We perform linear and non-linear photon absorption calculations in topological insulator ultra-thin films on a substrate. Due to the unique band structure of the coupled topological surface states, novel features are observed for suitable photon frequencies, including a divergent edge singularity in one-photon absorption process and a significantly enhancement in two-photon absorption process. The resonanct frequencies can be controlled by tuning the energy difference and coupling of the top and bottom surface states. Such unique linear and nonlinear optical properties make ultra-thin films of topological insulators promising material building blocks for tunable high-efficiency nanophotonic devices.
Large-Area and Transferred High-Quality Three-Dimensional Topological Insulator Bi2-xSbxTe3-ySey Ultrathin Film by Catalyst-Free Physical Vapor Deposition
大面积均匀合成块体绝缘薄膜是三维拓扑绝缘体（3D-TI）表面在各种电子器件中应用的重要课题。在这里，我们报告了体绝缘三维拓扑绝缘体（3D-TI）Bi 2-xSbxTe 3-ySey（BSTS）薄膜，从几个五层到几百层，在大面积（1 cm 2）的云母通过无催化剂的物理气相沉积外延生长。这些薄膜可以使用去离子水非破坏性地剥离，并根据需要转移到各种基材上。转移的BSTS薄膜表现出良好的双极特性，以及明确定义的量子振荡所产生的拓扑表面状态。载流子迁移率为2500-5100 cm 2（Vs）-1，与高质量块体BSTS单晶相当。随着薄膜厚度的减小，电子态从无质量到有质量的狄拉克费米子都可以调谐。BSTS薄膜的大面积合成和可靠的薄膜转移工艺为3D-TI的应用开辟了一条新的途径。
Van der Waals epitaxial growth of topological insulator Bi$_{2-x}$Sb$_x$Te$_{3-y}$Se$_y$ ultrathin nanoplate on electrically insulating fluorophlogopite mica
我们报道了高质量的Bi $_{2-x}$ Sb $_x$ Te $_{3-y}$ Se $_y$纳米片（BSTS-NPs）的电绝缘氟金云母衬底上使用无催化剂的气相固体方法的生长。在优化的气压和合适的氩气流量下，我们控制了BSTS-NP的厚度、尺寸和组成。拉曼光谱显示系统的变化表明，BSTS-NP的厚度和组成确实是精确控制。电输运表明，在BSTS-NP中的鲁棒狄拉克锥载流子输运。由于BSTS-NP提供了可调谐狄拉克锥表面态的优越的主导表面输运，而体态的导电贡献可以忽略不计，因此BSTS-NP为探索三维拓扑绝缘体的内在物理现象以及未来的技术应用提供了理想的平台。
Quantum capacitance of an ultrathin topological insulator film in a magnetic field
本文研究了外磁场作用下双拓扑绝缘体薄膜的量子磁电容。本研究探讨塞曼作用与薄膜上下表面间杂化的相互作用。确定态密度，我们发现，电子空穴对称性被打破时，塞曼和杂化能量相对于彼此变化。这导致电荷中性点处的磁电容特性的变化。我们进一步表明，在塞曼相互作用和杂化的存在下，磁电容表现出拍在低和分裂的Shubnikov de Haas振荡在高垂直磁场。此外，我们解决了交叉从垂直到平行的磁场，并找到最近的实验数据的一致性。
Thermal Strain-Driven Periodic Ripples in Ultrathin Sb2Te3/Graphene Heterostructures and their Implications for Strain Engineering
Universidad de Chile（智利大学）；CEDENNA；Universidad Adolfo Ibáñez（阿道夫·伊巴涅斯大学）；Stanford University（斯坦福大学）；Universidad Técnica Federico Santa María（弗雷德里科·圣塔玛利亚技术大学）
Interface effects and dielectric mismatch in ultrathin silicon on insulator films
CNR-IMM（意大利国家研究委员会材料研究所）；Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；Institut für Experimentelle Physik, TU Bergakademie Freiberg（弗莱贝格矿业科技大学实验物理研究所）；Università del Piemonte Orientale ‘‘A. Avogadro’’（皮埃蒙特东方大学）；Institut für Angewandte Physik, TU Bergakademie Freiberg（弗莱贝格矿业科技大学应用物理研究所）；University of Torino（都灵大学）
