Minimal model for higher-order topological insulators and phosphorene
高阶拓扑绝缘体是传统拓扑绝缘体的一种扩展概念，属于一类特殊的拓扑绝缘体，传统的体-边界对应关系不适用于此。体拓扑指数可以由位于晶体的高对称点处的Wannier中心来描述。本文提出了二维二阶拓扑绝缘体和三维三阶拓扑绝缘体的极小模型。它们是具有两个不同跳变参数的各向异性双带模型。二维模型被认为是捕获的费米能级附近的磷烯的基本物理。由于在纳米带中没有拓扑边缘态，它迄今为止被认为是一种平凡的绝缘体。然而，我们证明了零维拓扑边界状态的出现，即，在纳米磁盘中。特别地，金刚石结构在两个角处表现出这样的拓扑状态，每个角携带1/2分数电荷。我们预测这些角态将在磷烯的金刚石结构中观察到。
2018-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature Induced Spin Density Wave in Magnetic Doped Topological Insulators
研究了掺杂等电子磁性杂质的拓扑绝缘体的磁性。结果表明，在零温度下，杂质是铁磁有序的，但当温度升高时，拓扑绝缘体在系统达到顺磁相之前经历了一级相变到自旋密度波相.这一阶段的起源是拓扑绝缘体自旋磁化率对动量的非平凡依赖。我们分析了发生在拓扑绝缘体表面的非均匀磁相位与狄拉克电子系统的耦合。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Intrinsic magnetic topological insulators
在拓扑绝缘体中引入磁性破坏了时间反演对称性，并且磁交换相互作用可以在原本无间隙的拓扑表面状态中打开间隙。这允许产生各种新颖的拓扑量子态，包括量子反常霍尔效应（QAHE）和轴子绝缘体态。磁性掺杂和磁性邻近被认为是探索拓扑结构和磁性之间相互作用的有用手段。然而，磁性掺杂的不均匀性导致了复杂的磁有序和小的交换能隙，因此所观察到的QAHE仅在超低温下出现。因此，内禀磁性拓扑绝缘体对于提高QAHE的工作温度和进一步研究拓扑量子现象具有重要意义。这些系统的实现和表征对于基础物理学和潜在的技术革命都至关重要。综述了近年来内禀磁性拓扑绝缘体的研究进展，重点介绍了反铁磁拓扑绝缘体MnBi 2 Te 4及其系列材料。
2021-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large Anomalous Hall Effect in Topological Insulators with Proximitized Ferromagnetic Insulators
报道了由铁磁绝缘体Cr2 Ge 2 Te 6和拓扑绝缘体（Bi，Sb）2 Te 3组成的全碲化物异质结构中邻近驱动的大反常霍尔效应.尽管在（Bi，Sb）2 Te 3层的磁化小，异常霍尔电导率达到0.2e2/h的大值，符合铁磁响应的Cr2 Ge 2 Te 6。结果表明，拓扑绝缘体的表面态与邻近层Cr2 Ge 2 Te 6之间的交换耦合是有效的，并且足够强，可以打开表面态的交换能隙.
