Conductance asymmetry in proximitized magnetic topological insulator junctions with Majorana modes
本文研究了磁性拓扑绝缘体-超导体NSN结中通过Majorana态的电子输运，发现拓扑保护的Majorana模式要求接地电导相对于偏压等分点呈现反对称性。
2023-08-01 cond-mat.mes-hall
Quantum Spin Hall and Quantum Anomalous Hall States Realized in Junction Quantum Wells
量子自旋霍尔态和量子反常霍尔态都是量子物质的新态，具有广阔的应用前景。我们提出包括II-VI、III-V或IV半导体的结量子阱作为实现量子自旋霍尔态的一大类新材料。特别地，我们发现量子自旋霍尔态的体带隙可以大到0.1 eV。此外，磁性掺杂还可以在带反转区产生带边奇异性，从而在量子阱中产生铁磁性，实现量子反常霍尔态。
2014-02-20 cond-mat.mes-hall
Inter-edge interactions and novel fixed points at a junction of quantum Hall line junctions
我们表明，新的固定点（其特征在于矩阵指定的分裂的电流在交界处）可以访问一个系统，其中包含一个结的三个量子霍尔线结。对于这样的分数量子霍尔边缘状态的交界处，我们发现，它是可能的花（单液滴）和岛屿（三液滴）的配置是稳定的，在一个中间区域，为一系列的值之间的边缘排斥相互作用。作为控制边缘间排斥的栅极电压的函数的隧穿电导的测量可以给出该区域的明确的实验信号。
2005-11-04 cond-mat.mes-hall
Weak-link Josephson Junctions Made from Topological Crystalline Insulators
本文报道了用拓扑晶体绝缘体Pb $_{0.5}$ Sn $_{0.5}$ Te作为弱连接制备约瑟夫森结的实验结果。这些结的特性的特征在于，并与PbTe，一种类似的材料，但拓扑平凡的弱链接制造的那些相比。最引人注目的是交流约瑟夫森效应的差异：由Pb $_{0.5}$ Sn $_{0.5}$ Te制成的结表现出丰富的次谐波结构，与偏斜的电流-相位关系一致。这种结构在由PbTe制造的结中不存在。讨论了这种效应的起源作为一个新的行为所产生的拓扑非平凡的表面状态的指示。
2018-08-30 cond-mat.mes-hall
Giant magnetoresistance in the junction of two ferromagnets on the surface of diffusive topological insulators
研究了铁磁体（F_1）/拓扑绝缘体（TI）/铁磁体（F_2）结中自旋极化电流引起的巨磁电阻效应。我们可以通过调节自旋极化电流来增加或减小巨磁电阻的值，而自旋极化电流是由磁化组态控制的。通过非平衡自旋极化电流直观地理解该性质，该非平衡自旋极化电流在TI表面上起着有效电化学势的作用。
2013-09-17 cond-mat.mes-hall
Edge Magnetoplasmons in Quantum Hall Line Junction Systems
一个量子霍尔线结系统由一个一维的Luttinger液体（LL）和两个手征通道，允许密度波入射和反射的LL分别进行测量。我们证明了量子霍尔线结系统中的相互作用可以通过研究边缘磁等离子体吸收谱及其偏振依赖性来探测。结中的强相互作用导致在Luttinger液体或接触子系统中隔离的集体模式。
2005-07-10 cond-mat.mes-hall
Probing the minigap in topological insulator-based Josephson junctions under radio frequency irradiation
近年来，人们发展了一种接触电阻测量方法来检测三维拓扑绝缘体表面约瑟夫森结中的小间隙，从而检测Andreev束缚态。在这项工作中，我们进一步推广该方法的情况下，与射频（rf）照射。我们发现，随着射频功率的增加，测得的minigap变宽，并延伸到更高的能量，在某种程度上类似于射频功率的Shapiro台阶区域的外边界的依赖性。我们发现，用反向分流约瑟夫森结模型（RSJ模型）和Blonder-Tinkham-Klapwijk（BTK）理论可以很好地解释射频辐照下的接触电阻数据。我们的研究结果可能是有用的，当使用的接触电阻测量方法来研究的马约拉纳相关的物理在拓扑绝缘体为基础的约瑟夫森结在射频辐照下。
2019-08-14 cond-mat.mes-hall
Non-sinusoidal current-phase relationship in Josephson junctions from the 3D topological insulator HgTe
