Appearance of hinge states in second-order topological insulators via the cutting procedure
近年来，二阶拓扑绝缘体作为一类新的拓扑绝缘体被提出。二阶拓扑绝缘体是一种具有带隙结构的材料，但在两个表面的相交处具有拓扑保护的无隙状态。这些无间隙状态被称为铰链状态。本文给出了当$\mathbb{Z}_{4}$拓扑指数$μ_{1}$为$μ_{1}=2$时，任何具有反演对称性和带隙面的A类绝缘体都具有铰链态的一般性证明.我们考虑一个三维绝缘体，其边界条件沿两个方向的变化，通过改变跨越边界的跳跃幅度。通过沿两个方向连续改变边界条件，研究了无带隙态的行为，揭示了无带隙态的行为是由$\mathbb{Z}_{4}$强拓扑指数决定的.从这个讨论中，我们表明，无隙态不可避免地出现在铰链的三维绝缘体与带隙表面的强拓扑指数为$\mathbb{Z}_{4}=2$和弱拓扑指数为$ν_{1}=ν_{2}=ν_{3}=0$。
2020-03-30 cond-mat.mes-hall
Topologically protected states in $δ$-doped junctions with band inversion
拓扑边界可以在平凡绝缘体和拓扑绝缘体之间的界面处形成。跨结的拓扑指数的差异导致稳健的无隙表面状态。这些国家的光学研究在文献中是稀缺的，原因是难以隔离他们的响应从散装。在这项工作中，我们建议沉积一个$δ$层施主杂质的拓扑边界附近，以帮助检测无间隙的表面状态。正如我们将展示的那样，无带隙表面态对这种扰动是鲁棒的，并且它们增强了由振子强度测量的带内光学跃迁。这些结果有助于理解拓扑绝缘体中表面态和体态的相互作用。
2018-05-24 cond-mat.mes-hall
Disordered topological metals
当存在无序时，拓扑行为可以被掩盖。拓扑绝缘体，无论是本征的还是相互作用诱导的，当充分无序时可以变成无带隙的。然而，一旦拓扑间隙关闭，出现的金属相保留了几个拓扑特征。通过考虑拓扑绝缘体的自洽无序平均格林函数，导出了无间隙的条件。我们发现，边缘状态生存在无隙相边缘共振，类似于掺杂的拓扑绝缘体，无序拓扑金属也有一个有限的，但非量子化的拓扑指数。然后我们考虑无序Mott拓扑绝缘体。我们表明，在平均场论，无序莫特拓扑绝缘体承认一个阶段，其中的破缺序参量保持非零，但间隙是封闭的，在完全类似于“无间隙超导”由于磁无序。
2012-11-08 cond-mat.mes-hall
Spin diffusion and magnetoresistance in ferromagnet/topological-insulator junctions
研究了金属-铁磁体/拓扑绝缘体结中的自旋和电荷扩散。耦合扩散方程推导微扰相对于层间隧道的强度。我们计算自旋积累的铁磁体和结磁阻与沿界面的电流偏置。
2013-12-14 cond-mat.mes-hall
The Fractional Quantum Hall Effect of Tachyons in a Topological Insulator Junction
本文研究了两个拓扑绝缘体结在外磁场作用下的超快电子激发。从快子的有效二维模型和两个拓扑绝缘体的结态评估的朗道能级显示出一些在传统电子系统或石墨烯中看不到的独特性质。$ν=1/3$分数量子霍尔效应在快子系统中也有很强的存在。
2012-04-04 cond-mat.mes-hall
Suppression of Conductance in a Topological Insulator Nanostep Junction
我们研究了三维拓扑绝缘体表面纳米台阶结中的量子输运。我们计算的散射矩阵形式主义内的整个结的电导，并发现，作为偏置电压的增加，纳米台阶结的电导被抑制了1/3的通用因子相比，一个类似的平面结的电导基于一个单一的表面的拓扑绝缘体。我们还计算和分析了纳米台阶结的Fano因子，并预测Fano因子在1/5处饱和，比泊松过程小五倍。
2012-04-16 cond-mat.mes-hall
Superluminal Tachyonlike Excitations of Dirac Fermions in a Topological Insulator Junction
我们考虑了两个拓扑绝缘体的系统，并确定了结处表面态的性质。在这里，我们报告说，这些国家，在一定条件下表现出超光（快子）的狄拉克费米子色散。虽然超光速激发已知存在于光学系统中，但这是第一次在纯电子系统中展示可能的快子激发。因此，快子的第一个特征可以在拓扑绝缘体结中通过实验发现。
2012-03-26 cond-mat.mes-hall
Majorana boundary modes in Josephson junctions arrays with gapless bulk excitations
