Magneto-Optical Faraday and Kerr Effects in Topological Insulator Films and in Other Layered Quantized Hall Systems
提出了拓扑绝缘体（TI）薄膜的磁光法拉第效应和克尔效应的理论。对于薄膜厚度短的波长相比，我们发现，在理想系统中的低频法拉第效应是量化的精细结构常数的整数倍，和克尔效应表现出巨大的$π/2$旋转无论是正常或倾斜入射。对于含有整数个半波长的厚膜，我们发现法拉第效应和克尔效应都在精细结构常数的整数倍处量子化。对于具有体平行导电的TI薄膜，我们得到了表面主导磁光效应可观测性的判据。对于薄的样品由基板支持，我们发现，普遍的法拉第和克尔效应存在时，基板是薄的光波长相比，或当频率匹配厚基板腔共振。我们的理论同样适用于任何具有两个导电层的系统，表现出量子霍尔效应。
2011-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Frequency dependent magneto-optical conductivity in the generalized $α- T_3$ model
本文研究了二维广义三带交叉模型--广义$α- T_3$晶格，从赝自旋1的Dirac方程到赝自旋1/2的Dirac方程.本文给出了一种确定格林函数算符形式的一般方法，它与规范和表象无关。这就产生了量子化磁场中的朗道能级结构和底层系统的纵向和横向磁光电导率。虽然磁光选择规则允许朗道能级之间的许多跃迁，但主要的一个是从平带到传播带的激发粒子。每个谷的霍尔电导率都是有理数的（根本没有量子化），与贝瑞相位的考虑一致，尽管它们的总和总是整数量子化的。
2016-05-31 cond-mat.mes-hall
Mesoscopic superconductivity and high spin polarization coexisting at metallic point contacts on the Weyl semimetal TaAs
外尔半金属是一种拓扑上非平凡的物质相，它承载着无质量的外尔费米子，这种粒子自理论发现以来80多年来一直难以捉摸。外尔半金属具有独特的输运和磁输运性质以及极高的表面自旋极化。在这里，我们表明，一个独特的介观超导相的临界温度高达7 K，可以实现通过形成金属点接触与银（Ag）的单晶的TaAs，而既不是银也TaAs超导体。从这样的点接触获得的Andreev反射谱拟合以及在一个修改的Blonder-Tinkham-Klapwijk（BTK）模型与超导能隙高达1.2 meV。该模型的分析还揭示了高达60%的高输运自旋极化，表明自旋极化的超电流流过TaAs上的点接触。这种点接触也表现出大的各向异性磁阻（AMR）源于自旋极化电流。因此，除了发现一种新的介观超导相，它的共存与一个大的自旋极化，我们的研究结果也表明，点接触的Weyl半金属在自旋电子学的应用是潜在的重要。
2016-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of the quantized Hall insulator in the quantum critical regime of the two-dimensional electron gas
本文研究了量子临界区二维电子气平台-绝缘体相变附近的霍尔电阻$R_H$。在临界场$B_c$为17.2 T的低迁移率InGaAs/InP异质结构上进行的高场磁输运数据表明，当$T \to 0$时，霍尔电阻$R_H$在接近临界填充分数（$ν_c$ = 0.55）的$h/e^2$处量子化。通过利用从磁输运数据中提取的通用标度函数，我们表明，$R_H$在绝缘相的极限$T \to 0$是在$h/e^2$量子化的标度参数$Δν/(T/T_0)^κ$与$Δν= ν- ν_c$的所有值。然而，作为$Δν$（或磁场）的函数，霍尔电阻在所有值$ν< ν_c$的极限$T \to 0$中发散。
2006-10-05 cond-mat.mes-hall
Coexisting Massive and Massless Dirac Fermions in Moire'-Reconstructed Bilayer Graphene
Indian Institute of Science（印度科学学院）；National Institute for Materials Science（日本物质材料研究机构）
研究揭示了双层石墨烯在莫尔重构带中出现无质量狄拉克费米子的现象，通过磁输运测量发现莫尔诱导的二次带中存在无质量准粒子，展示了莫尔工程调控带拓扑结构的潜力。
2026-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Axion response in gapless systems
三维强拓扑绝缘体有望实现量子化的磁电响应，即所谓的轴子响应。然而，许多被预测为拓扑绝缘体的材料已经被证明是金属的，具有体费米表面。根据Bergman等人（Phys.Rev.B82，195417（2010））的结果，即即使当能带结构间隙闭合时，拓扑绝缘体的螺旋表面态也持续存在，我们探索了这种系统中磁电响应的命运。我们发现一个非量子化的磁电耦合仍然存在，一旦体费米表面打开-一个非普遍的轴子响应。更一般地说，我们发现，更高维的类似物的固有异常霍尔效应出现\emph{every}陈形式-非量子化的响应系数的无间隙系统，而不是量子化的传输系数在有间隙的系统，都与拓扑起源。特别地，3D中的非量子化磁电响应从4D中的固有异常霍尔效应模拟下降。
2011-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Quantized Magneto-Terahertz Effects in the Antiferromagnetic Topological Insulator MnBi$_2$Te$_4$ Thin Films
本文利用太赫兹法拉第与克尔旋转光谱研究分子束外延生长的 MnBi$_2$Te$_4$ 薄膜，观测三种磁态，并在无栅压的 6 SL、7 SL 样品中发现 6 T 以下的量子化霍尔态。
2025-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interaction Induced Magnetotransport in a 2D Dirac-Heavy Hole Hybrid Band System
Instituto de Física da Universidade de São Paulo（圣保罗大学物理研究所）；Institute of Semiconductor Physics（半导体物理研究所）；Novosibirsk State University（新西伯利亚国立大学）
本研究通过实验验证了在混合能带半金属中，不同散射特性粒子碰撞对磁输运的关键作用。
2026-01-23 cond-mat.mes-hall
Topological Scaling of Nonlinear Injection current and the Quantized Circular Photogalvanic Effect (CPGE)in tilted multi Weyl semimetals(mWSMs)
Indian Institute of Technology Indore（印度理工学院印多尔分校）
研究通过非线性磁光注入电流揭示倾斜多韦伊尔半金属中手性Landau能级和多韦伊尔拓扑电荷的拓扑标度特性。
2026-02-17 cond-mat.mes-hall
High-field magnetoresistance revealing scattering mechanisms in graphene
我们发现，载流子散射的类型显着影响石墨烯纳米带的高场磁电阻。这种效应有可能被用于识别石墨烯中的散射机制。结果还提供了一个解释实验发现，有趣的差异，放置在不同基板上的石墨烯霍尔棒的磁阻行为。此外，我们的模拟表明，在纵向电阻的峰值往往成为钉扎分数量子化的值，因为不同的传输模式有非常不同的散射特性。
2012-09-13 cond-mat.mes-hall
Conductance Quantization and Magnetoresistance in Magnetic Point Contacts
从理论上研究了磁点接触中的电子输运，特别考虑了原子尺度畴壁的影响。在这样的原子尺度DW中，传导电子的自旋进动是被禁止的，并且量子化电导的序列取决于左右电极之间的磁化的相对取向。窄的PC的磁电阻强烈增强，并与电导振荡。
1999-10-22 cond-mat.mes-hall
Observation of topological Faraday and Kerr rotations in quantum anomalous Hall state by terahertz magneto-optics
三维拓扑绝缘体的电动力学响应由拉格朗日形式的普适磁电$E\cdot B$项组成。量子化的磁电耦合效应，即拓扑磁电效应，被认为可以引起奇异现象，包括普遍的低能磁光效应。在这里，我们报告的长期寻求的TME效应，这是例示的磁光法拉第和克尔旋转的量子反常霍尔（QAH）状态的磁性TI表面的太赫兹磁光的实验演示。由所观察到的法拉第和克尔旋转角而不是任何材料参数（例如介电常数和磁化率）组成的普适关系很好地展示了在量子化极限中朝向精细结构常数$α$ $(= 2πe^2/hc \sim 1/137)$的轨迹。我们的研究结果将为具有突现拓扑函数的多功能TME效应铺平道路。
2016-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric and Magnetothermoelectric Transport Measurements of Graphene
石墨烯的电导和热电功率（TEP）的同时测量使用微制造的加热器和温度计电极。随着多数载流子密度从电子切换到空穴，TEP的符号在电荷中性点上改变。门控电导和TEP表现出与半经典Mott关系的定量协议。在高磁场下的量子霍尔体系中，观察到了量子化的热电势和能斯特信号，除了在电荷中性点附近有很强的偏离外，量子化的热电势和能斯特信号也符合广义Mott关系.
2008-12-07 cond-mat.mes-hall
Observation of Quantized Hall Effect and Shubnikov-de Hass Oscillations in Highly Doped Bi2Se3: Evidence for Layered Transport of Bulk Carriers
Bi_2Se_3是一种重要的半导体热电材料，也是一种典型的拓扑绝缘体。在这里，我们报告了在体载流子浓度为10^19 cm^-3的高掺杂n型Bi 2Se 3中观察到的舒布尼科夫-德哈斯（Shubnikov-de Hass，SdH）振荡和量子化霍尔电阻（Rxy）。倾斜磁场下的测量表明，磁输运是二维的，只有c轴分量的磁场控制的朗道能级的形成。发现以1/Rxy为单位的量化步长与样品厚度成比例，并且每五重层（QL）的平均值为~e2/h。我们发现，所观察到的磁输运功能不来自样品表面，但从大量的样品作为许多平行的2D电子系统，给一个多层的量子霍尔效应。除了揭示了Bi 2Se 3的一种新的电子性质外，我们的发现对拓扑绝缘体材料的电子输运研究也具有重要意义.
2012-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The topological Faraday effect cannot be observed in a realistic sample
三维拓扑绝缘体（TI）的一个显著特征是理论上预期的拓扑磁电（TME）效应，其在电磁学的麦克斯韦定律中产生附加项，具有与精细结构常数$α$的半整数倍成比例的通用量子化系数。因此，在理想的情况下，人们也期望在TI的磁光响应中的量化贡献。我们审查这一前提，考虑到平凡的介电背景的TI散装和潜在的主机基板，以及经常出现的贡献巡回散装货船。我们表明，（i）一个得到一个非通用的磁光响应时，有不同的层之间的阻抗失配和（ii）由于TME的可检测信号迅速接近消失的小值作为阻抗失配失谐从零。我们证明，这是方法上不可能推导出的TME的存在完全从光学实验中的薄膜限制的三维TI在高磁场。
2022-12-09 cond-mat.mes-hall
Magnetoelectric effect in bilayer graphene controlled by valley-isospin density
我们发现，双层石墨烯表现出磁电效应，形式上类似于那些常见的带绝缘体与打破反转和时间反转对称性。双层石墨烯表现出的磁电响应具有三个不寻常的特征：（i）与大多数其他磁电介质不同，双层石墨烯是导体，（ii）双层石墨烯具有非量子化的磁电耦合，即使其电子结构不破坏宇称和时间反转对称性，以及（iii）双层石墨烯中的磁电耦合的大小由谷-同位旋密度确定，谷-同位旋密度可以通过实验来操纵。这最后一个属性也使一个纯粹的电子测量谷-同位旋密度。虽然我们的理论论证使用双层石墨烯作为例子，但它们通常适用于具有类似对称性的任何材料。
2014-08-25 cond-mat.mes-hall
Time-resolved magneto-Raman study of carrier dynamics in low Landau levels of graphene
我们利用时间分辨拉曼散射的新方法研究了朗道量子化机制下石墨烯中电子系统的弛豫动力学。实验的非共振特性使我们能够分析弛豫速率的场依赖性。我们的结果清楚地证明了朗道跃迁能量和G带之间的共振导致弛豫速率的急剧增加，并在先前研究的俄歇散射之外对石墨烯中朗道量子化电子的弛豫机制提供了新的见解。
2018-10-18 cond-mat.mes-hall
Carrier drift velocity and edge magnetoplasmons in graphene
我们研究电子动力学在石墨烯边缘通过研究集体边缘磁等离子体激元（EMP）激发的传播。通过对剥离样品周围皮秒时间尺度上窄波包的传播进行计时，我们发现在霍尔平台上量子化的速度下具有低衰减的手征传播。我们从EMP传播中提取载流子漂移的贡献，发现它略小于费米速度，正如预期的突然边缘。我们还提取了库仑相互作用在边缘的特征长度，并发现它是小于软，耗尽边缘系统。