利用超导量子干涉仪（SQUID）显微镜研究了三维拓扑绝缘体碲化汞（3D-HgTe）约瑟夫森结的电流-相位关系。我们发现明显的偏态的碲化汞结的CPRs的长度范围从200 nm到600 nm。偏度表明约瑟夫森电流主要由具有高透射率的Andreev束缚态携带，并且偏度在长于平均自由程的结中持续存在的事实表明，该效应可能与HgTe表面中Andreev束缚态的螺旋性质有关。
2014-10-13 cond-mat.mes-hall
Gapless interface states at the junction between two topological insulators
考虑两个拓扑绝缘体之间的结，采用有效低能哈密顿量计算了表面为单锥的拓扑绝缘体的界面态性质.该系统与双层石墨烯非常相似，因为两者都是狄拉克锥杂交的结果。我们发现，无隙界面态不仅存在于螺旋度方向相反的拓扑表面态中，而且存在于螺旋度方向相同的拓扑表面态中。此外，我们发现，界面态的存在，可以理解从关闭的体间隙时，螺旋度改变方向。最近，超光速快子激发也声称存在于拓扑绝缘体之间的界面。然而，在这里，我们表明，这些界面状态不存在。
2013-02-14 cond-mat.mes-hall
Junction between surfaces of two topological insulators
研究了将两个三维拓扑绝缘体表面分开的线结的性质。狄拉克电子在两个表面上的速度可能不相等，甚至符号相反。对于时反不变系统，我们证明了线结可以用任意参数α来表征，该参数决定了线结的散射。如果表面速度具有相同的符号，我们表明可能存在沿着线结传播的边缘态，其自旋的速度和方向取决于α和速度之比。接下来，我们研究如果两个表面彼此成角度θ，会发生什么。我们研究了通过线结的散射和微分电导随λ和α的变化。我们还发现，存在沿线结传播的边缘态，其传播速度和自旋取向依赖于线结。最后，如果表面速度符号相反，我们发现电子必须进入分隔两个拓扑绝缘体的二维界面。
2012-06-26 cond-mat.mes-hall
Conductance oscillations and zero-bias anomaly in a single superconducting junction to a three-dimensional $Bi_2Te_3$ topological insulator
我们实验研究了Andreev输运通过s波铟超导体和三维$Bi_2Te_3$拓扑绝缘体厚膜之间的单个结。我们研究$Bi_2Te_3$样品具有不同的体积和表面特性，其中的拓扑表面状态的存在下证实了直接ARPES测量。所有的结都证明了超导能隙内的Andreev输运。对于具有透明$In-Bi_2Te_3$界面的结，我们发现了一些近周期的电导振荡，这是伴随着零偏压电导异常。这两种效应在超导转变或电阻结以上消失。我们提出了一个一致的解释，这两种效应起源于邻近诱导的超导关联内的$Bi_2Te_3$拓扑表面状态。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Proximity-induced Josephson $π$-Junctions in Topological Insulators
我们研究了拓扑绝缘体与$s$波超导体接触的两个微观模型。在第一个模型中，超导体和拓扑绝缘体通过一层标量和随机取向的自旋杂质隧道耦合。在这里，我们要求自旋翻转隧穿优于自旋守恒隧穿。在第二个模型中，隧道耦合是由自旋随机取向的单能级量子点阵列实现的。结果表明，隧道区形成一个$π$结的有效序参量改变的符号。有趣的是，由于随机自旋取向，两个模型的有效描述都表现出时间反演对称性。然后，我们讨论了如何建议$π$ -结支持拓扑超导性没有磁场，并可用于产生和操纵Kramers对马约拉纳费米子的门。
2015-06-30 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
Cooper pair tunneling in junctions of singlet quantum Hall states and superconductors
我们提出了一个霍尔条和超导铅的隧道结，观察到单重分数量子霍尔边缘态的库珀对隧穿。这些隧道结提供了一种自然的手段，提取的自旋极化和状态的填充因子的精确信息。其中一个装置的低能量区由一个新的量子纠缠不动点控制。
2004-12-23 cond-mat.mes-hall
Topological insulator in junction with ferromagnets: quantum Hall effects
铁磁体-拓扑绝缘体-铁磁体（FM-TI-FM）结具有热、电量子霍尔效应。所产生的霍尔电压和横向温度梯度可以通过FM引线中的磁化方向来控制，这激发了FM-TI-FM结作为自旋电子器件中的电开关和热开关的使用。热和电霍尔系数计算的铁磁体和自旋弛豫时间在TI的磁化方向的函数。霍尔电压和横向温度梯度降低，但没有完全抑制，即使在很短的自旋弛豫时间。结果表明，对于对称结构的FM引线，霍尔系数与自旋弛豫时间无关。
2014-12-03 cond-mat.mes-hall
Josephson junction of finite-size superconductors on a topological insulator under a magnetic field