2019-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi Level Dependent Spin Pumping from a Magnetic Insulator into a Topological Insulator
拓扑自旋电子学的目标是利用拓扑绝缘体螺旋表面态的自旋-动量锁定来实现自旋-轨道力矩器件。我们解决一个基本的问题，仍然没有得到解决，在这种情况下：单独的拓扑表面状态产生的自旋-电荷转换效率的最大值，或者可以强烈的自旋-轨道耦合体状态也有显着的贡献？通过研究拓扑绝缘体/亚铁磁绝缘体双层膜中自旋抽运的费米能级依赖性，我们发现自旋霍尔电导率在费米能级跨体带隙调谐时是恒定的，与完整体带计算结果一致.结果提出了一个新的观点，其中“体-表面对应”允许自旋-电荷转换同时被视为来自完整的体带，或从自旋-动量锁定的表面状态。
2019-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gap Generation in Topological Insulator Surface States by non-Ferromagnetic Magnets
结果表明，与天真的期望相反，单粒子光谱间隙可以打开的三维拓扑绝缘体的表面状态，通过使用相称的面外和面内反铁磁或亚铁磁绝缘薄膜。
2012-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Insulators, Topological Crystalline Insulators, Topological Semimetals and Topological Kondo Insulators
在本书第一章（特邀）中，我们简要回顾了定义拓扑绝缘体的基本概念，并着重阐述了揭示和建立其对称性保护（SPT）拓扑性质的关键实验结果。然后，我们提出了关键的实验结果，证明磁性，近藤绝缘，镜像手性或拓扑晶体秩序和超导性的自旋轨道拓扑绝缘体设置和如何这些新的（体绝缘）相的物质出现通过拓扑量子相变从布洛赫带绝缘体通过拓扑或狄拉克半金属在临界点。
2015-02-15 cond-mat.mes-hall
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
Spintronics and spincaloritronics in topological insulators
我们研究拓扑绝缘体中的自旋电子学和自旋电子学。我们展示了二维拓扑绝缘体结和三维拓扑绝缘体与铁磁体耦合的自旋电子学效应。我们还研究了圆偏振光在拓扑绝缘体表面引起的自旋极化和两个拓扑绝缘体之间的结处的折射。对于自旋电子效应，我们给出了拓扑绝缘体中的横向磁热输运和热电输运。讨论了拓扑绝缘体的尺寸效应和拓扑绝缘体界面态的能带结构工程。
2013-01-23 cond-mat.mes-hall
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
Monolayer Topological Insulators: Silicene, Germanene and Stanene
本文报道了单层拓扑绝缘体的理论研究进展，包括硅烯、锗烯和锡烯，它们分别是硅、锗和锡的单层蜂窝结构。由于自旋轨道相互作用，它们表现出自然界中的量子自旋霍尔效应。通过施加垂直电场可以调节带隙，从而引起拓扑相变。我们还分析了一般蜂窝系统的拓扑性质以及拓扑绝缘体的分类。明确地确定了蜂窝体系中拓扑绝缘体和超导体的相图。我们还研究了拓扑电子学，包括拓扑场效应晶体管，拓扑基尔霍夫定律和拓扑自旋谷电子学。
2015-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Scattering of Electrons between Edge and Two-Dimensional States of a Two-Dimensional Topological Insulator and the Conductivity of the Topological Insulator Strip in a Metallic State
在二维能带的背景下，测定了二维拓扑绝缘体边缘态电子的寿命。它已被证明，在库仑杂质散射的情况下，这个时间可以显着大于二维电子的平均自由时间。结果，金属二维拓扑绝缘体带的导电性可以主要由边缘状态确定。
2019-04-30 cond-mat.mes-hall