在固态物理学中对马约拉纳束缚态的研究仅限于在其体光谱中显示间隙的材料。我们表明，这种不成对的状态出现在某些准一维约瑟夫森结阵列与无隙体激发。通过Ruderman-Kittel-Yosida-Kasuya机制，体模介导了Majorana束缚态之间的耦合。因此，最低能量的二重态获得有限的能量差。对于现实的一组参数，即使对于长度为$L \sim 10$的短链，这种能量分裂仍然比体本征态的能量小得多。
2015-05-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Josephson effect in normal and ferromagnetic topological insulator planar, step and edge junctions
我们研究了平面、台阶和边缘几何形状的三维拓扑绝缘体表面上的约瑟夫森结。表示拓扑绝缘体的侧表面状态的狄拉克锥的椭圆性质导致与平面结相比，阶跃结中的约瑟夫森电流的比例因子。在边缘结中，由于表面态的自旋动量锁定，Andreev束缚态对约瑟夫森电流的贡献消失。此外，我们考虑一个结与铁磁绝缘体之间的超导区域。在这些铁磁结，我们发现一个反常的有限约瑟夫森电流在零相位差，如果磁化指向沿结（和垂直于约瑟夫森电流）。相对于结的中心区域的面外磁化打开了交换间隙，并导致当化学势增加时对于足够大的磁化的临界约瑟夫森电流的非单调行为。
2014-05-19 cond-mat.mes-hall
Josephson radiation from gapless Andreev bound states in HgTe-based topological junctions
振荡约瑟夫森超导电流射频发射的频率分析是研究拓扑约瑟夫森结性质的一种有效的被动方法。特别地，约瑟夫森发射的测量使得能够检测拓扑无隙Andreev束缚态的预期存在，该束缚态引起约瑟夫森频率$f_J$的一半处的发射，而不是$f_J$处的常规发射。在这里，我们报告的直接测量射频发射光谱的约瑟夫森结的碲基栅极可调拓扑弱链接。发射光谱在约瑟夫森频率$f_{\rm J}/2$的一半处显示出清晰的信号。发射谱线的线宽表示$f_{\rm J}/2$谱线的相干时间为$0.3-\SI{4}{ns}$，比$f_{\rm J}$谱线（$3-\SI{4}{ns}$）短得多。这些观察结果强烈指向拓扑无隙Andreev束缚态的存在，并为未来基于HgTe的拓扑量子计算平台铺平了道路。
2016-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nontrivial gapless electronic states at the stacking faults of weak topological insulators
晶格缺陷，如堆垛层错，可能会掩盖真实材料的电子拓扑特征。事实上，缺陷是无序的来源，其可以增强系统本体的态密度和导电性，并且它们破坏可以保护拓扑状态的晶体对称性。另一方面，近年来已经表明，晶格缺陷可以作为一个来源的非平凡拓扑结构。受最近的三维（3D）拓扑系统，如Bi $_2$ TeI和Bi $_{14}$ Rh $_3$ I $_9$实验的启发，我们研究了堆垛层错对弱拓扑绝缘体（WTI）的电子性质的影响。工作与一个简单的模型组成的3D WTI形成的弱耦合的二维（2D）拓扑层由平凡的间隔，我们发现，2D堆垛层错可以携带自己的，拓扑非平凡的无隙状态。取决于WTI性质以及实现堆垛层错的方式，后者可以形成拓扑保护的2D半金属，但也可以形成嵌入更高维WTI块体中的2D拓扑绝缘体。这表明了在实际材料中使用堆垛层错作为拓扑非平凡的、受保护的导电态的来源的可能性。
2022-06-14 cond-mat.mes-hall
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
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
Gapless Fermionic Systems as Phase-space Topological Insulators: Non-perturbative Results from Anomalies
提出统一理论描述无隙费米子系统的拓扑响应与反常，通过建立无隙费米子与相空间拓扑绝缘体的直接联系，无需微观细节即可获得低能性质与响应理论。
2025-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
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
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
Non-necessity of band inversion process in 2D topological insulators for bulk gapless states and topological phase transitions