理论研究了在磁场作用下，两个有限尺寸$s$波SC在拓扑绝缘体上形成的约瑟夫森结。在某些条件下，结主机的手征马约拉纳模式包围两个有限大小的SC。扩展的手征Majorana模与结内态的相互作用可以导致非平凡的拓扑效应，如文献[1]中预测的$2n π$分数AC约瑟夫森效应。\cite{ChoiSim}我们表明，$2n π$分数交流约瑟夫森效应可以发生在一个现实的情况下，如存在的midgap状态，而不需要微调的结的参数。我们还发现，在很宽的交流偏压范围内，Shapiro尖峰结都呈现出丰富的结构，这有利于$2n π$分数交流约瑟夫森效应的实验验证.此外，我们还讨论了如何通过测量约瑟夫森电流来观察编织结的马约拉纳费米子的操作的非对易性。最后，我们研究了结的状态演变时，结主机从$2n π$分数AC约瑟夫森效应的情况下，不同数量的马约拉纳零模。
2019-08-29 cond-mat.mes-hall
Heavy Dirac fermions in a graphene/topological insulator hetero-junction
石墨烯和三维拓扑绝缘体表面态的低能物理都是用具有线性色散的无隙狄拉克费米子来描述的。在这项工作中，我们预测了一个“重”狄拉克费米子出现在石墨烯/拓扑绝缘体异质结，其中的线性项几乎消失，相应的能量色散变得高度非线性。通过结合{ \it ab initio}计算和一个有效的低能模型，我们明确地显示了如何在石墨烯和拓扑绝缘体的表面态之间的狄拉克费米子的强杂化可以降低狄拉克费米子的费米速度。由于线性项可以忽略不计，相互作用效应将大大增强，并可以驱动“重”狄拉克费米子态到具有非零霍尔电导的半量子霍尔态。
2016-02-29 cond-mat.mes-hall
Bilayer graphene Hall bar with a pn-junction
我们研究的霍尔和弯曲电阻的弹道霍尔杆结构包含一个PN结雕刻从双层石墨烯的磁场依赖性。使用台球模型得到的电响应，我们调查的情况下，双层石墨烯带隙和不带隙。两种不同的导电方式是可能的：$i$）结的两侧具有相同的载流子类型，以及$ii$）结的一侧是n型而另一侧是p型。第一种情况显示了霍尔电阻中的霍尔平台状特征，其随着带隙打开而消失。第二种情况下，表现出弯曲电阻，这是不对称的磁场作为一个结果的蛇状态沿pn接口，其中的最大值从零磁场偏移。
2013-12-04 cond-mat.mes-hall
Thermopower generation and thermoelectric cooling in a Kane-Mele normal-insulator-superconductor nano-junction
本文用改进的Blonder-Tinkham-Klapwijk（BTK）理论研究了Kane-Mele正常绝缘体-超导体（KMNIS）结在超低温下的热电效应。由于（电子）电荷和热电流由于载流子是敏感的自旋-轨道耦合（SOC）的强度存在于凯恩-梅勒模型，这个结器件的热电性能的可调谐性，可以通过实验实现某些技术，用于操纵自旋-轨道耦合的值。我们计算了Seebeck系数，品质因数，热电冷却，KMNIS结作为自冷却器件的性能系数，并研究了Rashba SOC（RSOC）和固有SOC（ISOC）参数在其中的作用。我们的热电冷却的结果表明，实际的可实现性和有效的冷却探测器，传感器和量子器件的有用性，因此可能是至关重要的实验成功的热电应用这种结器件。此外，我们还简要地讨论了区分通过拓扑绝缘体的传输与通过普通绝缘体的传输的条件。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall
Superconductive coupling and Josephson diode effect in selectively-grown topological insulator based three-terminal junctions
本文研究选区生长Bi₀.₈Sb₁.₂Te₃与Nb阴影蒸发制备的三端约瑟夫森结，通过偏置电流输运测量和多端几何诱导二极管效应证实结间超导耦合，并用RCSJ网络模型良好解释结果。
2024-10-25 cond-mat.mes-hall
Reply to Comment on "Strongly Correlated Fractional Quantum Hall Line Junctions"
在最近的两篇文章[PRL 90，026802（2003）; PRB 69，085307（2004）]中，我们开发了两个相互作用的分数量子霍尔边缘通道之间的扩展隧道结的输运理论，获得了电导的分析结果。Ponomarenko和Averin（PA）表示不同意我们的理论方法，并质疑我们结果的有效性（cond-mat/0602532）。在这里，我们展示了为什么PA的批评是毫无根据的。
2006-03-20 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall $p-n$ Junction Dartboards Using Graphene Annuli
