现金属-绝缘体转变随n变化，金属态中铁磁性相对均匀，绝缘态中磁性强烈调制，并归因于界面邻近效应驱动的Mott转变及界面磁阻挫导致的局域化。
2007-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Onset of metallic behavior in strained (LaNiO3)n/(SrMnO3)2 superlattices
采用臭氧辅助分子束外延生长了（LaNiO 3）n/（SrMnO 3）2超晶格。原位反射高能电子衍射和X射线散射已被用来表征的超晶格，这是应变的SrTiO 3衬底的结构特性。该超晶格表现出优异的结晶度和小于一个晶胞的界面粗糙度。当$n$从4减小到1时，观察到金属-绝缘体转变。输运数据的分析表明，从带隙绝缘体（n=1）跳跃导体（n=2）的金属（n=4）随着LaNiO 3浓度的增加的演变。
2009-02-20 cond-mat.mtrl-sci 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
Designer Topological Insulators in Superlattices
在拓扑带绝缘体和正常带绝缘体的界面处，无隙狄拉克表面态被保护。在一个二元超晶格轴承这样的接口，我们建立了谷依赖的二聚化无关的狄拉克表面状态可以利用诱导拓扑量子相变。这种机制导致了丰富的相图，使我们能够设计强，弱和结晶拓扑绝缘体。我们的从头算模拟进一步证明了这种机制在[111]和[110]超晶格的钙和锡碲化物。
2013-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering axion insulator phase in superlattices with inversion symmetry breaking
本文从理论上研究了HgTe/MnTe超晶格沿（001）轴堆叠的三维结构中磁性和拓扑结构之间的相互作用。我们的结果显示了磁拓扑相位的演变相对于磁配置。一个轴子绝缘体相被观察到的反铁磁秩序与面外Néel矢量方向低于临界厚度的MnTe，这是所有的磁性配置之间的基态。定义$T$作为时间反演对称，这个轴子绝缘体相由磁二重旋转对称$C_2{\cdot}T$保护。当我们增加磁性层的厚度时，轴子绝缘体相演变成平凡的绝缘体。通过将Néel矢量方向切换到$ab$平面，系统实现了不同厚度MnTe的反铁磁拓扑绝缘体。这些相位的特征是无隙表面狄拉克锥远离垂直于磁性层的Néel矢量方向的表面上的高对称点。在铁磁性存在的情况下，该系统实现了磁性外尔半金属和铁磁半金属的面外和面内磁化方向，分别。我们观察到大的异常霍尔电导率在铁磁性的存在下，在三维超晶格。
2023-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Coupled nonpolar-polar metal-insulator transition in 1:1 SrCrO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices: A first-principles study
利用第一性原理计算，我们确定了1：1 SrCrO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格的基态外延应变依赖性。超晶格分层导致费米能级附近的电子状态的显着变化，来自Cr $t_{2g}$轨道。当拉伸应变相对于未应变的立方SrTiO $_3$大于2.2%时，出现绝缘相。的绝缘字符被示出产生从Cr $t_{2g}$轨道排序，这是由一个平面内的极性扭曲，耦合到超晶格d-带，并稳定的外延应变。这种效应可用于设计过渡金属氧化物超晶格中费米能级附近的能带结构。
2015-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Metallic interface in non-SrTiO3 based titanate superlattice
报道了用脉冲激光沉积法制备全钙钛矿莫特绝缘体/带绝缘体YTiO 3/CaTiO 3超晶格。原位反射高能电子衍射、X射线衍射和X射线反射率的组合证实了以逐层模式生长的膜的高质量。电输运测量结果表明，在YTiO_3/CaTiO_3界面处形成了非SrTiO_3基二维电子气体系。这些研究提供了另一条路线，在追求复杂的氧化物二维电子气系统，这使得获得更深入的了解异国情调的多体现象在这样的接口。
2015-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Engineering Correlation Effects via Artificially Designed Oxide Superlattices
用从头计算方法预测了由LaTiO 3和LaNiO 3层沿[001]方向交替排列组成的超晶格是S=1的Mott绝缘体，其Ni位上的磁矩大，Ti位上的磁矩可以忽略，Ni d和Ti d态之间的能量差决定了电荷转移能隙，这与传统的莫特绝缘体不同.通过填充氧的p态和减小Ni-O-Ni键角，增强了Ni位上的关联效应。小空穴（电子）掺杂的超晶格导致一个二维的单带的情况与空穴（电子）驻留在Ni的dx 2-y2（Ti dxy）轨道和耦合到反铁磁相关的自旋在NiO 2层。
2013-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interfacial Ferromagnetism in LaNiO3/CaMnO3 Superlattices