2012-11-22 cond-mat.mes-hall
Unique electronic and optical properties of stacking-modulated bilayer graphene under external magnetic fields
本研究通过调控AB-BA畴壁，揭示了堆叠调制双层石墨烯中振荡的朗道子带与一维光谱特征，并阐明了磁长度与系统公度性对量子化的影响。
2024-03-13 cond-mat.mes-hall
Fractional charge bound to a vortex in two dimensional topological crystalline insulators
我们建立的分数电荷之间的对应关系绑定到一个涡旋的纹理晶格和相关的体带拓扑结构在二维（2D）拓扑晶体绝缘体。作为一个代表性的例子，我们考虑的凯库勒织构的石墨烯，其体能带拓扑结构的特征在于由反转对称性保护的二维$\mathbb{Z}_{2}$拓扑不变$ν_{\rm 2D}$。局部化在凯库勒纹理中的涡旋的分数电荷被示出为与涡旋周围的体积拓扑不变量$ν_{\rm 2D}$的变化有关，在这种情况下的苏-Schriefer-Heeger模型，其中局部化在畴壁的分数电荷与简并基态之间的体积电荷极化的变化有关。我们表明，有效的三维（3D）哈密顿，其中的角度$θ$周围的一个涡旋在Kekule织构石墨烯是第三个坐标，描述了一个三维轴子绝缘体与量子化的磁电极化。$θ$绝热变化过程中的谱流对应于轴子绝缘体的手征铰链模式，并确定了在涡旋处局部化的累积电荷，当存在手征对称性时，该涡旋是半量子化的。当不存在手征对称性时，位于涡旋处的电荷不再量子化，但只要反转对称性存在，涡旋总是携带半量子化的Wannier电荷。对于磁电极化由于对称性的存在而被量子化的情况，我们对所有可能的拓扑晶体绝缘体进行分类，其涡旋缺陷携带分数电荷。
2020-06-29 cond-mat.mes-hall
Quantized Topological Charges of Ferroelectric Skyrmions in Two-Dimensional Multiferroic Materials
在多铁性材料中，微观的磁织构和电织构通过磁电耦合相互关联。因此，如果铁磁（FM）skyrmion和FM skyrmionic晶体（或晶格，为了方便起见缩写为SL）可以稳定，则预期诱导拓扑电偶极织构，例如铁电（FE）偶极skyrmion和周期性FE偶极晶体。本文利用量子计算方法模拟了二维多铁性系统中铁电超晶格的拓扑结构。结果发现，一旦形成FM SL，就可以诱导出FE SL，每个FE Skyrmion是围绕FM Skyrmion形成的铁电偶极复合物，这些FE Skyrmion的拓扑电荷通常被量子化为整数、半整数和某些分数的倍数，使得FE SL与相应的FM SL精确重合;每个FE SL的拓扑电荷密度也形成周期性图案，并且正常施加的电场能够改变FM Skyrmion的尺寸，提高它们的形成温度，并且在临界温度以下破坏FM SL。
2021-10-19 cond-mat.mes-hall
Observation of Quantized Charge Accumulation in a Quantum Anomalous Hall System
Tsinghua University（清华大学）；Peking University（北京大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）
本文通过实验验证面外电容法，利用Corbino等器件在超低耗散下直接观测到量子反常霍尔系统的量子化电荷积累，为探测拓扑磁电效应提供了新途径。
2026-08-27 cond-mat.mes-hall
Ambipolar magneto-optical response of ultra-low carrier density topological insulators