在用Corbino几何形状或量子霍尔电阻飞镖板制造的毫米级石墨烯$p-n$结器件上使用多个电流端子，使得能够测量在$ν=2$平台（$R_H\approx 12906 Ω$）处的量化霍尔电阻的几个分数倍。实验获得的值同意与相应的数值模拟与LTspice电路模拟器进行。模拟量子霍尔电阻靶的更复杂的设计，以建立潜在的参数空间，在该空间内这些Corbino型器件可以输出电阻。最重要的是，这些测量支持更简单的紫外光刻工艺，作为一种更有效的方法，可以扩大石墨烯基器件的尺寸，同时保持足够窄的结。
2022-01-24 cond-mat.mes-hall
Conductance oscillations in Chern insulator junctions: valley-isospin dependence and Aharonov-Bohm effects
在相干态下，对量子霍尔石墨烯双极结产生的陈氏绝缘结的输运性质进行了理论研究。通过结的相干输运表现出两个介观特征：量子霍尔电导的谷-同位旋依赖性和界面通道的Aharonov-Bohm（AB）效应。我们证明了可以在具有完美边缘终端的石墨烯样品中测量谷-同位旋依赖性，从而导致最小陈数情况下的电导振荡。另一方面，虽然电导平台被发现是不清楚的较大的陈数，电导表现出振荡行为的周期是相对较长的比谷同位旋依赖的振荡。这种电导振荡归因于AB效应，这是隐含地由结界面附近的分裂金属通道创建的。我们指出，一个可能的起源不明确的高原先前推测是不完整的现实设备是低能见度电导振荡由于不平等的光束分裂。
2017-12-08 cond-mat.mes-hall
Symmetry in the insulator - quantum Hall - insulator transitions observed in a Ge/SiGe quantum well
研究了磁场驱动下Ge/SiGe量子阱中二维空穴气的绝缘体-量子霍尔-绝缘体跃迁。我们观察到低和高磁场绝缘体和$ν=1$量子霍尔态之间的直接跃迁。随着磁场的增加，从绝缘到量子霍尔和量子霍尔到绝缘的转变在它们的输运性质方面非常相似。我们解决了周围的过渡温度依赖性，并表明，高场过渡的特征能量尺度较大。
1997-08-30 cond-mat.mes-hall
Tunneling Conductance in Normal-Insulator-Superconductor junctions of Silicene
本文从理论上研究了薄势垒条件下硅烯正常绝缘体超导结的输运性质。类似于石墨烯，这种NIS结构中的隧穿电导表现出作为绝缘区域中的势垒的强度的函数的振荡行为。然而，与石墨烯不同的是，硅烯中的隧穿电导可以通过外部电场来控制，这是由于硅烯的屈曲结构。我们还证明了整个NIS结的隧穿电导的行为的变化，因为我们改变了正常硅烯区域的化学势。此外，在正常区的高掺杂水平下，隧穿电导随势垒强度变化的振荡周期随硅烯超导区掺杂的变化而从$π/2$变化到$π$.
2016-09-02 cond-mat.mes-hall
Transport across a junction of topological insulators and a superconductor
本文研究了两个正交拓扑绝缘体表面与超导体之间的线结的输运，超导体可以具有s波（自旋单线态）或p波（自旋三线态）配对对称性。我们提出了一个形式主义研究的效果，一般的时间反演不变的障碍在交界处，并表明，这样的障碍可以完全描述由三个任意参数。我们计算这样的结的电荷和自旋电导，并研究它们的行为作为跨结施加的偏置电压和用于表征势垒的三个参数的函数。我们发现，拓扑绝缘体和超导体的存在下，导致狄拉克和薛定谔的电荷和自旋电导的功能。我们讨论了束缚态的超导侧的障碍上的电导的影响，特别是，我们表明，对于三重态p波超导体，这样的结可以用来确定其库珀对的自旋状态。我们的研究揭示了三重态库珀对的某些特定自旋态存在非零自旋电导，这是拓扑绝缘体破坏自旋旋转对称性的结果.最后，我们发现一个不寻常的卫星峰（除了通常的零偏置峰）的自旋电导的p波对称的超导体序参量。
2013-02-25 cond-mat.mes-hall
Anatomy of nanomagnetic switching at a 3D Topological Insulator PN junction
在狄拉克锥系统内设计的pn结用作基于克莱因隧穿的门可调谐角滤波器。对于具有显著带隙的3D拓扑绝缘体，由于自旋-动量锁定和动量过滤的双重效应，这样的过滤器可以产生电荷到自旋的转换。我们分析了如何在平面拓扑绝缘体PN结（TIPNJ）过滤自旋与纳米磁体相互作用，并认为，本征电荷到自旋转换不转化为外部增益，如果纳米磁体也作为源极接触。无论纳米磁体的位置如何，在TIPNJ上产生的自旋扭矩都受到表面电流密度的限制，而表面电流密度又受到体带隙的限制。{使用量子动力学模型，我们计算了空间变化的自旋势，并量化了电流与外加偏压的局部化}。此外，与一个软纳米磁体的磁动力学模拟，我们表明，PN结可以提供一个关键的纳米磁体的开关概率的栅极可调谐性，在概率神经形态计算的潜在应用。
2021-11-19 cond-mat.mes-hall
Thermal and electrical quantum Hall effects in ferromagnet-topological insulator-ferromagnet junction