在通常采用的2D拓扑绝缘体模型中，众所周知，体无带隙态形成在能带反转点处，在该点处，态的简并性受到对称性的保护。因此，有时很容易考虑这种特性，即无隙态的出现，是在对称性保护下的能带反转过程的结果。类似地，带反转过程甚至可能被认为是诱导2D拓扑相变所必需的。为了澄清这些误导的观点，我们提出了一个简单的模型与灵活的陈数来证明，散装无带隙状态出现在拓扑相变的相边界，尽管没有带反转过程。此外，体无间隙状态不需要出现在由对称性保护的特殊$k$点处。鉴于这些基本的\textit{conceptual}问题的重要性及其广泛的影响，我们的澄清应该产生强烈的普遍利益和重大影响。此外，我们的一般模型的简单性和灵活性与任意陈数应证明有用的广泛的未来研究的拓扑状态的物质。
2017-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
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
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
Dissipative Edge Transport in Disordered Axion Insulator Films
本文结合第一性原理计算与 Landauer-Büttiker 输运分析，揭示无序使偶数层 MnBi$_2$Te$_4$ 的有能隙螺旋边缘态变为耗散无能隙态，并提出实验验证方案。
2021-09-13 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
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
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
Protected Gapless Edge States In Trivial Topology
研究受保护无能隙边缘态是否必然意味着体态拓扑特征，发现一类平凡拓扑绝缘体中边缘态由镜像反对称性保护，可通过纠缠谱谱流表征。
2022-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
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
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
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
Pure spin current in a two-dimensional topological insulator
我们预测了在二维拓扑绝缘体中产生纯自旋电流的机制。当磁性杂质存在于二维拓扑绝缘体的一个边缘上时，在相应的无带隙边缘态中打开了一个能隙，但另一对自旋相反的无带隙边缘态仍然受到时间反演对称性的保护。因此，在磁性杂质诱导的带隙中可以获得半整数值$e^2/h$的电导平台，这意味着在样品中可以诱导纯自旋电流。我们还发现纯自旋流对弱无序不敏感。将产生纯自旋电流的机制推广到二维拓扑绝缘体。
2012-03-30 cond-mat.mes-hall
Topological phase transitions, invariants and enriched bulk-edge correspondences in fermionic gapless systems with extended Fermi surface
拓扑相和拓扑相变（TPT）是自然界中最奇异的现象之一。在这里，我们表明，注入电流可能会导致新的拓扑相，特别是新的无间隙拓扑金属相与扩展费米面（FS）通过新的类TPT在体或边界。具体地，我们研究了在各种形式的注入电流下，正方形晶格中的量子反常霍尔（QAH）系统。除了以前已知的陈氏绝缘体（这里称之为偶陈氏绝缘体）、能带绝缘体和能带金属（BM）外，我们发现了三种新的拓扑相，分别命名为：带隙奇陈氏绝缘体（Odd CI）、无隙奇陈氏金属（Odd CM）和偶陈氏金属（Even CM）。陈数可能不再有效地表征具有扩展FS的拓扑无隙相位。在这种无带隙系统中，霍尔电导是新的拓扑不变量。其跳跃分别是跨越偶数CM/BM或奇数CM/BM TPT的通用整数或非整数，其中在纵向（L-）边缘模式中也存在对应的TPT。奇/偶CM到BM跃迁是一类新型的TPT，其基态能量密度没有任何非解析性。这给出了不是量子相变（QPT）的TPT的第一示例。原始的体积-边缘对应被丰富为体积/纵向（L-）/横向（T-）边缘对应。L边缘重构可以分别在具有边缘动态指数$ z_L=3 $的偶CI/奇CI/奇CM序列中、在具有$ z_L=2 $的偶CI/偶CM/奇CM序列中或在具有平坦边缘的直接偶CI/奇CM中与体TPT更早、更晚或同时发生。T-edge的消失总是与体TPT同时发生，具有普遍的边缘临界行为。
2023-03-12 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect in n-p-n and n-2D Topological Insulator-n junctions
我们研究了HgTe阱中的量子化输运，该阱具有对应于局部控制密度的二维拓扑绝缘体相（2D TI）的反转能带结构，允许n-p-n和n-2D TI-n结。电阻揭示了在强垂直磁场存在下n-p-n区域中的分数平台$2h/e^{2}$。我们发现，在n-2D TI-n区域，电阻的平台并不普遍，而是由手征边缘模和螺旋边缘模之间的界面处的边缘态平衡引起的。给出了描述n-2D TI-n区电阻量子化的简单模型。
2013-02-14 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
Chiral topological excitonic insulator in semiconductor quantum wells
本文提出了一种在半导体异质结中实现手征拓扑激子绝缘体的方案，这种方案可以在实验上用两个铁磁绝缘膜相邻的耦合量子阱来实现。不同的平均场手征拓扑顺序，这是由于铁磁薄膜的磁化方向的变化，可以表征为TKNN数在体系统中，以及由在边缘系统中的无隙态的绕组数。此外，我们还提出了一个实验方案，通过测量热导来检测手征无隙边缘态的出现，并区分不同的手征拓扑顺序。
2010-09-14 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
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
Boundary Green functions of topological insulators and superconductors
拓扑绝缘体和超导体的特征在于它们的无隙边界模。在本文中，我们开发了一个递归的方法来编码这个非平凡的边界物理边界格林函数。我们的方法描述了各种拓扑平凡和平凡的阶段作为不动点的递归，并提供直接访问的相图，本地化属性的边缘模式，以及拓扑指数。我们说明我们的方法在各种熟悉的模型，如苏-施里弗-希格模型，Kitaev链，和陈省身绝缘体的模型的背景下。我们还表明，该方法提供了一个直观的方法来理解最近推出的拓扑相位，表现出无间隙的角落状态。
2017-06-08 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
Gapless helical superconductivity on the surface of a three-dimensional topological insulator
最近的角分辨光电子能谱实验在超导NbSe $_2$衬底上生长的三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$薄膜的螺旋表面态中观察到了邻近诱导的超导能隙。当拓扑绝缘体中掺杂磁性Mn杂质时，电子态密度中的超导相干峰被强烈抑制，这被解释为拓扑表面态中螺旋超导性的完全破坏。受这些实验的启发，我们探索了一种不同的可能性：无带隙螺旋超导，其中无带隙电子态密度与非零螺旋超导序参量共存。我们在Abrikosov-Gor'kov框架下研究了一个与随机磁性杂质耦合的超导狄拉克费米子模型，在系统的相图中发现了有限的无带隙螺旋超导区域，包括邻近诱导超导和内禀超导。对于后者，我们推导出由于磁散射的超导转变温度的普遍抑制率，并在狄拉克点的费米能级，量子临界吸引强度的普遍增加率。
2016-12-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Giant and Oscillatory Junction Magnetoresistance via RKKY-like Spin Coupling in Spin-Gapless Mn$_2$CoAl/SiO$_2$/p-Si Heterostructures
Department of Physics and Astronomy, National Institute of Technology Rourkela（国家技术研究所鲁尔克拉物理与天文学系）
通过 RKKY-like 自旋耦合，在 Mn$_2$CoAl/SiO$_2$/p-Si 异质结构中实现了巨量和振荡的正向结磁电阻，展示了室温自旋选择性传输的潜力。
2026-02-17 cond-mat.mes-hall
Gapless insulating edges of dirty interacting topological insulators
我们证明了二维块状拓扑绝缘体中的无序和相互作用的组合可以一般地驱动其螺旋边缘绝缘。我们建立这一框架内的螺旋Luttinger液体理论和精确的Emery-Luther映射。无带隙玻璃边缘态以“自旋玻璃”的方式自发地打破时间反转对称性，并且可以被视为携带半整数电荷的孤立子的局域态。这样一个性质上不同的边缘状态为迄今为止令人困惑的实验观察提供了一个简单的解释。这一阶段表现出惊人的非单调性，与边缘增长本地化弱和强的无序限制。
2018-08-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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