Quantum transport in topological insulator hybrid structures -- A combination of topological insulator and superconductor
本文简要回顾了拓扑绝缘体的发展历史。然后，讨论了拓扑绝缘体-超导体混合结构中的电子输运实验，包括实验方法、物理性质和看似矛盾的观察结果。此外，还提出了一些新的拓扑绝缘体杂化结构。
2012-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Hermitian chiral boundary states in non-Hermitian topological insulators
没有宇称时间对称性的非厄米系统的本征能一般是复数。在这里，我们证明了在一定条件下，不具有宇称时间对称性的高维（二维和三维）非厄米拓扑绝缘体的手征边界态可以是具有实本征能量的厄米边界态。我们的方法允许人们从非厄米的二维陈氏绝缘体和三维二阶拓扑绝缘体中分别构造厄米手征边缘态和铰链态。这样的埃尔米特手性边界通道具有完美的传输系数（量化值），并且对紊乱是鲁棒的。此外，非厄米拓扑绝缘体可以经历拓扑安德森绝缘体转变，从拓扑平凡的非厄米金属或绝缘体到具有有限无序的量子化传输系数的拓扑安德森绝缘体。
2021-12-16 cond-mat.mes-hall
Synthesizing Weyl semimetals in weak topological insulator and topological crystalline insulator multilayers
我们提出了一种不同的路线，时间反演不变Weyl半金属采用多层异质结构，包括普通的“平凡”绝缘体和非平凡绝缘体与\textit{pairs}的保护狄拉克锥的表面上。我们认为这两种情况下的弱拓扑绝缘体，表面狄拉克锥被钉扎到时间反演不变动量，和拓扑晶体绝缘体与unpinned表面狄拉克锥。对于这两种实现，我们解释现象学如何建议建设导致外尔半金属相的出现。我们进一步制定有效的低能量模型，我们证明了存在的半金属相与四个孤立的外尔点。最后，我们讨论了如何提出的设计可以实现实验与国家的最先进的技术。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall
Algebraic and Geometric Mean Density of States in Topological Anderson Insulators
无序系统的代数平均态密度和几何平均态密度可以揭示电子局域化的性质。为了更好地理解二维无序拓扑相，我们计算了无序Bernevig-Hughes-Zhang模型的态密度。拓扑相位的特点是由一个完美的量子化的导电平台，进行螺旋边缘状态，在一个双端设置。在无序的存在下，拓扑相的主体是带绝缘体或安德森绝缘体。它们都可以保护边缘态不受后向散射的影响。根据代数平均态密度与几何平均态密度的比值，明确区分了拓扑相是拓扑带绝缘体还是拓扑Anderson绝缘体。计算表明，拓扑安德森绝缘体可以诱导从一个拓扑平凡的带绝缘体或拓扑非平凡的带绝缘体的无序。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall
Z2 invariant protected bound states in topological insulators
本文给出了拓扑绝缘体中存在空穴或空位时的修正Dirac方程的精确解，证明了空位可以在拓扑绝缘体的带隙中引入束缚态.它们的产生是由于时间反转不变绝缘体的Z_2分类，因此也像量子自旋霍尔效应中的边缘态和三维拓扑绝缘体中的表面态一样受到拓扑保护。在拓扑绝缘体中，带隙束缚态与边缘态或表面态的共存表明，缺陷可能通过系统边界附近的附加束缚态影响拓扑绝缘体的输运性质.
2010-10-08 cond-mat.mes-hall
Axion Electrodynamics in Topological Insulators for beginners
讲义：介绍和讨论轴子电动力学的基础知识，并应用于计算位于普通绝缘体-拓扑绝缘体界面附近的电荷（或磁）产生的图像。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall
Thin film of a topological insulator as a spin Hall insulator