我们提出了一种测量铁磁-拓扑绝缘体-铁磁（FM-TI-FM）结量子霍尔系数的实验装置的理论描述。我们预测，在铁磁体的磁化方向的变化，可以改变感应霍尔电压和横向温度梯度从最大值，对应于量子化的霍尔系数，下降到他们的完全抑制为零。我们提供了详细的分析的热和电气霍尔电阻的功能，在铁磁体的磁化方向，在TI的自旋散射时间，FM引线和测量接触的几何位置。
2015-03-11 cond-mat.mes-hall
Supercurrent in Graphene Josephson Junctions with Narrow Trenches in the Quantum Hall Regime
作为正在进行的非阿贝尔激发研究的一部分，将超导体与量子霍尔边缘态耦合是深入研究的主题。我们的小组先前在量子霍尔机制下的石墨烯约瑟夫森结中观察到了数百皮安的超电流。对这种现象的解释之一涉及到在结的一侧上的电子边缘状态与相对侧上的空穴边缘状态的耦合。在我们之前的样本中，这些状态被分离了几微米。在这里，垂直于接触的窄沟槽产生彼此相距数十纳米的反向传播量子霍尔边缘通道。运输测量表明，在低场夫琅和费干涉图案的沟槽设备的变化，并显示在量子霍尔制度的沟槽和参考结的超导。沟槽结没有表现出量子霍尔超导电流的增强，并且随着外加电场的增加，出现了意想不到的超导电流周期性，这表明需要进一步优化器件参数。
2018-07-31 cond-mat.mes-hall
Crystalline topological states at a topological insulator junction
我们考虑两个强时间反演不变的拓扑绝缘体之间的界面，它们具有相反的自旋手征，或者等价地，相反的镜像陈数。我们表明，这样的接口支持无间隙模式，保护镜像对称。的界面态进行了研究与连续介质模型的Bi 2 Se 3类的拓扑绝缘体，考虑到条款的晶体动量的第三阶，这确保了该模型具有正确的对称性。模型参数由从头计算得到。最后，我们考虑了在界面处的转动失配的影响，它打破了镜像对称性，并在界面光谱中打开了一个缺口。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall
Line junction in a quantum Hall system with two filling fractions
我们提出了一个微观模型的线结形成的计数器或共同传播的单模量子霍尔边缘对应于不同的填充因子。线结的端部可以由两个可能的电流分裂矩阵来描述，这两个电流分裂矩阵由缺乏耗散和玻色子场之间存在线性关系的条件来决定。线结的两个边缘之间的隧道，然后导致一段时间前介绍的线结的现象学描述的微观理解。考虑了两个边之间的密度-密度相互作用的影响，并利用重整化群的思想研究了隧穿参数随长度尺度的变化。这导致线路结的电导随温度的幂律变化。根据相互作用的强度，线结可以表现出两种完全不同的行为。我们的结果可以在最近制造的弯曲量子霍尔系统中进行检验。
2008-03-10 cond-mat.mes-hall
Helical Andreev bound states and superconducting Klein tunneling in topological insulator Josephson junctions
目前，人们正致力于探测基于拓扑绝缘体（TI）的约瑟夫森结中的非常规p波超导性。为此，我们建议使用超导克莱因隧道，即库珀对通过门控弹道结中的势垒的无反射通道。这种现象的发生是由于超导体是由螺旋Andreev束缚态（ABS）携带的，其特征是类似于正常态载流子的自旋动量锁定。我们推导出了在三维TI表面上形成的结的螺旋形ABS的谱和相应的约瑟夫森电流。超导Klein隧穿将产生非正弦电流-相位关系和不随势垒强度增加而消失的反常临界电流$I_c$。我们还分析了I_cR_n乘积（其中R_n是正常态结电阻）对超导体/TI界面微观参数的依赖性，这导致I_cR_n值低于以前的邻近效应约瑟夫森结模型的预期值。
2013-08-03 cond-mat.mes-hall
Anomalous and Spin Hall Effects in a Magnetic Tunnel Junction with Rashba Spin-Orbit Coupling
从理论上研究了磁性隧道结中的反常和自旋霍尔效应，在这种结中，外加电压在隧道势垒层中产生Rashba自旋或位耦合。铁磁电极是自旋极化电流的源。隧穿电子由于施加的电场而在势垒内经历自旋-轨道耦合。电荷和自旋霍尔电流的功能内的障碍和电极的磁化之间的角度的位置计算。我们发现电荷和自旋霍尔电流都位于界面附近的势垒内。电流对磁性隧道结的磁性配置的依赖性使得通过电极的磁化的旋转由霍尔电流进行操纵成为可能。
2013-05-15 cond-mat.mes-hall
Domain Wall Motion in Thin-Film Magnets/ Topological Insulator Junctions