Observation of the surface hybridization gap in the electrical transport properties of the ultrathin topological insulator (Bi$_{1-x}$Sb$_{x}$)$_2$Te$_3$
MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente（特温特大学 MESA+ 纳米技术研究所）
Tuning High-Harmonic Generation by Controlled Deposition of Ultrathin Ionic Layers on Metal Surfaces
利用半导体和绝缘体产生高次谐波是一个非常活跃的研究领域，因为它具有发展小型高次谐波器件的巨大潜力。在这里，我们表明，通过生长单层（ML）的单晶金属表面上的绝缘体，可以调整谐波光谱，只是改变厚度的绝缘层，而不是激光性能。基于文献中可用的实际电势，$n$ ML NaCl/Cu（111）系统（$n=1-50$）的含时薛定谔方程的数值解表明了这一点。值得注意的是，谐波截止随着$n$线性增加，并且当从$n$ $=$ 1到30时，谐波截止增加多达一个数量级，同时保持激光强度低并且波长在近红外范围内。此外，以这种方式可以实现的控制程度比通过改变激光强度高得多。这种行为的起源是当从与少ML系统相关的基本上离散的能谱移动到扩展周期系统固有的连续能谱（带）时电子“摩擦”的减少。
Insulator-to-Metal Transition via Magnetic Reconstruction at Oxide Interfaces
CAS Key Laboratory of Magnetic Materials and Devices, Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences（中国科学院磁性材料与器件重点实验室，宁波材料技术与工程研究所）；Zhejiang Province Key Laboratory of Magnetic Materials and Application Technology, Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences（浙江省磁性材料与应用技术重点实验室，宁波材料技术与工程研究所）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；Eastern Institute of Technology（东方理工学院）；International Research Centre Magtop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所磁顶国际研究中心）；CNR-SPIN, UOS Salerno（意大利国家研究委员会自旋中心萨莱诺联合实验室）；Photon Science Division, Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所光子科学部）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电工程技术中心）
Anomalous Hall Effect and Perpendicular Magnetic Anisotropy in Ultrathin Ferrimagnetic NiCo$_2$O$_4$ Films
反尖晶石铁磁NiCo $_2$ O $_4$具有高磁居里温度$T_C$、高自旋极化和应变可调的磁各向异性。了解这些有趣的磁性在NiCo $_2$ O $_4$薄膜的厚度缩放限制是至关重要的，它们在纳米自旋电子应用的实施。本文报道了MgAl $_2$ O $_4$基片上外延（001）NiCo $_2$ O $_4$薄膜在室温下的非常规磁输运性质。反常的霍尔效应测量表明，对于低至1.5个晶胞（1.2 nm）的薄膜，具有强的垂直磁各向异性，而对于3个晶胞和更厚的薄膜，$T_C$保持在300 K以上。反常霍尔电导率（$σ_{xy}$）的符号变化及其与纵向电导率（$σ_{xx}$）的标度关系可以归因于杂质散射和能带本征Berry曲率之间的竞争效应，后者在厚度驱动的金属-绝缘体转变后消失。我们的研究揭示了薄膜厚度在调整电荷相关、Berry相位效应、自旋轨道相互作用和杂质散射的相对强度方面的关键作用，为设计可扩展的外延磁性隧道结和使用NiCo $_2$ O $_4$的传感器件提供了重要的材料信息。
Probing Dirac Fermion Dynamics in Topological Insulator Bi$_2$Se$_3$ Films with Scanning Tunneling Microscope
利用扫描隧道显微镜和光谱学研究了拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$薄膜中狄拉克费米子的飞秒动力学.在二维极限下，体电子被量子化，量子化可以通过薄膜厚度控制。通过研究驻波（准粒子干涉图样）的空间衰减，直接测量了拓扑表面态电子的相位弛豫长度$l_ϕ$和非弹性散射寿命$τ$与能量和膜厚的关系.我们发现，$τ$表现出显着的$(E-E_F)^{-2}$能量依赖性，并增加与膜厚度。我们发现，所揭示的功能是典型的表面和体状态之间的电子-电子散射。
Current-induced spin polarization in topological insulator-graphene heterostructures
全电自旋电子学领域的进一步发展需要自旋输运通道与自旋注入器/发生器元件的成功集成。虽然随着石墨烯和相关2D材料的出现，高性能自旋通道材料是可用的，但纳米结构自旋发生器的使用仍然是一个主要挑战。对于后一个目的，特别有希望的是3D拓扑绝缘体，其2D表面态具有自旋-动量锁定的无质量狄拉克费米子。在这里，我们证明了自旋极化电流从拓扑绝缘体注入石墨烯，使其紧密耦合到一个超导Bi 2 Te 2Se纳米片内的范德华外延异质结构。自旋开关信号的大小与温度成反比，在~15 K的温度下都可以检测到。我们的研究结果确立了拓扑绝缘体作为自旋电子器件的未来组件，其中自旋操纵是通过纯电气手段实现的。