利用Kubo公式研究了拓扑绝缘体薄膜表面态的自旋电导。膜的不同面之间的杂化在狄拉克点处打开了一个间隙。我们发现，在带隙区自旋电导率仍然是有限的。在带隙附近的无带隙区，自旋电导率增强。这些发现使得拓扑绝缘体薄膜成为自旋电子学应用的有前途的材料。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall
Topological non-symmorphic crystalline insulators
在这项工作中，我们确定了一类新的Z2拓扑绝缘体保护的非对称晶体对称性，被称为“拓扑非对称晶体绝缘体”。我们构造了一个具有非对称空间群pmg的具体紧束缚模型，并通过计算拓扑表面态和定义Z2拓扑不变量来证实该模型的拓扑性质.基于投影表示理论，我们扩展我们的讨论，以其他非对称空间群，允许主机拓扑非对称晶体绝缘体。
2013-08-21 cond-mat.mes-hall
Hopf Insulators and Their Topologically Protected Surface States
三维（3D）拓扑绝缘体通常需要通过某些类型的对称性而不是假定的$U(1)$电荷守恒来保护。一个特殊的例外是霍普夫绝缘体，它是由整数霍普夫指数表征的3D拓扑绝缘体。为了证明Hopf绝缘体的存在性和物理相关性，我们构造了一类紧束缚模型哈密顿量，它实现了所有具有任意整数Hopf指数的Hopf绝缘体.这些霍普夫绝缘体相位拓扑保护的表面状态，我们数值证明了这些拓扑保护状态下的鲁棒性一般随机扰动没有任何对称性以外的$U(1)$电荷守恒是隐含在所有种类的拓扑绝缘体。
2013-11-18 cond-mat.mes-hall
Non-Hermitian non-Abelian topological insulators with $PT$ symmetry
研究了一类保持$PT$对称性的非厄米非阿贝尔拓扑绝缘体，其中非厄米项表示非互易跳跃。随着它的增加，在完全平带模型中发生了从实线带隙拓扑绝缘体到虚线带隙拓扑绝缘体的自发$PT$对称破缺跃迁。通过引入能带弯曲项，我们实现了两个相变，其中金属相出现在上述两个拓扑绝缘体相之间。本文讨论了非厄米非阿贝尔拓扑绝缘体的电路实现。我们发现，自发$PT$对称性破缺以及边缘态很好地观察到的阻抗共振。
2021-07-19 cond-mat.mes-hall
Transmission in graphene-topological insulator heterostructures
我们研究了三维时反不变拓扑绝缘体的拓扑表面态在石墨烯沉积于拓扑绝缘体表面时的散射。特别地，我们考虑了$_2$类拓扑绝缘体的（111）表面.我们提出了一个低能量模型的块状石墨烯-拓扑绝缘体异质结构，我们计算的传输概率在锯齿形和扶手椅边缘的沉积石墨烯，和通过石墨烯纳米势垒的电导，并表明其功能可以理解从反共振的传输概率。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall
Topological Insulators,Weyl Semimetals and Topological Superconductors A Transport View
电子带根据其拓扑结构进行分类。我们计算了电子能带的连接和曲率，并表明物理性质是由拓扑不变量决定的，这相当于零模的存在。我们将这种方法应用于拓扑绝缘体和拓扑超导体。
2016-10-23 cond-mat.mes-hall
Hybrid-order topological insulators in a phononic crystal
拓扑相，包括传统的一阶和高阶拓扑绝缘体和半金属，已经成为凝聚态物理和材料科学领域的一个热门话题。通常，一个拓扑绝缘体的特征在于一个固定的顺序拓扑不变量，并表现出相关的体边界对应。在这里，我们实现了一种新型的拓扑绝缘体的双层声子晶体，同时主机的一阶和二阶拓扑，这里称为混合阶拓扑绝缘体。一维无带隙螺旋边态和零维角态共存于同一系统中。这种新的混合阶拓扑相位可能在拓扑声学器件中产生新的应用。
2020-12-29 cond-mat.mes-hall
Large unidirectional spin Hall and Rashba-Edelstein magnetoresistance in topological insulator/magnetic insulator heterostructures