在沿畴壁方向有磁场和电场的情况下，导出了与拓扑绝缘体表面态耦合的薄膜磁体中畴壁的运动方程。我们展示了电场如何作为手征稳定剂阻止Walker击穿的出现并提高终极速度。我们还提出了一种机制，以扭转畴壁手性在一个可控的方式通过调谐手性电流流过壁。为了打破保护手征真空简并性的反射对称性，需要来自弱垂直磁场的输入。
2014-02-04 cond-mat.mes-hall
Fabrication of quantum Hall p-n junction checkerboards
通过利用毫米级石墨烯p-n结器件上的多个电流端子，能够测量v =2平台量化霍尔电阻（R_H { \approx } 12906 Ω）的分数倍，所述毫米级石墨烯p-n结器件制造有沿两个横向方向的界面。这些量子霍尔电阻棋盘器件已被证明与LTspice电路模拟器数值计算的量化电阻输出相匹配。从器件的功能性出发，模拟了量子霍尔电阻棋盘的更复杂的实施例，以突出这些器件可以操作的参数空间。此外，这些测量表明，通过使用标准紫外光刻的更有效的工艺，pn结制造在毫米或厘米级上的可扩展性对于石墨烯器件制造是可行的。
2022-03-12 cond-mat.mes-hall
Strongly Correlated Fractional Quantum Hall Line Junctions
我们研究了相互作用的反向传播单分支分数量子霍尔边缘通道之间的干净的有限长线结。当两个边属于具有不同填充因子的量子Hall系统并通过长程库仑相互作用相互作用时，得到了低激发态和输运性质的精确解.由于耦合到外部边缘通道引线的充电效应被充分考虑。隧穿的电流-电压特性中的电导和幂律受到边缘间相关性的强烈影响。
2003-01-13 cond-mat.mes-hall
Snake states and Klein tunneling in a graphene Hall bar with a pn-junction
计算了在弹道状态下含有PN结的石墨烯霍尔条结构的霍尔（RH）和弯曲（RB）电阻。模拟使用台球模型。引入PN结--将霍尔条几何结构分成两个区域--导致表现出非常不同的物理特性的两个不同的区域：1）两个区域都是n型的，以及2）一个区域是n型的，另一个是p型的。在（1）区，RH出现了一个“霍尔平台”--电阻的增强。另一方面，在区域（2）中，我们发现了一个负的RH，对于大的B，它接近于零。弯曲电阻在状态（2）中是高度不对称的，并且电阻在一个方向上随着磁场B的增加而增加，而在另一个方向上减小到零。
2012-04-20 cond-mat.mes-hall
Graphene p-n junction Arrays as Quantum-Hall Resistance Standards
我们展示了一个设备的概念，通过使用p型和n型石墨烯制造量子霍尔系列阵列制成的电阻标准。石墨烯的双极性质允许在没有复杂的多层金属互连技术的情况下制造串联量子霍尔电阻器，这在使用常规GaAs二维电子系统时是需要的。作为一个精确的电阻标准的先决条件，我们确认消失的纵向电阻在几个\muA范围内的相关电流水平的pn结。
2011-06-24 cond-mat.mes-hall
Gate voltage controlled electronic transport through a ferromagnet/normal/ferromagnet junction on the surface of a topological insulator
研究了拓扑绝缘体表面铁磁/正常/铁磁结的电子输运性质，正常段加栅压.结果表明，电导随正常段宽度和栅压的变化而振荡，随着正常段宽度的增加，电导的最大值逐渐减小，而电导的最小值趋于零。电导可以像自旋场效应晶体管一样通过调节栅极电压来控制。发现由于反常输运，磁电阻比可以很大，也可以为负值。此外，当在表面平面中存在磁化分量时，表明只有平行于结界面的分量对电导有影响。
2012-11-28 cond-mat.mes-hall
Quenching of Spin Hall Effect in Ballistic nano-junctions
我们表明，纳米四探针弹道结可用于检查存在的横向自旋霍尔电流的自旋轨道耦合的Rashba型的系统中，而是由于在平面电场。实际上，自旋霍尔效应是由于存在一个有效的小横向磁场，对应于由限制势产生的自旋轨道耦合。场的强度和结的形状表征淬火霍尔制度，通常采用半经典的方法进行研究。我们讨论了如何在低能系统中观察到量子力学的相对论效应，如自旋轨道效应，并用经典力学方法加以解释。
2006-12-04 cond-mat.mes-hall
Robustness of Gapless Interface State in a Junction of Two Topological Insulators
本文从理论上研究了两个具有不同自旋轨道相互作用构型的三维拓扑绝缘体之间界面上的亚能隙态。自旋$\boldsymbolσ$与动量$\boldsymbol{p}$的耦合由材料相关的$3\times 3$矩阵$\boldsymbolΛ$配置为$σ^μΛ_μ^νp_ν$。结果表明，界面能态的光谱强烈依赖于两种拓扑绝缘体中$\boldsymbolΛ$的相对选择。特别地，我们着重研究了当两个拓扑绝缘体中的$\boldsymbolΛ$通过动量空间的反转连接时出现的无隙态的性质。我们还通过数值模拟讨论了无带隙态在时间反演对称性和带反转对称性扰动下的鲁棒性。