利用时域太赫兹极化法研究了Sb $_2$ Te $_3$超低载流子密度薄膜的太赫兹磁光响应。未掺杂的Sb $_2$ Te $_3$具有位于体价带内部的化学势。因此，它的拓扑响应被散装货船掩盖。然而，利用适当的缓冲层工程和化学掺杂，Sb $_2$ Te $_3$薄膜可以以极低的电子或空穴密度生长。超低载流子密度样品在磁场中表现出不寻常的光学性质和量子化响应。与狄拉克费米子的预期一致，即使在零场电导率低于可检测水平的样品中也可以看到量子化的霍尔响应。法拉第角的不连续性与填充分数的微小变化是时间反演对称性破缺的2D狄拉克系统中宇称异常的表现。
2020-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quantized spin waves and perpendicular standing spin waves stimulated by current in a single-layered ferromagnetic wire
射频（RF）电流的整流效应在空间自旋分布和动力学方面是高度敏感的。出现了由直流（DC）电流刺激的额外自旋波模式，并且该自旋波可通过RF电流的整流来检测。提出了一个描述含时各向异性磁电阻或含时平面霍尔效应的唯象模型，并与实验结果进行了比较。伴随附加自旋波的非线性自旋动力学被研究为RF和DC电流、外部磁场和所施加的场方向的函数。
2008-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-oscillations on specific heat of graphene monolayer
测量热力学量（如磁化强度和比热）的磁振荡是获得电子系统态密度的实验方法之一。因此，本文从理论上探讨了量子化磁场中石墨烯带隙和无隙情况下比热的振荡现象。还考虑了杂质、库仑相互作用和声子等因素的影响。然后，我们可以映射这些限制下的比热的石墨烯的磁振荡，所获得的结果是一个很好的起点，并指导进一步的实验工作。
2015-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall voltage rectification and quantized spin-wave excitation induced by the simultaneous dc- and rf-current application in Ni81Fe19 wire
一个异常的霍尔效应和霍尔电压整流观察通过施加射频（rf）电流通过位于共面波导的单层铁磁线。磁化旋进的分量，无论是在和垂直于该平面，可以通过霍尔电压整流的射频电流检测，通过纳入一个额外的直流（dc）电流。本文提出了一个唯象模型，描述了含时各向异性磁电阻和含时平面霍尔效应。自旋动力学的非线性伴随着自旋波作为射频和直流电流的函数进行了研究，以及那些外部磁场的大小和方向。
2009-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative Longitudinal Magneto-Thermoelectric Power in a Semiconductor Parabolic Quantum Well
本文从理论上研究了半导体抛物量子阱在磁场中的电子热电势。考虑了纵向磁场与温度梯度的关系。进行计算时考虑了维度量子化电子能级的自旋分裂。结果表明，在强约束区，热电势随磁场的增加而减小，这与低塞曼分裂自旋子带的下移有关。
2008-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoplasmons in magic-angle twisted bilayer graphene
本文研究了魔角扭曲双层石墨烯在外加磁场下的磁等离激元色散，发现其可被动量转移和电荷掺杂显著调控，并展现出独特的单磁等离激元与多重强权重模式，使其成为等离激元器件的理想候选材料。
2023-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