由于其独特的对称性，单向自旋霍尔和Rashba-Edelstein磁阻（USRMR）是非常重要的基本和实际的利益，特别是在读取磁化状态的两端自旋轨道转矩开关存储器和逻辑器件的上下文中。最近的研究表明，拓扑绝缘体可以提高USRMR幅度。然而，迄今为止在此上下文中研究的拓扑绝缘体器件配置，即铁磁金属/拓扑绝缘体双层和磁性掺杂的拓扑绝缘体，分别受到金属层的电流分流和低居里温度的影响。在这里，我们报告了一种新的材料类别-磁性绝缘体/拓扑绝缘体双层异质结构中的大USRMR。这样的结构表现出USRMR是大约一个数量级大于迄今为止在全金属Ta/Co双层中报道的最高值。我们还演示了电流诱导的磁化切换辅助的奥斯特场，和电读出的USRMR，作为一个原型存储器设备。
2018-06-24 cond-mat.mes-hall
The hybrid-order topology of weak topological insulators
我们考虑弱拓扑绝缘体的双重旋转对称周围的黑暗的方向，并表明，这些系统可以被赋予的拓扑晶体结构的高阶拓扑绝缘体的旋转对称性保护。这些混合阶弱拓扑绝缘体在所有表面上显示表面狄拉克锥。平移对称性破缺扰动间隙的狄拉克锥的侧表面留下异常螺旋铰链模式。我们还证明了这种拓扑相的存在是由于量子自旋霍尔绝缘体的一个隐藏的晶体拓扑不变量，既不能通过对称性指标，也不能使用威尔逊圈不变量。考虑到最小的对称性要求，我们预计我们的研究结果可以适用于大量的弱拓扑绝缘体。
2020-08-03 cond-mat.mes-hall
Higher-Order Topological Insulator on a Martini Lattice and Its Square Root Descendant
平方根拓扑绝缘体的概念最近被推广到高阶拓扑绝缘体。在二维平方根高阶拓扑绝缘体中，带隙角态的出现继承自高阶拓扑的平方哈密顿量。在本文中，我们提出的马提尼晶格模型作为一个具体的例子，高阶拓扑绝缘体。此外，我们还提出了一种基于martini模型的平方根高阶拓扑绝缘体。具体地说，我们提出的蜂窝晶格模型与双位装饰，其平方哈密顿量由两个马提尼晶格模型，实现了平方根高阶拓扑绝缘体。我们表明，对于这两种模型，在间隙角态出现在有限的能量，它们是由非平凡的散装$\mathbb{Z}_3$拓扑不变量。
2023-02-22 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable anomalous Hall effect in stacked van der Waals ferromagnetic insulator - topological insulator heterostructures
新的拓扑相，如量子反常霍尔绝缘体（QAHI）或轴子绝缘体的搜索，激发了不同的方案，将磁性引入拓扑绝缘体。一种方案是在拓扑绝缘体中引入铁磁掺杂剂。然而，这通常是具有挑战性的，并且需要仔细设计的生长/异质结构或相对较低的温度来观察QAHI，这是由于诸如铁磁掺杂剂增加的无序等问题。另一个有前途的方案是利用磁性绝缘体的磁邻近效应来磁化拓扑绝缘体。迄今为止，这些异质结构中的大多数是通过诸如分子束外延和金属有机化学气相沉积的生长技术合成的。由于生长条件和晶格失配的差异，这些不容易适用于允许混合和匹配许多可用的铁磁和拓扑绝缘体。在这里，我们证明了磁性邻近效应仍然可以通过干燥转移的剥离微米大小的薄片的范德华拓扑绝缘体和磁性绝缘体材料（BiSbTeSe 2/Cr2 Ge 2 Te 6）组装在堆叠的异质结构中获得，证明了在一个异常的霍尔效应（AHE）的观察。此外，当通过静电门控控制载流子密度时，由这些异质结构制成的器件可以允许AHE的调制。这些结果表明，磁性范德华材料的简单机械转移提供了另一种可能的途径，磁化拓扑绝缘体的磁邻近效应，一个关键的一步，进一步实现新的拓扑相，如QAHI和轴子绝缘体。
2022-06-27 cond-mat.mes-hall
Topological insulators on a Mobius Strip
研究了不可定向黎曼曲面Mobius带上的二维Chern绝缘体和自旋Hall绝缘体，其中通常的带结构拓扑不变量没有定义。我们表明，虽然流动模式的边缘电流可以检测的莫比乌斯带的扭曲的情况下，陈绝缘体，它不能这样做，自旋霍尔绝缘体。
2011-07-07 cond-mat.mes-hall
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
The topological Anderson insulator phase in the Kane-Mele model