我们观察界面铁磁性的超晶格的顺磁性金属LaNiO 3和反铁磁性绝缘体CaMnO 3。LaNiO 3表现出厚度依赖的金属-绝缘体转变，我们发现铁磁性的出现与LaNiO 3的导电状态相一致。即，只有LaNiO 3层为金属性的超晶格才具有铁磁性。使用几个磁性探针，我们已经确定，铁磁性产生在一个单一的单元格的CaMnO 3在界面处。总之，这些结果表明，铁磁性可以归因于由相邻的巡回金属介导的Mn离子之间的双交换相互作用。
2013-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evidence of Gate-Tunable Mott Insulator in Trilayer Graphene-Boron Nitride Moiré Superlattice
莫特绝缘体在强关联物理学中起着核心作用，其中排斥库仑相互作用支配电子动能，并导致绝缘状态，其中一个电子占据每个晶胞。掺杂的莫特绝缘体通常用Hubbard模型3来描述，它可以引起其他相关的现象，如异常的磁性，甚至高温超导性。一种可调的莫特绝缘体，其中库仑相互作用和动能之间的竞争可以在原位改变，可以为莫特物理的研究提供一个宝贵的模型系统。在这里，我们报告了这种可调莫特绝缘体的ABC三层石墨烯（TLG）和六方氮化硼（hBN）异质结构与莫尔超晶格的实现。与单层石墨烯中的无质量狄拉克电子不同，原始ABC TLG中的电子具有四次能量色散和大有效质量的特征，这有利于强相关现象。TLG/hBN异质结构中的莫尔超晶格导致栅极可调谐的窄电子能带。由于石墨烯的自旋和谷简并性，每个填充的迷你带在一个莫尔晶格位点中包含4个电子。莫特绝缘体态出现在1/4和1/2填充处，分别对应于每个位置一个电子和两个电子。此外，ABC TLG/hBN异质结构中的Mott态表现出前所未有的可调谐性：Mott带隙可以通过垂直电场原位调制，同时，电子掺杂可以被栅极调谐以填充从一个Mott绝缘态到另一个Mott绝缘态的能带。我们对可调莫特绝缘体的观察为探索二维莫尔超晶格异质结构中的新型强关联现象提供了令人兴奋的机会。
2019-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological insulator associated with quantum anomalous Hall phase in ferromagnetic perovskite superlattices
在以LaAlO 3和SrTiO 3为母体的过渡金属氧化物超晶格中，寻找与铁磁有序相关的、表现出反常量子霍尔效应的拓扑绝缘体。在所研究的各种超晶格中，（LaAlO 3）10/（LaOsO 3）2在自旋-轨道相互作用下表现出铁磁基态，其能隙具有拓扑非平凡性，横向电导率的研究表明，在不施加任何外部磁场的情况下，该系统在拓扑能隙内具有量子化的霍尔电导率.采用一个简单的海森堡铁磁性模型，估算了铁磁序参量和有序温度。
2015-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Artificial gauge fields and topological insulators in Moire superlattices
我们提出了一个创新的量子模拟器的基础上的莫尔超晶格显示，通过采用周期性调制的每个晶格网站，可以创建可调谐的，人工规范场与印刷Peierls相位上的跳跃参数，并实现了一个模拟的新的Haldane相。作为一个应用程序，我们提供了一种方法来直接量化的拓扑不变量在这样一个系统的动态淬火过程。这种设计展示了一个强大的集成平台，打开了一扇新的大门，研究拓扑物理。
2019-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Tunable Correlated Chern Insulator and Ferromagnetism in Trilayer Graphene/Boron Nitride Moiré Superlattice
对强磁场中二维电子系统的研究首次揭示了量子霍尔（QH）效应，这是一种具有有限陈数（C）和手征边缘态的物质拓扑状态。后来，Halfman提出理论，即使在零磁场下，具有整数QH效应的Chern绝缘体也可以出现在具有复杂跳跃参数的晶格模型中。ABC-三层石墨烯/六方氮化硼（TLG/hBN）莫尔超晶格提供了一个有吸引力的平台，以探索陈氏绝缘体，因为它具有几乎平坦的莫尔能带与谷依赖的电可调陈氏数。在这里，我们报告的相关陈绝缘体的TLG/hBN云纹超晶格的实验观察。我们发现，扭转所施加的垂直电场的方向开关TLG/hBN的莫尔波的微带之间的零和有限的陈数，揭示了在磁输运行为的巨大变化。对于调谐为具有有限陈氏数的拓扑孔迷你带，我们专注于1/4填充，对应于每个莫尔晶胞一个孔。当|B| > 0.4 T时，霍尔电阻在h/2 e ~ 2（即C = 2）处被很好地量化。相关的陈氏绝缘体是铁磁性的，表现出显着的磁滞和一个大的异常霍尔信号在零磁场。我们在零磁场下发现C = 2的陈氏绝缘体，这将为在近乎平坦且拓扑非平凡的莫尔迷你带中发现新的相关拓扑态（可能具有新的拓扑激发）提供令人兴奋的机会。
2019-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Rational design principles of quantum anomalous Hall effect from superlattice-like magnetic topological insulators
作为凝聚态物理中的一种典型现象，化学计量陈氏绝缘体中的量子反常霍尔效应（QAHE）一直是人们关注的焦点。利用模型哈密顿量分析和第一性原理计算，建立了具有超晶格堆积模式的磁性拓扑绝缘体MnBi 4Te 7和MnBi 6Te 10的拓扑相图，并在其上绘制了不同二维组态的拓扑相图.这些配置表现出各种拓扑相，包括量子自旋霍尔效应与时间反演对称性和不对称，以及QAHE。然后，我们提供的设计原则，触发QAHE通过调整实验上可访问的旋钮，如板坯厚度和磁化。我们的工作揭示了具有可调交换相互作用的超晶格磁性拓扑绝缘体是在原始化合物中实现长期寻求的QAHE的理想平台，为拓扑材料领域开辟了新的途径。
2019-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spinodal superlattices of topological insulators
提出了通过组合同构和等价TlBi $X_2$（$X$ =S，Se，Te）材料层来稳定拓扑绝缘体（TI）之间的自组装界面的Spinodal分解。无隙态的组成范围是同时解决的，以研究磁驱动的边界。通过调整组成，TlBiS $_2$ -TlBiTe $_2$系统可以同时或分别产生调幅超晶格和二维共晶微结构。金属沟道的尺寸和拓扑性质由电荷密度和自旋织构的空间分布确定。结果验证了获得自发形成的二维TI导电通道嵌入到三维绝缘环境中，没有任何真空界面的概念证明。由于旋节分解是一种可控的动力学现象，其杠杆作用可能成为长期寻求的有效TI技术部署的推动者。
2018-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Weak Topological Insulators in PbTe/SnTe Superlattices
人们希望通过工程化电子能带结构来实现人工结构中的拓扑相。本文研究了[001]方向的$(PbTe)_m(SnTe)_{2n-m}$超晶格，发现了一个稳定的弱拓扑绝缘体相.我们通过基于第一性原理计算的Z2拓扑不变量和拓扑表面态的计算来确认这个拓扑非平凡相。我们表明，由于超晶格结构的布里渊区的折叠起着至关重要的作用，在诱导拓扑非平凡相在这个系统中。这一机制可以推广到其他多动量能带反转的体系，为人工结构中拓扑材料的设计提供了一条全新的途径。
2013-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Charge-transfer Excitonic Insulator in a Two-dimensional Organic-inorganic Superlattice
激子绝缘体是长期寻求的量子材料，预测其通过束缚电子-空穴对（即激子）在其基态的玻色凝聚而自发地打开能隙。自理论猜想提出以来，人们一直致力于寻找激子绝缘体平台来探索实际材料中的宏观量子现象。层状硫族化合物作为有希望的候选材料，已经获得了激子特性的可靠证据。然而，由于固有的晶格不稳定性的干扰，它仍然是有争议的，这些功能，如电荷密度波和间隙开放，是否主要是由激子效应或晶格转变驱动。在此，我们开发了一种新型的电荷转移激子绝缘体在有机-无机超晶格界面，它作为一个理想的平台，从晶格效应的激子效应解耦。在这个系统中，我们观察到狭窄的间隙开放和形成的电荷密度波没有周期性的晶格畸变，提供了可视化的证据激子凝聚发生在热平衡。我们的研究结果确定自发的界面电荷转移作为一种新的策略，开发新的激子绝缘体和研究其相关的多体物理。
2022-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Photoemission from buried interfaces in SrTiO3/LaTiO3 superlattices
我们测量了SrTiO_3/LaTiO_3超晶格的光电子能谱，其中最上层的SrTiO_3层的厚度是可变的。在化学突变的SrTiO 3/LaTiO 3界面处观察到有限的相干光谱权重和清晰的费米截止，表明在莫特绝缘体LaTiO 3和能带绝缘体SrTiO 3之间的界面处发生"电子重构“。对于SrTiO_3/LaTiO_3界面在高温（~ 1000 ℃）下退火，这导致Sr/La原子相互扩散，从而形成La_（1-x）SrxTiO_3-like材料，发现非相干部分的强度显著降低，而具有尖锐费米截止的相干部分由于电荷的扩散而增强。层动力平均场理论计算很好地再现了这些重要的实验特征。
2006-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optical Properties of (SrMnO3)n/(LaMnO3)2n superlattices: an insulator-to-metal transition observed in the absence of disorder
测量了（SrMnO 3）n/（LaMnO 3）2n超晶格（SL）在n= 1，3，5，8和10 < T < 400 K时的光学电导率.数据显示T-依赖的绝缘体到金属的过渡（IMT）n \leq 3，驱动的极化中红外波段的软化。在n = 5时，软化是不完全的，而在最大周期n=8的化合物中，MIR带与T无关，SL保持绝缘。因此，人们可以首先在不存在由于化学掺杂引起的无序的情况下观察到亚锰酸盐系统中的IMT。不成功的重建SL的光学性质从那些原来的散装材料表明，（SrMnO 3）n/（LaMnO 3）2 n异质结构引起一种新的电子状态。
2010-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Hall effect and multichannel conduction in LaTiO3/SrTiO3 superlattices
我们报告的莫特绝缘体LaTiO 3和带绝缘体SrTiO 3之间的异质界面的磁输运性质的δ掺杂的几何形状。在低温下，我们已经发现了一个很强的非线性的磁场依赖的霍尔电阻率，这可以有效地控制通过改变温度和电场。我们将这种效应归因于电子重构所产生的界面电荷的多通道传导。特别是，我们的数据所揭示的一个高度移动的导电通道的形成被解释的SrTiO 3在低温下的介电磁导率大大增加，其电场依赖性反映了准二维电子气的空间分布。
