Although topological surface states are known to be robust against non-magnetic surface perturbations, their band dispersions and spatial distributions are still sensitive to the surface defects. Take Bi2Se3 as an example, we demonstrated that Se vacancies modifies the surface band structures considerably. When large numbers of Se vacancies exist on the surface, topological surface states may sink down from the first to second quintuple layer and get separated from the vacancies. We simulated STM images to distinguish the surfaces with Se- and Bi-terminations.
Lifetime and surface-to-bulk scattering off vacancies of the topological surface state in the three-dimensional strong topological insulators Bi2Te3 and Bi2Se3
我们分析的有限寿命的拓扑保护的电子在表面状态的Bi 2 Te 3和Bi 2Se 3由于弹性散射表面空位和能量的函数。散射率被分解成表面到表面和表面到体的贡献，给我们新的基本见解的拓扑表面态（TSS）的散射性质。如果可能的最终体状态的数量远大于最终表面状态的数量，则表面到体的贡献是重要的，否则表面到表面的贡献占主导地位。此外，我们发现缺陷共振，有显着的影响散射特性的TSS。它们可以强烈地改变表面态的寿命，在1at%的表面缺陷浓度下在几十fs到ps之间变化。
At the verge of topology: vacancy-driven quantum spin Hall in trivial insulators
材料结构中的空位--降低其原子密度--使系统更接近原子极限，所有系统在拓扑学上都是平凡的。在这里，我们展示了介导的空缺之间的相互作用诱导拓扑非平凡相的机制。在{\it ab initio}方法中，我们探索了过渡金属二硫属化物中空位密度与拓扑跃迁的关系。作为一个案例的研究，我们专注于PtSe $_2$，原始形式是一个平凡的半导体与$1.2$\，eV的能隙。空位态导致原始系统能隙内的$180$\，meV的大拓扑能隙。我们推导出一个有效的模型描述这种拓扑相在其他过渡金属dichalcogenide系统。驱动拓扑相的机制允许在半导体宿主中嵌入后向散射保护的金属通道的构建。
Observation of surface superstructure induced by systematic vacancies in the topological Dirac semimetal Cd$_{3}$As$_{2}$
在Cd $_{3}$ As $_{2}$中发现的狄拉克半金属相受到$C_{4}$旋转对称性的保护，该旋转对称性来自其复杂晶体结构中系统Cd空位的螺旋形排列。因此，令人惊讶的是，到目前为止，还没有直接或间接的显微镜观察到这些系统性的空缺。为此，我们使用扫描隧道显微镜和\textit{ab initio}计算的组合方法重新审视Cd $_{3}$ As $_{2}$的裂解（112）表面。我们确定的确切位置的（112）平面上的Cd $_{3}$作为$_{2}$自然分裂，并详细描述了结构周期性发现在重建的表面，与预期产生的系统Cd空位。这调和的微观表面观察与晶体学和理论模型的当前状态，并表明，这种空位超结构，中央的狄拉克半金属相的保存，生存的分裂过程中，并保留在表面的顺序。
Engineering Quantum Phases in Two Dimensions via Vacancy-Induced Electronic Reconstruction
Ilum School of Science, Brazilian Center for Research in Energy and Materials (CNPEM)（ILUM科学学校，巴西能源与材料研究中心）；Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学物理研究所）
Coexistence of Ferromagnetism and Topology by Charge Carrier Engineering in intrinsic magnetic topological insulator MnBi4Te7
本征磁性拓扑绝缘体（MTIs）MnBi 2 Te 4和MnBi 2 Te 4/（Bi 2 Te 3）n有望实现高温量子反常霍尔效应（QAHE）和无耗散电输运。人们在这一领域做了大量的工作，但仍然缺乏理想的具有铁磁（FM）基态磁有序的MTI候选物。在这里，我们展示了一个MTI样品的Mn（Bi 0.7Sb 0.3）4 Te 7，它持有的FM基态和拓扑非平凡的共存。利用原子力显微镜有序化技术，通过在MnBi_4 Te_7基体中引入Sb元素，实现了载流子工程化过程对磁性的显著调制。通过磁性测量和理论计算，系统地研究了Mn（Bi 1-xSbx）4 Te 7的磁性演化. x = 0.3的FM样品的清晰的拓扑表面态也被角分辨光电子能谱所证实。我们还知道，x = 0.3的FM样本接近电荷中性点。因此，本征FM-MTI的Mn（Bi_（0.7）Sb_（0.3））_4 Te_7在本工作中的演示为QAHE实现和优化的进一步研究提供了启发。
Role of Se vacancies on Shubnikov de Haas oscillations in Bi2Se3: a combined magneto-resistance and positron annihilation study
磁电阻测量加上正电子寿命测量，以表征空位型缺陷，已进行了拓扑绝缘体（TI）系统Bi 2 Se 3，不同的Se/Bi的比例。在4 K至10 K温度范围内，在高达15 T的磁场中进行测量时，在标称Bi2Se3.1晶体中观察到明显的Shubnikov de Haas（SdH）振荡，磁场垂直于晶体的（001）平面。量子振荡，二维电子结构的特征，被认为只有在晶体中，具有较低浓度的硒空位，从正电子湮没光谱推断。
Coexistence of Surface Ferromagnetism and Gapless Topological State in MnBi$_2$Te$_4$
表面磁性及其与电子结构的相关性对于理解内禀磁性拓扑绝缘体MnBi $_2$ Te $_4$的无带隙拓扑表面态是至关重要的。在这里，使用静态和时间分辨角分辨光电子能谱（ARPES），我们发现了一个显着的ARPES强度变化与间隙开放的拉什巴样导带。与模型模拟的比较强烈地表明，解理MnBi $_2$ Te $_4$的表面磁性与其体相状态相同。表面铁磁性和无带隙TSS的共存揭示了MnBi $_2$ Te $_4$的新的复杂性，这可能是负责剥离的MnBi $_2$ Te $_4$的低量子反常霍尔温度。
Surface versus bulk state in topological insulator Bi2Se3 under environmental disorder
拓扑绝缘体（TI）被预测为由绝缘体状态以及材料边界上的导电通道组成。然而，在Bi2Se3中，由于硒空位的本征掺杂，费米能级自然地驻留在导带中，导致金属体态。在这样的非理想的TI，它是没有很好地理解下的环境无序的表面和体状态的行为。在这封信中，基于输运测量的Bi 2 Se 3薄膜，我们表明，体状态是敏感的环境紊乱，但表面状态保持稳健。
Coexistence of Superconductivity and Antiferromagnetism in Topological Magnet MnBi2Te4 Films
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；National High Magnetic Field Laboratory（国家高磁场实验室）
Toward the intrinsic limit of topological insulator Bi2Se3
结合高分辨率扫描隧道显微镜和第一性原理计算，我们确定了主要的本征缺陷，特别是Se空位和Se间隙缺陷，负责原型拓扑绝缘体Bi 2 Se 3的单晶体导电和纳米级电位波动。在这里，它是建立在Bi2Se3中的缺陷浓度远高于热力学极限，并且生长动力学主导所观察到的缺陷浓度。此外，通过仔细控制的合成，我们的隧道光谱表明，我们最好的样品接近本征极限的费米能级内的带隙，而不引入外来掺杂剂。
Coexistence of the topological state and a two-dimensional electron gas on the surface of Bi2Se3
拓扑绝缘体是最近发现的一类具有迷人特性的材料：虽然固体的内部是绝缘的，但基本的对称性考虑要求表面是金属的。金属表面态显示出非常规的自旋织构、电子动力学和稳定性。最近，表面只有一个单一的狄拉克锥色散受到特别的关注。这些被预测为许多新的物理现象，如马约拉纳费米子，磁单极子和非常规超导性的主机。当拓扑表面状态位于磁场或电场、（超导）金属附近时，或者如果材料处于受限几何形状时，这种效应将主要发生。在这里，我们表明，带弯曲附近的拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$的表面引起的二维电子气（2DEG）的形成。二维电子气，著名的半导体表面和界面，它形成的基础上的整数和分数量子霍尔效应，二维超导性，和大量的实际应用，共存的拓扑表面状态在Bi $_2$ Se $_3$。这导致了一种独特的情况，即拓扑和非拓扑，容易调谐和潜在的超导，金属状态被限制在同一空间区域。
Coexistence of near-EF van Hove singularity and in-gap topological Dirac surface states in superconducting electrides
Institute of High-Pressure Physics and School of Physical Science and Technology, Ningbo University（宁波大学高压物理研究所和物理科学与技术学院）；Department of Physics, School of Science, Hebei University of Science and Technology（河北科技大学理学院物理系）；School of Physics and Beijing Key Laboratory of Optoelectronic Functional Materials & MicroNano Devices, Renmin University of China（中国人民大学物理学院与北京光电功能材料与微纳器件重点实验室）；Key Laboratory of Quantum State Construction and Manipulation (Ministry of Education), Renmin University of China（中国人民大学量子态构建与调控教育部重点实验室）
Distinct multiple fermionic states in a single topological metal
在最近引起人们兴趣的量子材料中，有拓扑狄拉克/外尔半金属，其中传导带和价带在倒易（k）空间中的点处接触，以及狄拉克三线半金属，其中这些带沿着k空间中的线或环接触。然而，在同一种材料中多个费米子相的共存还没有得到证实。利用角分辨光电子能谱（ARPES）和第一性原理电子结构计算，对金属拓扑量子材料Hf 2 Te 2 P进行了系统的研究。我们的研究发现了在单一狄拉克材料中罕见且从未观察到的各种性质。我们观察到弱和强拓扑表面态在同一材料中共存，有趣的是，在相同的动量位置。我们的第一性原理计算揭示了沿高对称方向的一维Dirac交叉{Dirac节点弧}，并得到了ARPES测量的证实.这种新的状态是与一个弱的拓扑绝缘体的表面带面内的时间反演不变性的保护。因此，三元化合物Hf 2 Te 2 P成为一个有趣的平台，以研究在一种材料中的多个费米子态的共存和竞争。
Controlling and distinguishing electronic transport of topological and trivial surface states in a topological insulator
拓扑绝缘体（TI）是一类具有狄拉克-费米子拓扑表面态（TSS）特征的新型电子材料，在新物理和器件应用方面具有广阔的应用前景。然而，现实的TI材料的主要挑战是访问，区分和操纵TSS的电子输运经常被其他可能的平行传导通道所掩盖，所述其他可能的平行传导通道包括体以及由于体带的弯曲而在表面附近形成的二维电子气（2DEG）。这样的（薛定谔-费米子）2DEG代表拓扑平凡的表面状态，其共存的TSS已被揭示的角度分辨光电子能谱。在这里，我们表明，表面条件的简单操作可以用来访问和控制这两种类型的表面状态和它们的共存体绝缘Bi 2 Te 2Se，其表面导电突出表现在温度相关的电阻和非局部运输。平凡的二维电子气和TSS在磁电阻中都表现出明显的Shubnikov-de Haas振荡，不同的Berry相位~0和~pi区分了它们不同的拓扑特征。我们还报告了偏离典型的弱反定位行为，可能是由于高流动性TSS。我们的研究能够区分，控制和利用不同拓扑性质的TI表面载流子的电子输运。
Columbia University（哥伦比亚大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基克科学基金会）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
Coexistence of Chiral Majorana Edge States and Bogoliubov Fermi Surfaces in Two-Dimensional Nonsymmorphic Dirac Semimetal/Superconductor Heterostructures