有人提出，在拓扑平凡的碲化汞/碲化镉（HgTe/CdTe）量子阱中加入无序可以诱导跃迁到拓扑非平凡态。由此产生的状态被称为拓扑安德森绝缘体，并在Bernevig-Hughes-Zhang模型的计算机模拟中发现。在这里，我们表明，拓扑安德森绝缘体是一个更普遍的现象，也出现在蜂窝晶格上的拓扑绝缘体的凯恩-梅勒模型。我们数值研究了相关参数的相互作用，并建立了拓扑安德森绝缘体存在的参数范围。一个交错的亚晶格势原来是一个必要的条件，过渡到拓扑安德森绝缘体。对于足够弱的无序，计算的基础上的最低阶玻恩近似定量再现的数值数据。因此，我们的研究结果大大增加了拓扑安德森绝缘体相的候选材料的数量。
2016-04-06 cond-mat.mes-hall
Bulk-boundary correspondence of topological insulators from their Green's functions
拓扑绝缘体是一种无相互作用的、带隙的费米子系统，具有无隙的边界激发。它们的特点是拓扑不变量，可以用许多不同的方式来写，包括格林函数。在这里，我们表明，存在的边缘状态直接遵循的存在的拓扑不变量的格林函数，所有10类拓扑绝缘体在所有的空间维度。我们还表明，由此产生的边缘状态的特点是由自己的拓扑不变量，其值等于体绝缘体的拓扑不变量。这可以用于测试给定的模型哈密顿量是否可以描述拓扑绝缘体的边缘。最后，我们观察到，这里讨论的结果同样适用于相互作用的拓扑绝缘体，有一定的修改。
2011-08-25 cond-mat.mes-hall
Dirac-Electrons-Mediated Magnetic Proximity Effect in Topological Insulator / Magnetic Insulator Heterostructures
在拓扑绝缘体/磁性绝缘体异质结构中实现无耗散手征边缘电流的可能性是基于界面处的磁性邻近交换耦合由拓扑绝缘体的狄拉克表面态支配的条件。本文报道了用极化中子反射计观察到的体绝缘拓扑绝缘体（Bi $_{0.2}$ Sb $_{0.8}$）$_{2}$ Te $_{3}$ /磁性绝缘体EuS异质结构中的狄拉克电子介导的磁邻近效应。我们能够通过施加电背栅来将拓扑绝缘体的费米能级调谐到接近电荷中性点来最大化邻近感生磁性。基于抗磁屏蔽的唯象模型被发展来解释在高载流子密度下被抑制的邻近感生磁性。我们的工作为利用拓扑绝缘体/磁性绝缘体异质界面的磁邻近效应进行低功率自旋电子学应用铺平了道路。
2017-06-02 cond-mat.mes-hall
Embedded Topological Insulators
我们提出了一个推广的自由费米子拓扑绝缘体，是由不同维度的拓扑子系统。我们特别关注非零余维的拓扑子系统嵌入在一个平凡的绝缘环境。一个通用的程序来隔离和分类这样的嵌入式拓扑绝缘体，我们提出了三个代表性的例子，在不同的尺寸和对称类。此外，我们证明了与具体的例子，周期性嵌入的拓扑绝缘体的存在下，否则平凡的分类系统可以导致拓扑非平凡的物理现象的晶体缺陷，即，新颖的拓扑表面/边缘模式在堆垛层错和部分边缘位错。
2018-02-19 cond-mat.mes-hall
Non-uniform Spatial Distribution of Spin Polarization in Topological Insulator (Bi2Te3) Surface
通过对Bi 2 Te3拓扑绝缘体表面的微反射差光谱图像的广泛研究，我们发现了第一个明确的实验证据，表明在拓扑绝缘体表面存在非均匀的自旋极化空间分布（自旋畴）。这些自旋畴在不同的温度下，在外部磁场中，并且可以由电流驱动。迄今为止，拓扑绝缘体中的这种表面自旋畴从未被任何理论预言过。
2014-12-14 cond-mat.mes-hall
Topological switch between second-order topological insulators and topological crystalline insulators
研究了二阶拓扑绝缘体（SOTI）和拓扑晶体绝缘体（TCI）之间的拓扑开关。SOTI和TCI都受到镜像对称性和反演对称性的保护，为此我们定义了相同类型的体拓扑数。我们以正方形晶格上的正方形纳米盘和三角形晶格上的六边形纳米盘为例。当平行于其中一个螺旋边缘引入面内磁场时，系统变成TCI。沿边缘的电导以电导量子$e^2/h$为单位为1。当面内场旋转时，电导随着边缘态的带隙打开而减小。当它与对角线正交时，两个拓扑角态出现在它的顶点上，系统成为一个SOTI。当它变得平行于另一个边缘时，系统再次变成TCI，并且沿着原始边缘的电导变为0，但是沿着新的边缘变为1。这可以用作拓扑电路改变开关的基础。或者，该装置可以用作传感器，以10 nm的分辨率测量样品表面上的局部磁化。