2010-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Designer topological insulator with enhanced gap and suppressed bulk conduction in Bi2Se3/Sb2Te3 ultra-short period superlattices
提出了一种利用两层交替拓扑绝缘体构成的短周期超晶格来降低体电导的新方法。超晶格能隙增强（SGE）的证据是从观察到的体背景掺杂的减少超过一个数量级获得的，从1.2 × 1020 cm-3到8.5 × 1018 cm-3，随着Bi 2Se 3/Sb 2 Te 3 SL的周期分别从12 nm减小到5 nm。紧束缚计算表明，在非常薄的周期制度，一个显着的SGE可以通过适当的材料选择实现。交替的Bi 2Se 3和Sb 2 Te 3层的BSL表现为具有比具有最大带隙的组成层的带隙大60%的体带隙的新设计者材料，同时保留拓扑表面特征。对生长的周期非常薄的SL样品的低温磁导中明显的弱反定域化（WAL）尖点的分析证实了SL结构的顶面和底面表现为狄拉克表面态。这种方法代表了一个有前途的，但仍有待探索的平台，用于建立真正的绝缘体TI。
2020-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Charge transport and magnetization profile at the interface between a correlated metal and an antiferromagnetic insulator
光谱探针的组合被用来开发一个详细的实验描述的运输和磁性的超晶格组成的顺磁性金属CaRuO $_3$和反铁磁性绝缘体CaMnO $_3$。超晶格中的载流子密度和Ru的价态与体相CaRuO $_3$没有明显的不同。这些观测结果表明，界面上的小电荷转移证实了密度泛函计算的预测。然而，由于倾斜的Mn自旋导致的铁磁极化穿透3-4个晶胞进入CaMnO $_3$，远远超过相应的预测。这种差异可能表明在界面处形成了磁极化子。
2009-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Miniband engineering and topological phase transitions in topological - normal insulator superlattices
周期性堆叠的拓扑平凡和非平凡层的相反对称性的价带和导带诱导拓扑界面状态，在强耦合限制，杂交跨越拓扑和正常的绝缘体层。利用能带结构工程，可以使用IV-VI族铅锡硫属化物有效地实现这样的超晶格。这将导致涌现的迷你带与可调拓扑结构的理论和实验证明。磁光光谱证实了拓扑微带的存在，揭示了在人工超晶格微布里渊区的中心和边缘都存在朗道能级跃迁。它们的拓扑特征是确定的拓扑相变内观察到的温度的函数的迷你带。这种转变的临界温度以及微带隙和微带宽度可以通过层的厚度和组成来精确控制。这见证了一个新的完全可调的准三维拓扑状态的产生，提供了一个模板，实现磁性外尔半金属和其他强相互作用的拓扑阶段。
2021-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Persistent gapless surface states in MnBi2Te4/Bi2Te3 superlattice antiferromagnetic topological insulator
磁性拓扑量子材料为拓扑磁电效应的出现提供了一个良好的基础。近年来，本征反铁磁（AFM）拓扑绝缘体MnBi2Te 4的发现，使人们对这类TQM化合物的研究更加深入。MnBi2Te 4具有量子化的反常霍尔效应和轴子绝缘相。在这里，我们研究了AFM化合物MnBi4Te7，其中Bi2Te3和MnBi2Te4层交替形成超晶格。使用空间和角度分辨光电子能谱，我们确定了无处不在的（虽然终端依赖）拓扑电子结构从Bi2Te3和MnBi2Te4终端。出乎意料的是，虽然体带显示出与AFM转变相关的强温度依赖性，但拓扑表面状态显示出很小的温度依赖性，并且在AFM转变期间保持无间隙。详细的电子结构MnBi4Te7和它的温度演变，连同它的姐妹化合物MnBi2Te4的结果，不仅有助于了解这个家庭的磁性TQM的奇异特性，而且还指导可能的应用设计。
2019-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of (111)-oriented Ca0.5Sr0.5IrO3/SrTiO3 superlattices; a designed playground for honeycomb physics
报道了在SrTiO_3（111）衬底上制备具有交替的2 m层（m = 1，2，3）Ca_（0.5）Sr_（0.5）IrO_3钙钛矿和两层SrTiO_3钙钛矿的（111）取向超晶格结构。在m = 1双层膜的情况下，Ir子晶格是屈曲的蜂窝，其中可以预期的拓扑状态。通过X射线衍射图中的超晶格反射和原子分辨透射电子显微镜图像，清楚地证明了沿[111]方向在原子水平上的超晶格结构的成功生长。超晶格薄膜的基态被发现是磁性绝缘体，这可能表明除了讨论的拓扑效应之外，Ir钙钛矿中电子相关性的重要性。
2015-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Manipulate the Electronic State of Mott Iridate Superlattice through Protonation Induced Electron-Filling
自旋轨道耦合的莫特铱酸盐与超导铜酸盐的母体化合物具有很大的相似性，特别是其电子掺杂态吸引了广泛的研究兴趣。然而，由于缺乏有效的掺杂剂，以前的实验在很大程度上被限制在一个小的掺杂范围内，因此电子掺杂相图仍然难以捉摸。在这里，我们利用离子液体门控诱导质子化的方法来实现电子掺杂到一个5d莫特绝缘体构建SrIrO 3/SrTiO 3超晶格，并实现其电子掺杂相图的演化的铱价态从4+到3+，相当于每个铱离子掺杂一个电子的系统映射。随着掺杂浓度的增加，母体Mott绝缘体首先转变为磁有序逐渐被抑制的局域金属态，然后进一步演化为能带绝缘态。这项工作形成了电子掺杂的莫特铱酸盐系统的研究向前迈出了重要的一步，并且在人工设计的超晶格结构中操纵能带填充的策略可以很容易地扩展到具有更多奇异状态的其他系统中进行探索。
2021-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Superlattices of Bi2Se3/In2Se3: Growth Characteristics and Structural Properties
采用分子束外延技术在Si（111）衬底上生长了由Bi_2Se_3和In_2Se_3交替层组成的超晶格。Bi_2Se_3是一种三维拓扑绝缘体（TI），与In_2Se_3具有良好的化学和结构相容性，而In_2Se_3是一种具有大能带隙的正常带绝缘体。SL中的各个层非常均匀，并且异质界面是尖锐的。因此，这种SL结构是探索TI的量子尺寸效应的潜在候选者。
2011-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Magnetic Reconstructions in Manganite Superlattices
我们采用双轨道双交换模型研究了超晶格中铁磁金属锰氧化物（FM）和反铁磁绝缘锰氧化物（AFI）之间界面的电子重构，该模型包括超交换相互作用、Jahn-Teller晶格畸变和长程库仑相互作用.磁性和输运性质主要取决于AFI层的厚度。我们专注于超晶格的组成母体锰氧化物具有相同的电子密度n = 0.6。随着层宽的增加，AFI层中的感应铁磁矩单调减小，AFI层中心的电子密度分布和磁结构逐渐恢复到体极限。AFI层的宽度和界面处的电荷转移分布控制了FM/AFI超晶格的磁阻和金属-绝缘体转变的大小。
2013-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Termination dependent topological surface states of the natural superlattice phase Bi$_4$Se$_3$
我们描述的拓扑表面状态的Bi $_4$ Se $_3$，化合物在无限自适应Bi $_2$ -Bi $_2$ Se $_3$自然超晶格相系列，确定由实验和理论相结合的方法。通过角分辨光电子能谱学和扫描隧道显微镜表征了两个终止于Bi或Se的可观察到的解理表面，并通过从头算密度泛函理论计算进行了建模。拓扑表面状态观察到的两个表面上，但有显着不同的分散体和克拉默点能量。Bi $_4$ Se $_3$因此代表了在不同终止表面上具有不同拓扑状态的唯一已知化合物。
2013-11-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Itinerant spin polaron and metallic ferromagnetism in semiconductor moiré superlattices
理论上预测半导体莫尔超晶格的莫特绝缘体在窄莫尔能带半填充上下掺杂时分别存在巡游自旋极化子与金属铁磁性，且自旋极化子可通过电荷隙随磁场依赖关系的扭折直接识别。
2023-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure-tuned intralayer exchange in superlattice-like MnBi2Te4/(Bi2Te3)n topological insulators
MnBi 2 Te 4（Bi 2 Te 3）n的磁结构可以通过Bi 2 Te 3间隔层的数量n调节层间耦合来操纵，而层内铁磁（FM）交换耦合被认为太鲁棒而无法控制。通过施加静水压力高达3.5 GPa，我们发现相反的响应的磁性n = 1和2。随着Néel温度的降低和饱和场的增加，MnBi 4 Te 7保持在A型反铁磁（AFM）相。与此形成鲜明对比的是，MnBi 6 Te 10经历了一个相变从A型AFM准二维FM状态下的压力下的抑制饱和场。第一性原理计算揭示了晶格压缩层内交换耦合在确定这些磁性中的重要作用。由于面内晶格压缩，在20%Sb掺杂的MnBi 6 Te 10中也观察到这种磁相变。
2021-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Spin moment formation and reduced orbital polarization in LaNiO$_3$/LaAlO$_3$ superlattice: LDA+U study
用密度泛函能带计算方法研究了LaNiO $_3$ /LaAlO $_3$超晶格.最近的实验报告的磁和金属-绝缘体相变作为一个功能的LaNiO $_3$层厚度的动机，我们研究了电子结构，磁性，和轨道占用取决于LaNiO $_3$层的数量。计算结果表明，当$U$为正且有限时，磁相比磁相稳定.即使在磁性区域中，轨道极化也被$U$显著降低。结果的影响进行了讨论，比较最近的实验和理论研究的LDA $+U$方法的限制内。
2012-01-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Engineering One-Dimensional Quantum Stripes from Superlattices of Two-Dimensional Layered Materials
一维量子系统在理论上被预言会表现出新的物质状态，但在实验上却一直难以实现。在这里，我们报告了一种超晶格方法创建人工1D量子条纹，它提供了从二维到一维的尺寸可调性。作为一个模型系统，我们已经制作了一维铱（Ir）条纹使用a轴取向的相对论莫特绝缘体Sr2IrO4和宽带隙绝缘体LaSrGaO4的超晶格，这两个晶体具有层状结构。除了成功地形成一维Ir条纹结构，我们还从光谱和共振非弹性X射线散射中观察到了一维量子限制电子态。由于这种1D超晶格方法可以应用于各种层状材料，它开辟了1D科学的新时代。
2016-10-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Wannier-based definition of layer polarizations in perovskite superlattices
在绝缘体中，Marzari和Vanderbilt的方法[Phys. Rev. B { \bf 56}，12847（1997）]可用于产生最大局部化的Wannier函数，其中心与电子极化有关。在分层绝缘体的情况下，该方法可以适于基于核电荷的位置和包括每层的一维Wannier中心来提供与每层相关联的局部极化的自然定义。在这里，我们使用这种方法来计算和分析铁电钙钛矿超晶格的层极化，包括由亚晶格位移引起的层极化的变化（即，层分解玻恩有效电荷）和局部对称性破缺的界面。该方法为分析复杂层状氧化物体系的极化相关性质提供了有力的工具。
2006-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Emergent topological states via digital (001) oxide superlattices
氧化物异质结构表现出许多有趣的性质。本文提出了在（001）（$AM$ O $_3$）$_1$ /（$AM'$ O $_3$）$_1$氧化物超晶格中诱导多个拓扑态的设计原理。通过第一性原理计算和模型分析，我们证明了（Sr $M$ O3）$_1$ /（Sr $M'$ O $_3$）$_1$超晶格（$M$ = Nb，Ta，$M'$ = Rh，Ir）是一个强拓扑绝缘体，其$Z_2$指数为（1;001）.更值得注意的是，（SrMoO 3）$_1$ /（SrIrO 3）$_1$超晶格表现出多个共存的拓扑绝缘体（TI）和拓扑狄拉克半金属（TDS）态. TDS态在费米能级附近有一对II型狄拉克点，并有一个受保护的狄拉克节点线。在能量-动量空间中，表面TDS狄拉克锥被两个表面TI狄拉克锥夹在中间。非平凡的拓扑性质源于两个不同过渡金属原子的$d$轨道之间的能带反转和（001）超晶格几何的特殊宇称性质。我们的工作演示了如何通过合理的设计在（001）钙钛矿氧化物异质结构中诱导出非平凡的拓扑态。
2022-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Lighting up topological insulators: large surface photocurrents from magnetic superlattices
拓扑绝缘体（TI）的无隙表面态可用于探测和采集低频红外线。尽管如此，它表明，显着的表面光电流由于频率低于体隙的光是相当难以产生。在这里，我们证明了一个周期性的磁性图案添加到表面显着增强表面光电流在TI的。此外，可以通过调整磁性图案的几何形状来优化该设置对入射光的波长的灵敏度。从中距离和远红外线在TI表面上产生大量光电流的能力可用于光伏应用，以及用于检测微米波长辐射。对于波长大于15 $μ$ m的光，我们估计在室温下，基于我们描述的效应的检测器可以具有高达10 $^7$ cm $\sqrt{\text{Hz}}$ /W（即10 $^9$ Jones）的比检测率。因此，该器件可以在比现有红外探测器大得多的波长下工作，同时保持与波长辐射相当的品质因数。
2015-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field switchable chirality in rhombohedral graphene Chern insulators stabilized by tungsten diselenide
本文在菱方多层石墨烯莫尔超晶格中实现电场可切换的陈绝缘体手性，通过二硒化钨稳定量子化反常霍尔态，陈数可在-1、1和2之间调控，为拓扑电子电路集成手性边缘电流提供新平台。
2025-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable Dirac interface states in topological superlattices
相对论性狄拉克费米子在凝聚态物理中是普遍存在的。它们的质量与材料的能隙成比例，并且控制和调节质量的能力已经成为设计模拟高能粒子的量子现象并提供新的器件功能的必要工具。在拓扑绝缘体薄膜中，新的物质态可以通过杂化材料表面的无质量狄拉克态而产生。在这项工作中，我们从实验和理论上介绍了一个平台，这种杂交可以不断调整：Pb 1-xSnxSe拓扑超晶格。在该系统中，拓扑狄拉克态发生在拓扑晶体绝缘体Pb 1-xSnxSe和平凡绝缘体之间的界面处，以外延堆叠在彼此顶部上的拓扑量子阱（TQW）的形式实现。使用高品质的MBE生长的Pb 1-xSnxSe超晶格的磁光透射光谱，我们表明，穿透深度的TQW界面态，因此他们的狄拉克质量是连续可调的温度。这为设计拓扑系统的狄拉克质量提供了一条新的途径，并为利用Pb 1-xSn xSe拓扑超晶格实现物质的突现量子态铺平了道路。
2018-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Programmable, Spontaneous Superlattice Memory in a Monolayer Topological Insulator
Boston College（波士顿学院）；Emory University（埃默里大学）；University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；Columbia University（哥伦比亚大学）；University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Harvard University（哈佛大学）
研究在单层TaIrTe4中发现非易失超晶格记忆效应，通过电场调控电子态实现记忆存储，结合多种测量技术揭示了晶格和量子自旋霍尔电子的耦合机制。
2026-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of quantum spin Hall insulator superlattice with emergent multigap-like helical edge states
Beijing National Center for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院北京凝聚态物理国家研究中心与物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；School of Science, Jiangsu University of Science and Technology（江苏科技大学理学院）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；Department of Physics, Hubei University（湖北大学物理系）；New Cornerstone Science Laboratory（新基石科学实验室）；Department of Physics, The University of Hong Kong（香港大学物理系）；Department of Physics, Southern University of Science and Technology（南方科技大学物理系）
本研究在HfTe5超晶格中实现多隙类螺旋边缘态，通过STM观察和理论建模揭示边缘隙与迷你隙机制，为拓扑器件开关提供平台。
2026-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication and Characterization of the Moiré surface state on a topological insulator
针对拓扑绝缘体表面莫尔超晶格尚未实验实现的问题，研究人员开发两步生长法制备出带莫尔超晶格的Sb₂Te₃薄膜，表征发现其朗道能级有新特征，且该生长法可推广至其他范德瓦尔斯材料。
2025-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Topological Dirac semimetal phases in InSb/$α$-Sn semiconductor superlattices
基于先进的第一性原理计算和低能$k\cdot p$理论，我们从理论上证明了在InSb/$α$-Sn常规半导体超晶格中Dirac半金属相和拓扑绝缘体相的共存.通过适当的界面设计，当沿{[}111{]}方向生长时，会出现较大的界面极化。这种本征极化静电场的存在大大减小了带隙，最终导致能带结构反转，形成了拓扑Dirac半金属相，在$Γ$点附近沿（111）晶向出现了一对Dirac节点。在（100）投影面上观察到清晰的表面态和费米弧。此外，我们还发现了一个二维的拓扑绝缘体相，其非平凡带隙接近70 meV，这使得在室温下观察到量子自旋霍尔效应成为可能.我们的建议为通过适当的界面设计实现在传统半导体超晶格中共存的拓扑非平凡相铺平了道路。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological states in superlattices of HgTe-class materials for engineering three-dimensional flat bands
为了寻找具有三维平带色散的材料，我们采用{ \em ab-initio}计算方法，研究了两种超晶格：HgTe/CdTe和HgTe/HgSe中拓扑相随静水压和单轴应变的变化规律.在短周期碲化汞/碲化镉超晶格中，我们的分析揭示了等能节线的存在，它可以主机应变诱导的三维平坦带在费米能级，而不需要掺杂，当制造，例如，作为核-壳纳米线。与此相反，碲汞硒短周期超晶格被发现具有丰富的相图与过多的拓扑相。值得注意的是，无应变超晶格实现了理想的外尔半金属，外尔点位于费米能级。通过调节体积可以得到具有多个能带反转的小带隙拓扑绝缘体：在压缩单轴应变下，材料依次转变为狄拉克半金属、半导体线半金属，最后转变为具有单个能带反转的拓扑绝缘体。
2022-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ordering and multiple phase transitions in ultra-thin nickelate superlattices
我们通过先进的从头计算解释了最近在超薄LaNiO $_{3}$ /LaAlO $_{3}$超晶格中观察到的多重相变。基态是绝缘的，电荷有序的，反铁磁的，由于并发的结构扭曲和弱的价态反铁磁。我们推断在40 K和150 K，分别从反铁磁序矩无序，并从结构二聚绝缘体的未扭曲的金属泡利顺磁体（表现出一个铜等费米面）的不同的过渡。计算结果与实验结果符合较好。
2012-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Dimensionality Control of Electronic Phase Transitions in Nickel-Oxide Superlattices
在具有强关联电子的材料中，集体量子相之间的竞争敏感地依赖于电子系统的维数，这难以通过标准固态化学来控制。我们已经制造了超晶格的顺磁性金属LaNiO3和宽禁带绝缘体LaAlO3原子精确的层序列。使用光学椭圆偏振和低能量μ子自旋旋转，超晶格与LaNiO3薄的两个单元电池示出经历一系列的集体金属绝缘体和反铁磁转变作为降低温度的函数，而样品与较厚的LaNiO3层保持金属和顺磁性在所有温度下。因此，金属氧化物超晶格允许控制相关电子系统的维度和集体相行为。
2011-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tailoring Magnetic Exchange Interactions in Ferromagnet-Intercalated MnBi2Te4 Superlattices
本研究通过分子束外延构建铁磁MnTe插层的MnBi2Te4超晶格，利用界面交换弹簧效应调控层间磁耦合，实现了可定制的磁相互作用与自旋构型，为磁性拓扑绝缘体设计及自旋电子学应用提供新思路。
2021-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological mosaic in Moiré superlattices of van der Waals heterobilayers
由二维原子晶体形成的范德华（vdW）异质结构为设计凝聚态系统提供了一种强有力的方法。具有小扭曲和/或晶格失配的不相称异质双层导致了有趣的莫尔超晶格概念，其中原子登记在局部与相称双层无法区分，但在长范围内具有局部到局部的变化。在这里，我们表明，这样的莫尔超晶格可以导致周期性调制的局部拓扑秩序的vdW异质双层形成的两个大质量狄拉克材料。通过调整的vdW异质结从正常的倒置II型制度，通过层间偏置，相称的异质双层可以成为一个拓扑绝缘体（TI），这取决于层间杂化控制的原子注册之间的vdW层。这导致在Moiré超晶格中TI区域和正常绝缘体（NI）区域的镶嵌图案，其中拓扑保护的螺旋模式存在于TI/NI相边界处。利用基于对称性的k.p模型和紧束缚模型，我们预测这种拓扑现象可以存在于倒置的过渡金属二硫属化合物异质双层膜中。我们的工作点，以实现可编程和电气开关的拓扑超结构从二维阵列的TI纳米点的一维阵列的TI纳米条纹的新手段。
2016-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-Valley Engineering in Graphene Superlattices
石墨烯中的两个不相等的谷排除了由Z2拓扑绝缘体相的奇数个狄拉克锥特性提供的对谷间散射的保护。在这里，我们提出了一种方法，工程师的手征单谷金属相与二次交叉在蜂窝晶格通过定制的\sqrt{3} N * \sqrt{3} N或3N *3N超晶格。提出了在吸附原子修饰的石墨烯超晶格中通过赝塞曼场调节谷极化的可能性以及Dresselhaus型谷轨道耦合的出现。这种谷操纵机制和金属相也可以在蜂窝光子晶体中找到应用。
2015-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering multifunctionality at oxide interfaces by multimode coupling
采用第一性原理密度泛函理论计算，在群论分析的指导下，研究了（LaFeO $_3$）$_1$ /（CaFeO $_3$）$_1$超晶格中绝缘体-金属-绝缘体转变、极化和两个亚晶格磁化强度的控制.多结构模式耦合即，多模耦合。我们已经发现了极性A型电荷分离模式，Q $_{ACD}$（类似于A型反铁磁有序），并发现它与三线性耦合，$Q_{Tri}$模式（常见于$Pnma$钙钛矿氧化物中并涉及三种结构模式）耦合，并进一步降低对称性。通过调节参与模式之间的耦合强度，可以获得极性金属相、极性零带隙半导体相和极性绝缘相。在这里，$Q_{Tri}$切换极化方向，而Q $_{ACD}$可以触发绝缘体-金属-绝缘体转变以及极化切换。该机制适用于由$Pnma$结构单元和在过渡金属位点部分填充的$e_g$或$t_{2g}$电子构成的任何过渡金属超晶格。
2022-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Moiré surface states and enhanced superconductivity in topological insulators
最近，人们在拓扑绝缘体（TI）表面发现了由于顶层旋转错位而产生的莫尔超晶格。在本工作中，我们利用Dirac电子在周期势场中运动的连续模型研究了莫尔超晶格对拓扑表面态的影响。与扭曲的双层石墨烯不同，莫尔表面态由于其拓扑性质而不能具有孤立的能带。相反，我们发现（高阶）范霍夫奇异性（VHS）的莫尔能带结构，引起发散态密度（DOS）和增强相互作用的效果。由于莫尔表面态中的自旋动量锁定，可能的相互作用通道受到限制。在声子介导的吸引力的存在下，超导电性强烈增强的幂律发散DOS在高阶VHS。转变温度$T_c$与延迟电子-声子相互作用强度$λ^*$呈幂律关系。这种增强被认为是强大的各种扰动下的高阶VHS。
2021-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Unconventional superconductivity in magic-strain graphene superlattices
本文提出魔应变概念，通过调控石墨烯机械弛豫实现非常规超导及半金属-绝缘体转变，为关联物理和超导研究提供新平台。
2024-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