2013-11-11 cond-mat.mes-hall
Superconducting Quantum Interference in Edge State Josephson Junctions
研究了二维绝缘体中边态连接的约瑟夫森结中的超导量子干涉。我们考虑两种情况下，其中的二维绝缘体是一个拓扑或平凡的绝缘体支持一维（1D）螺旋或非螺旋边缘状态，分别。在平衡状态下，我们发现临界超电流对通过结的通量的定性依赖性对介导态的螺旋性质不敏感，因此不能用于验证底层绝缘体的拓扑特征。然而，在施加一个有限的电压偏置小于超导能隙一个相对较长的结，在非平衡传输电流的有限频率干涉图案是定性不同的螺旋边缘状态相比，非螺旋的。
2022-08-12 cond-mat.mes-hall
Multiple Avalanches Across the Metal-Insulator Transition of Vanadium Oxide Nano-scaled Junctions
纳米级$VO_2$器件的金属绝缘体转变与通常报道的平滑传输曲线截然不同。温度驱动的转变发生在一系列的电阻跳跃幅度超过20年，表明过渡是由雪崩引起的。我们发现的跳跃幅度的幂律分布，表现出固有的属性的$VO_2$膜。我们报告了一个令人惊讶的跳跃幅度和设备尺寸之间的关系。渗流模型捕捉一般的传输行为，但不能解释统计行为。
2008-03-19 cond-mat.mes-hall
Quantized transport in topological insulator n-p-n junctions
三维拓扑绝缘体（TI）中的电输运通过包围绝缘体块的自旋-动量锁定拓扑表面态发生。在存在磁场的情况下，表面态被量子化为朗道能级，从而产生由于自旋动量锁定而自然自旋极化的手性边缘态。已经提出，除了形成用于高功能自旋电子器件的基本构建块之外，量子霍尔区中的TI的pn结可以表现出独特的自旋相关效应。在这里，我们第一次研究了静电定义的量子霍尔制度中的体绝缘拓扑绝缘体BiSbTe $_{1.25}$ Se $_{1.75}$的pn结。我们揭示了在3/2和2/3 h/e $^2$处纵向阻力进入平台的显著量化，除了几个部分发展的分数平台。结合双栅极TI n-p-n结的静电学与用于通过手性边缘态网络传输的Landauer Buttiker形式主义的理论建模解释了我们的实验数据，同时揭示了与石墨烯和二维电子气系统的pn结的显著差异。我们的工作不仅开辟了一条通往奇异自旋电子器件的道路，而且为研究拓扑绝缘体中量子霍尔效应的独特特征提供了一个试验平台。
2018-03-30 cond-mat.mes-hall
Disorder Effects in the Quantum Hall Effect of Graphene p-n Junctions
对石墨烯pn结中的量子霍尔效应进行了数值研究，重点研究了两个相邻区域界面处的无序效应。电导平台被发现是连接到无序的强度，并伴随着普遍的电导波动的双极制度，这是在量子混沌腔的随机矩阵理论的理论预测很好的协议。计算出的Fano因子可用于基础输运特性的实验识别。
2008-10-26 cond-mat.mes-hall
Giant spin rotation in the normal metal/quantum spin Hall junction
本文从理论上研究了正常金属与绝缘体之间的结中的反射问题，绝缘体的参数为$M$，对于$M>0$，它是一种常用的绝缘体，对于$M<0$，它是一种量子自旋霍尔系统。在$M$的平面中获得反射时的自旋旋转角$α$，并且从界面的法线测量入射角$θ$。$α$在量子临界点M=0和$θ=0$周围显示出丰富的结构，即，$α$在量子自旋霍尔情形$M<0$中的入射角下可以与$\sim π$一样大，因为螺旋边缘模式共振地增强了自旋旋转，这可以用于映射螺旋边缘模式的能量色散。作为实验相关系统，我们还研究了量子自旋霍尔/正常金属/量子自旋霍尔三层结中的自旋旋转效应。
2009-01-05 cond-mat.mes-hall
Gate-controlled conductance enhancement from quantum Hall channels along graphene p-n junctions
使用各种接触和栅极几何形状的量子霍尔通道内的石墨烯块的形成进行了研究。沿样品的纵向产生pn结，并且在双极掺杂的情况下，由于在体中形成新的导电沟道，观察到增强的电导，所述沟道的位置、传播方向以及在一种几何形状中与电极的耦合由器件两端的栅极控制填充因子确定。这种效应可以用来探测量子霍尔通道的行为和相互作用，以防止边缘处不受控制的散射。
2016-06-26 cond-mat.mes-hall
Single-Particle Tunneling in Doped Graphene-Insulator-Graphene Junctions
从理论上研究了n-和p-掺杂石墨烯之间形成的隧道结的特性。评价在石墨烯的二维电子状态之间流动的单粒子隧道电流（2D-2D隧道效应）。在使两个电极的狄拉克点对准的电压偏置下，产生大的谐振电流峰值。这个峰值的幅度和宽度的计算，并讨论其用于设备。讨论了石墨烯电极的旋转取向和石墨烯的结构完整性的影响。
2011-10-25 cond-mat.mes-hall
In-plane magnetic field-driven symmetry breaking in topological insulator-based three-terminal junctions
三维拓扑绝缘体纳米带的拓扑表面态及其独特的磁导性质在拓扑电子学和拓扑量子计算中具有重要的应用前景。基于纳米带的电路的关键构建块是三端结。虽然平面边界上的拓扑表面状态的传输不直接受面内磁场的影响，但当表面状态被限制在纳米几何形状的边界时，轨道效应不能被忽略。在这里，我们报告这种三端结的磁输运性质。我们观察到的平面内的磁场的电流的依赖性，与一个不同的转向模式的表面状态电流朝向一个优选的输出端子为不同的磁场方向。我们证明，这种转向效应源于轨道效应，捕获的相位相干表面状态在不同的腿的结的相对两侧的纳米和打破左右对称的传输跨越结。所报道的磁输运性质表明，在平面内的磁场不仅是相关的，但也非常有用的三维拓扑绝缘体nanoribbon为基础的结和电路，作为一个拓扑电流开关的表征和操纵的运输。
2021-12-22 cond-mat.mes-hall
Quantum transport through three-dimensional topological insulator p-n junction under magnetic field
本文从理论和数值两方面研究了磁场作用下三维拓扑绝缘体（TI）PN结的输运特性。该装置中的传输可以通过轴向磁场来调节。具体地，入射和出射模式之间的散射系数随轴向磁通量以谐波形式振荡。在水平镜对称条件下，谐振子的初始相位与入射模和出射模的宇称有关。当施加垂直偏置时，这种对称性被破坏，这导致添加到初始相位的动力学相移。另一方面，表面无序抑制了振荡的振幅，而对振荡的相位没有影响。此外，在垂直偏置的帮助下，可以实现特殊的（1，-2）三维TI PN结，导致一种新的自旋进动现象。
2018-08-23 cond-mat.mes-hall
Interplay between snake and quantum edge states in a graphene Hall bar with a pn-junction
计算了局部栅控十字形石墨烯霍尔棒的磁电阻和霍尔电阻。顶部大门的边缘对角放置在大厅十字架的中心。四探针电阻使用Landauer-Büttiker形式计算，而透射系数使用非平衡格林函数方法获得。由于边缘通道和蛇态之间的相互作用的运输进行了研究。当两个边缘通道被占用时，我们预测霍尔和弯曲电阻的振荡作为磁场的函数，这是被占用的蛇态之间的量子干涉的结果。
2014-09-09 cond-mat.mes-hall
Majorana fermions in topological insulator nanowires: from single superconducting nanowires to Josephson junctions
研究了具有邻近效应的一维拓扑绝缘体（TI）纳米线中Majorana费米子束缚态的特征。计算了单根TI纳米线的相图和能谱，结果表明，当单根TI纳米线中含有0对、1对和2对Majorana费米子时，纳米线可以处于缠绕数为$W=0, \pm 1$和$\pm 2$的拓扑不变相.它还表明，拓扑绕组数，即，可以从由两个TI纳米线制成的约瑟夫森结装置的输运测量中提取TI纳米线中的马约拉纳费米子对的数目，而可以使用超导量子干涉装置（SQUID）设置提取缠绕数目的符号。
2017-03-04 cond-mat.mes-hall
Intrinsic spin Hall effect in silicene: transition from spin Hall to normal insulator
在线性响应理论和格林函数理论的框架下，从理论上研究了二维硅烯自旋霍尔效应的内禀贡献。当施加一个外部电压垂直于硅烯平面时，自旋霍尔电导率显示出从低电压下的自旋霍尔绝缘体相到高电压下的常规绝缘体相的转变。这种转变类似于最近报道的双层石墨烯中的相变。硅烯中导致这种转变的自旋-轨道相互作用比石墨烯中的强得多，这应该可以在实验中观察到这种转变。
2012-11-22 cond-mat.mes-hall
Spin-based Mach-Zehnder interferometry in topological insulator p-n junctions
pn结是填充有相反电荷的载流子的材料的两个区域之间的界面，是固态电子器件的基本构建块。从基础物理学的角度来看，它往往是揭示新材料非常规输运行为的工具。在这项工作中，我们表明，pn结制成的三维拓扑绝缘体（3DTI）在磁场实现了电子马赫-曾德尔干涉仪几乎完美的可见性。这是由于拓扑狄拉克费米子状态的封闭的二维表面，这提供了前所未有的可能性，利用外部场来设计网络的手征模式包裹在封闭的轨迹，而不需要复杂的收缩或蚀刻。值得注意的是，这个结还充当了自旋过滤器，粒子的路径与自旋传播的方向有关。因此，它构成了一种新型的和高度可调谐的自旋电子器件，其中自旋极化的输入和输出电流自然形成，并可以单独访问和操纵。
2014-10-21 cond-mat.mes-hall