2018-06-08 cond-mat.mes-hall
Marginal topological properties of graphene: a comparison with topological insulators
石墨烯体系和拓扑绝缘体的电子结构具有密切相关的特征，如量子化的Berry相和零能边缘态。这些类比的原因是，在这两个系统中有两个相关的轨道带，它们产生伪自旋自由度，并且，不太明显的是，石墨烯中的谷自由度与拓扑绝缘体中的电子自旋之间存在对应关系。尽管有相似之处，也有几个重要的区别，无论是体积拓扑性质和它们的影响的边缘状态-主要是由于谷和自旋之间的根本区别。考虑到它们独特的能带结构特征，带隙石墨烯系统应该被适当地表征为边缘拓扑绝缘体，区别于普通绝缘体或真正的拓扑绝缘体。
2012-08-20 cond-mat.mes-hall
Electronic and Topological Properties of a Topological Insulator Thin Film Sandwiched between Ferromagnetic Insulators
本文研究夹在两层铁磁绝缘体之间并受栅极电压调控的拓扑绝缘体薄膜，利用格林函数方法计算其自旋极化、反常霍尔效应和磁电阻，并证明通过调节栅压和磁化可实现向反常量子霍尔态的拓扑转变。
2023-09-16 cond-mat.mes-hall
Inverse participation ratio and localization in topological insulator phase transitions
由逆参与比（IPR）测量的哈密顿本征函数的波动可以表征发生在2D狄拉克材料（如硅烯）中的拓扑带绝缘体跃迁，硅烯与石墨烯是同构的，但具有较强的自旋轨道相互作用。利用IPR的单调特性，作为垂直电场（提供可调带隙）的函数，我们定义了拓扑绝缘体和带绝缘体相的拓扑量子数。
2016-10-12 cond-mat.mes-hall
Reflection symmetric second-order topological insulators and superconductors
二阶拓扑绝缘体是晶体绝缘体，具有带隙的本体和带隙的晶界，但是在两个边界的交叉处具有拓扑保护的无隙状态。在没有进一步空间对称性的情况下，Altland-Zirnbauer的十个对称类中有五个允许在二维和三维中存在这种二阶拓扑绝缘体。我们表明，反射对称性可以用来系统地产生二阶拓扑绝缘体和超导体的例子，虽然拓扑保护状态的角落（在二维）或晶体边缘（在三维）继续存在，如果反射对称性被打破。具有破缺时间反转对称性的三维二阶拓扑绝缘体的霍尔电导以$e^2/h$为单位量子化。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Coupled-layer description of topological crystalline insulators
我们引入一个耦合层结构来描述三维拓扑晶体绝缘体的反射对称性保护。我们的方法使用堆叠的弱耦合二维陈氏绝缘体，以产生拓扑晶体绝缘体在一个更高的维度，可调的表面狄拉克锥的数量和位置。作为我们的形式主义的应用，我们转向拓扑晶体绝缘体SnTe的简化模型，显示其保护的表面状态可以使用耦合层结构来描述。
2016-09-25 cond-mat.mes-hall
Statistical Topological Insulators
我们定义了一类绝缘体的无隙表面状态保护本地化由于无序合奏的统计特性，即由于合奏的不变性在一定的对称性。我们表明，这些绝缘体是拓扑的，并保护由$\mathbb{Z}_2$不变。最后，我们证明了每一个拓扑绝缘体产生了无限多类的统计拓扑绝缘体在更高的维度。我们的结论得到了数值模拟的证实。
2014-04-22 cond-mat.mes-hall
Transport Properties of Topological Insulators Films and Nanowires
近几年来，人们对拓扑绝缘体的研究和认识发展迅速。本文在简要总结了拓扑绝缘体的发展历史后，重点介绍了拓扑绝缘体薄膜和纳米线输运实验的最新进展。一些量子现象，包括弱反局域化，Aharonov玻姆效应和Shubnikov de Haas振荡，在这些纳米结构中观察到的描述。此外，超导邻近效应的电子输运证据，以及在拓扑绝缘体/超导体混合结构的异常电阻增强包括在内。
2013-05-28 cond-mat.mes-hall
Higher-order topological Anderson insulators in quasicrystals
无序对周期系统高阶拓扑相的影响引起了人们的广泛关注。然而，在非周期系统，如准晶系统，无序和高阶拓扑结构之间的相互作用仍然不清楚。本文研究了二维Amman-Beenker镶嵌准晶晶格中无序对两种二阶拓扑绝缘体的影响，包括准晶四极绝缘体和改进的量子自旋霍尔绝缘体.我们证明了高阶拓扑绝缘体在两种模型中对弱无序都是鲁棒的。更引人注目的是，在两个模型中，在一定的无序强度区域发现了无序诱导的高阶拓扑绝缘体，称为高阶拓扑安德森绝缘体。我们的论文扩展了无序和高阶拓扑结构之间的相互作用的研究准晶系统。
2021-12-13 cond-mat.mes-hall
Tunneling magnetoresistance devices based on topological insulators: Ferromagnet/insulator/topological-insulator junctions employing Bi$_{2}$Se$_{3}$
本文从理论上研究了三维拓扑绝缘体Bi $_{2}$ Se $_{3}$的隧穿磁电阻（TMR）器件。基于Bi $_{2}$ Se $_{3}$的现实紧束缚模型进行理论计算。我们研究了利用Bi $_{2}$ Se $_{3}$的表面态的三维器件，以及利用薄Bi $_{2}$ Se $_{3}$条的边缘态的二维器件。我们证明了Bi $_{2}$ Se $_{3}$的材料性质允许在室温下的TMR比为1000%的量级。分析公式推导出，允许在这些设备中实现的TMR比的快速估计。该装置可用于测量自旋极化的拓扑表面状态作为替代自旋ARPES。与基于磁性隧道结的TMR器件不同，本器件避免使用其磁化需要被钉扎的第二铁磁电极。
2014-09-24 cond-mat.mes-hall
Bulk-boundary correspondence in three dimensional topological insulators
讨论了三维无相互作用拓扑绝缘体的体拓扑不变量与表面态谱的关系。通过研究特定的模型，并考虑一般的边界条件的电子波函数在晶体表面上，我们表明，使用实验技术，探测表面状态，只有强拓扑和平凡的绝缘相可以区分;后者的状态被等效为一个弱的拓扑绝缘体。在强拓扑绝缘体中，只有表面态数目的{ \it宇称}，而不是表面态数目本身，对时反不变边界扰动是鲁棒的。我们的研究结果表明，$\z$定义的体积边界对应，兼容的$\z$分类的拓扑绝缘体。
2011-08-10 cond-mat.mes-hall
Using Topological Insulator Proximity to Generate Perfectly Conducting Channels in Materials without Topological Protection
我们表明，混合结构的拓扑绝缘体和材料没有拓扑保护可以用来创建完美的导电通道托管在非拓扑部分。这些态继承了拓扑绝缘体附近的拓扑保护，但由于它们的扩展特性，对时间反演对称性破缺更脆弱。我们探讨他们的形成在模型混合系统的能带结构，以及现实的异质结构，涉及碲化汞/碲化镉为基础的二维拓扑绝缘体。使用数值量子输运计算的碲化汞/碲化镉材料系统，我们提出了两个实验设置，允许检测的诱导完美的导电通道，无论是在本地化和扩散制度，通过磁电导和散粒噪声。
2014-02-05 cond-mat.mes-hall
Disorder-induced metal-insulator transitions in three-dimensional topological insulators and superconductors
我们讨论了三维空间中无序对时反不变拓扑绝缘体和超导体的影响。对于辛（AII）对称类的三维拓扑绝缘体，利用转移矩阵方法计算了在无序和质量项存在下的相图，该质量项驱动平凡相和拓扑绝缘体相之间的转变.数值是由场论分析补充（大-$N_f$展开，其中$N_f$是谷或狄拉克锥的数量），从中我们得到的相关长度指数，和几个异常尺寸在一个非平凡的临界点分离金属相和狄拉克半金属。一个类似的场论的方法是在对称类AIII，CI和DIII的无序驱动的转变。对于这三个对称类，拓扑超导体的特点是整数拓扑不变的，一个互补的描述给出的非线性西格玛模型补充的拓扑项，这是一个三维模拟的Pruisken项的整数量子霍尔效应。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall
