Topological polarons in halide perovskites
本研究通过跨尺度第一性原理模拟揭示卤化物钙钛矿中多种极化子与电荷密度波，并发现其携带量子化拓扑电荷的非平凡声子场。
2024-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of topological Weyl and nodal-ring states in ferromagnetic and ferrimagnetic double perovskites
磁性拓扑量子材料是由晶体学、磁学和拓扑学相互作用而产生的奇异的拓扑量子物理，具有重要的基础研究和技术应用价值。然而，有限的材料是实验上可用的，其中大部分是通过磁性杂质掺杂或异质结构构造来实现的。基于第一性原理计算，我们预测双钙钛矿结构的Ba2CdReO 6是一种铁磁拓扑半金属，而空间群为Fm-3m的亚铁磁双钙钛矿结构的Ba2FeMoO 6属于拓扑半金属.在Ba_2CdReO_6的费米能级附近发现了一对Weyl点和完全自旋极化的双环态。它的二维近似平坦的鼓面表面态是完全自旋极化的。而在Ba_2FeMoO_6中，在费米能级附近存在四对Weyl点和两个完全自旋极化的磁环。这些拓扑性质在自旋轨道耦合的存在下是稳定的。这使得这些材料成为研究新兴的有趣性质的合适平台，特别是对于自旋电子学，信息技术和拓扑超导性的应用。
2021-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and properties of charge-ordered thallium halide perovskites, CsTl1+0.5Tl3+0.5X3 (X = F, Cl)- theoretical precursors for superconductivity?
最近，理论上预测CsTlCl 3和CsTlF 3钙钛矿如果它们被最佳掺杂则是潜在的超导体。这两种化合物的合成，连同一个完整的表征样品的报告。CsTlCl 3以两种不同的多晶型物的橙色晶体获得：四方相（I4/m）和立方相（Fm-3 m）。CsTlF 3形成为浅棕色粉末，也作为双立方钙钛矿（Fm-3 m）。在所有三个CsTlX 3相Tl 1+和Tl 3+位于两个不同的晶体学位置，以适应其不同的键长。在CsTlCl_3中，在Tl_（1+）位置发现了一些Tl空位。通过X射线吸收光谱和拉曼光谱证实了Tl 1+和Tl 3+之间的电荷有序性。CsTlCl_3在高压（58 GPa）下的拉曼光谱没有显示任何向可能的单一Tl ~（2+）态的相变。然而，随着高压的增加，高绝缘材料的电阻变得更小，同时经历光学性质的变化，从透明到深不透明的红色，指示带隙的减小。CsTlF 3和CsTlCl 3立方钙钛矿的存在的理论设计和实验验证是确认这些材料中超导性的理论预测的必要的第一步。
2013-09-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Berry curvature induced anomalous Hall conductivity in magnetic topological oxide double perovskite Sr2FeMoO6
氧化物材料表现出几种新颖的结构、磁性和电子性质。它们在环境条件下的稳定性，易于合成，和高的转变温度为实现拓扑性质和现实生活中的技术应用提供了理想的基础。然而，氧化物材料中拓扑状态的实验证据是罕见的。在这项研究中，我们已经合成了单晶的氧化物双钙钛矿Sr 2FeMoO 6，并通过研究其结构，磁性和电子性质揭示其拓扑性质。我们观察到该系统在立方空间群Fm-3 m中结晶，这是一个半金属铁磁体。输运测量显示了反常的霍尔效应，很明显，霍尔贡献源于Berry曲率。假设费米能向导带移动，反常霍尔效应的贡献由于有间隙的节线的存在而增强。本研究可用于探索和认识体氧化物体系的拓扑性质。
2022-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Defining the Topological Influencers and Predictive Principles to Engineer Band Structure of Halide Perovskites
通过从头计算和模型哈密顿量的精确对角化来研究卤化物钙钛矿的复杂量子耦合现象，以制定一套基本的指导规则来设计通过应变的带隙。卤化物的带隙调谐对于光伏应用和建立非平凡电子态至关重要。使用CsSnI $_3$作为原型材料，我们表明，在立方相，带隙减少的性质无关的应变。然而，对于四方相，它减少与拉伸应变和增加与压缩应变，而相反的情况下，正交相。这种还原可以在立方相和四方相中产生负带隙，导致正常到拓扑绝缘体的相变。此外，这些卤化物倾向于在由应变和八面体旋转跨越的空间中形成稳定平台。在这个平台中，总能量的成本可以忽略不计，带隙可以在1 eV的范围内变化。此外，我们提出了一个描述符模型的钙钛矿模拟其带隙与应变和旋转。通过模型哈密顿量对能带拓扑的分析导致了拓扑影响因子的概念化，拓扑影响因子提供了每个化学键对建立正常或拓扑绝缘体相的贡献的定量测量。在技术方面，我们表明，一个四轨道基组（Sn- $\{s,p\}$ CsSnI $_3$）是足够的构建模型哈密顿量，可以解释每个多晶型的卤化物钙钛矿的电子结构。
2020-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of proper topological ferroelectricity in layered perovskite La2Ti2O7
我们提出了第一性原理研究层状钙钛矿氧化物La2Ti2O7（LTO）的铁电性，具有最高居里温度已知的化合物之一（1770 K）。我们的计算表明，LTO的铁电转变的结果从两个软模式，具有相同的对称性和强耦合的非谐压缩。此外，主要的不稳定性模式基本上由氧八面体的旋转组成，氧八面体是钙钛矿结构的基本构建块;值得注意的是，由于晶格的特定拓扑结构，这种O6旋转引起LTO中的自发极化。因此，所讨论的效果构成了纳米结构化（在此通过LTO的自然分层提供）如何使在通常为非极性的结构变形中获得显著极性特征成为可能的示例。我们讨论了我们的研究结果的影响方面的设计新的多功能材料。事实上，所观察到的适当的铁电驱动的O6旋转提供了理想的条件，以获得强磁电效应。
2011-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Spin Texture as Polarization Fingerprint of Halide Perovskites
卤化物钙钛矿材料由于具有强的自旋轨道耦合和极化场，被认为是光电子学、自旋轨道电子学和拓扑电子学中有前途的一类材料。在这里，我们开发了一个哈密顿使用准简并微扰理论来描述极化场驱动的能带结构和独特的拓扑相位，如狄拉克半金属环的通用类卤化物钙钛矿，包括无机和混合成员。通过这个理论模型得到的自旋织构捕捉到了微小的极化效应，因此可以作为一种现代工具来确定对自旋轨道电子学有重要影响的极化场方向。分析提出了混合自旋纹理的概念混杂的拓扑量子相变下的价带和导带的影响，和自旋纹理二进制的自旋对齐反转之间的域在动量空间与尖锐的边界。结果通过密度泛函计算进行了验证。
2022-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Large anomalous Hall, Nernst effect and topological phases in the 3d-4d/5d based oxide double perovskites
本文通过第一性原理DFT计算研究稳定的3d-4d/5d双钙钛矿，揭示镜面、费米能附近拓扑能带交叉及5d-t$_{2g}$态对大反常霍尔和能斯特效应的关键作用。
2022-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Topological Crystalline Insulators and Dirac Octets in Anti-perovskites
我们预测了一类新的拓扑晶体绝缘体（TCI）的反钙钛矿材料的家庭与化学式A $_3$ BX。这里的非平凡拓扑结构产生于两个$J=3/2$四重态之间的带反转，这是由“狄拉克八重态”的广义狄拉克方程描述的。我们的工作表明，反钙钛矿是一个很有前途的新场所，探索能带拓扑结构，晶体对称性和电子相关性之间的合作相互作用。
2014-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Freestanding perovskite and infinite-layer nickelate membranes
本研究利用水溶性牺牲层制备自支撑钙钛矿镍酸盐薄膜并探索无基底模板的拓扑还原，发现无模板还原的薄膜表现出绝缘特性，证明模板对稳定具有最佳输运特性的无限层相至关重要。
2024-05-17 cond-mat.mtrl-sci
The enabling electronic motif for topological insulation in ABO3 perovskites and its structural stability
稳定的氧化物拓扑绝缘体（TI）可以将传统的氧化物功能与TI的无耗散表面态结合在一起，但多年来一直没有找到，然而，更重的硫属化物（硒化物，碲化物）很容易被发现是TI。我们在这里澄清的基本矛盾之间的TI性和稳定性是最大的氧化物，并跟踪必要的基本设计原则，以确定稳定的TI的机会窗口。我们首先确定的电子基序，可以实现拓扑带反转（“拓扑基因”）在ABO 3作为一个孤对电子丰富的B原子（如Te，I，Bi）的八面体网站。然后，我们说明，筛选不佳的氧化物系统与大反转能量可以进行能量降低原子扭曲，消除带反转。我们确定了TI功能和结构稳定性的共存窗口，不同的压力，并发现常见的立方ABO 3结构的反转能量位于此共存窗口之外，在零压力，但可以移动到共存窗口在中等压力。我们的研究证明了拓扑能带反转和结构稳定性之间的相互作用，并跟踪在环境压力下设计稳定的氧化物拓扑绝缘体所需的基本原则。
2017-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Topologically Invariant Double Dirac States in Bismuth based Perovskites: Consequence of Ambivalent Charge States and Covalent Bonding
体和表面电子结构，使用密度泛函理论和紧束缚模型哈密顿计算，揭示了存在两个拓扑不变（TI）的表面状态在家庭的立方Bi钙钛矿（ABIO $_3$ ; A = Na，K，Rb，Cs，Mg，Ca，Sr和Ba）。由Bi- $\{$ s，p $\}$ - O- $\{$ p $\}$配位共价相互作用的成键和反键态形成两个TI态，一个位于价带（TI-V），另一个位于导带（TI-C）。在膜的某一临界厚度（其随A而变化）以下，顶表面和底表面的TI状态耦合以破坏狄拉克型线性色散并因此打开表面能间隙。形成TI态所必需的s-p带反转的起源将ABiO $_3$家族分为两类。对于I类（A = Na，K，Rb，Cs和Mg），Bi-p态的自旋-轨道耦合导致了TI-C态的能带反转;对于II类（A = Ca，Sr和Ba），Bi-p态的自旋-轨道耦合导致了TI-C态的能带反转。
2018-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Electrically Tunable Topological State in [111] Perovskite Materials with Antiferromagnetic Exchange Field
基于交错电势和反铁磁交换场的能带工程，在存在内禀自旋轨道耦合的情况下，蜂窝晶格上的电子可能同时具有非零的Chern数和自旋Chern数的拓扑态.通过第一性原理计算，我们证实了该方案可以通过材料改性来实现，在钙钛矿G型反铁磁绝缘体中，沿[111]方向生长，d电子在单个弯曲的蜂窝晶格上跳跃。这种材料对于自旋电子学应用是理想的，因为它提供了自旋极化的量子化边缘电流，对磁缺陷和磁缺陷都是鲁棒的，并且自旋极化可通过反转电场来调节。
2013-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perovskite-type YRh$_{3}$B with multiple types of nodal point and nodal line states
通过第一性原理计算和低能$k\cdot p$有效哈密顿量，提出了一种新型的钙钛矿型YRh $_{3}$ B（$Pm\bar{3}m$型结构）拓扑材料（TM），该材料在$Γ$点具有二次接触三相点（QCTP）和六对杂化型开节线（NL）.在表面光谱中观察到的清晰的表面态证实了拓扑态。当考虑自旋-轨道耦合时，$Γ$的QCTP转移到二次型Dirac节点（NP）。在1 $\%$四阶应变晶格常数下，YRh $_{3}$ B具有更丰富的拓扑态，包括一个二次型二重简并NP，六对杂化型开放NL，以及两个I型和杂化型封闭NL.此外，证明了YRh $_{3}$ B在其应变晶格常数下的NL包含所有类型的带交叉点（BCP）（即，I型、II型和临界型）。在一个化合物中如此丰富的NP和NL态类型使其潜在地适用于多功能电子器件以及研究拓扑态之间的纠缠的合适平台。
2021-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Topological insulator associated with quantum anomalous Hall phase in ferromagnetic perovskite superlattices
在以LaAlO 3和SrTiO 3为母体的过渡金属氧化物超晶格中，寻找与铁磁有序相关的、表现出反常量子霍尔效应的拓扑绝缘体。在所研究的各种超晶格中，（LaAlO 3）10/（LaOsO 3）2在自旋-轨道相互作用下表现出铁磁基态，其能隙具有拓扑非平凡性，横向电导率的研究表明，在不施加任何外部磁场的情况下，该系统在拓扑能隙内具有量子化的霍尔电导率.采用一个简单的海森堡铁磁性模型，估算了铁磁序参量和有序温度。
2015-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface States of Perovskite Iridates AIrO$_3$; Signatures of Topological Crystalline Metal with Nontrivial $\mathbb{Z}_2$ Index
人们在实现具有非平凡表面态的拓扑金属相方面做出了越来越多的努力。有人建议，斜方晶系钙钛矿铱酸盐被归类为拓扑晶体金属（TCM）与平面的晶格对称性保护的表面状态。在这里，我们对外延稳定的斜方钙钛矿铱酸盐进行了第一原理电子结构计算。值得注意的是，两种不同类型的拓扑表面状态被发现取决于表面方向。在侧表面上，由晶格对称性保护的平坦表面状态出现，表现出拓扑晶体特征。另一方面，在顶面上，出现了意想不到的狄拉克锥，表明受时间反演对称性保护的表面态，这一点通过非平凡拓扑$\mathbb{Z}_2$指数的存在得到了证实。这些结果表明，斜方晶铱酸盐是独特的系统，表现出晶格和全球对称性保护的拓扑相和表面状态。本文还讨论了向弱和强拓扑绝缘体的跃迁以及角分辨光电子能谱对表面态的影响。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Perovskite ThTaN3: a Large Thermopower Topological Crystalline Insulator
用{ \it ab initio}方法研究了一种稀有的立方钙钛矿氮化物半导体ThTaN $_3$.自旋轨道耦合（SOC）的结果在带反转和带隙为150 meV的区域中心。尽管$Z_2$指数微不足道，但两对自旋极化表面带穿过区中心附近的带隙，表明该系统是一个拓扑晶体绝缘体，其镜面陈数为$|{\cal C}_m|=2$，受到镜面和$C_4$旋转对称性的保护。此外，SOC使塞贝克系数加倍，导致对于几个$10^{17}$ /cm $^3$的载流子掺杂水平，在150 K下$\sim$ 400 $μ$ V/K的最大值。ThTaN $_3$通过拓扑表面状态将出色的体热电性与并行传导相结合，为具有更大品质因数的大型工程器件提供了平台。
2018-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Semimetal and Topological Insulator in Perovskite Iridates
二维层状钙钛矿结构的Sr 2 IrO 4被认为是一种自旋-轨道莫特绝缘体，由于强的自旋-轨道耦合，Hubbard相互作用在J_{eff} = 1/2的窄能带上被放大.另一方面，三维正交钙钛矿（Pbnm）SrIrO 3保持金属性。为了了解金属态的物理起源和可能的过渡到绝缘相，我们构建了一个紧束缚模型SrIrO 3。能带结构具有由低于费米能级的J_{eff} = 1/2带组成的线节点。因此，磁有序的不稳定性被抑制，系统保持金属性。这个线节点，起源于下面的晶体结构，变成一对三维节点的交错的潜在或自旋轨道耦合强度交替层之间的引入。将该电势增加到超过临界强度会引起向强拓扑绝缘体的转变，随后是向正常带绝缘体的另一转变。我们提出，材料构造与交替Ir-和Rh-氧化物层沿（001）方向，如Sr 2 IrRhO 6，是一个强的拓扑绝缘体的候选人。
2012-03-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Emergent topological spin structures in a centrosymmetric cubic perovskite
Skyrmion晶体（SkX）具有多q螺旋自旋调制，是一种独特的拓扑结构，可以与非中心对称材料中的单q螺旋磁序竞争。在这里，我们报告的发现，在中心对称的立方钙钛矿SrFeO3的多种多样的多Q helmagnetic自旋结构。在中子衍射测量的基础上，我们已经确定了两种类型的强大的多q拓扑自旋结构，出现在外部磁场的情况下：各向异性的双q自旋螺旋和各向同性的四q螺旋托管的三维晶格的刺猬奇点。本系统不仅使SkX主体材料家族多样化，而且还提供了中心对称晶格和拓扑螺旋有序之间的实验缺失环节。它还提供了将SkX集成到氧化物电子器件中的前景。
2018-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dirac fermion and superconductivity in two-dimensional transition-metal MOH (M= Zr, Hf )
新的二维狄拉克半金属的发现结合了超导性和拓扑能带结构，为实现狄拉克费米子和马约拉纳准粒子的有趣应用提供了一个新的平台，从纳米级的高速量子器件到拓扑量子计算。利用第一性原理计算和对称性分析，我们引入MOH（M= Zr，Hf）作为一种新的拓扑超导体，其Dirac点接近费米能级，并与近平边态相连，这是拓扑半金属的一个显著特征。我们的计算表明，ZrOH作为一个二维拓扑半金属可以表现出超导性，是一个新的平台，研究超导性和狄拉克态之间的相互作用，在低维材料。
2019-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity in the antiperovskite Dirac-metal oxide Sr$_3$SnO
具有钙钛矿结构的氧化物被认为是高温和非常规超导等迷人现象的基本材料。这些氧化物超导体的发现推动了科学界极大地扩展了强相关电子系统的概念。这些材料的基础，立方钙钛矿氧化物，$AB$ O $_3$，也表现出超导性与$T_{\mathrm{c}}$高达30 K，如报告的Ba $_{0.6}$ K $_{0.4}$ BIO $_3$。过氧化氢氧化物有其对应物，反钙钛矿氧化物$A_3B$ O（或“$B$ O $A_3$“），其中金属和氧离子的位置颠倒，因此金属$B$离子采取不寻常的负价态。然而，在反钙钛矿氧化物中没有报道超导性。在这里，我们报告的第一个超导反钙钛矿氧化物Sr $_3$ SnO的发现与$T_{\mathrm{c}}$约5 K。Sr $_3$ SnO在其电子结构中具有狄拉克点，源自具有不同宇称的能带的反转。在理论分析的基础上，我们提出了在中等空穴掺杂的Sr $_3$ SnO中，类似于超流$^3$ He-B的拓扑奇宇称超导性的可能性，起源于费米表面上的不寻常的轨道织构。我们设想，这一发现的一类新的氧化物超导体与反价配置将刺激探索拓扑材料科学的基础上，各种反钙钛矿氧化物。
2017-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Cubic Double Perovskites Host Noncoplanar Spin Textures
具有非共面磁性结构的磁性材料在非平凡拓扑结构的驱动下可以表现出不同寻常的物理性质。拓扑活性态通常是多q结构，这是具有挑战性的稳定模型和材料中识别。在这里，我们使用非弹性中子散射实验表明，绝缘双钙钛矿Ba 2 YRuO 6和Ba 2LuRuO 6主机的面心立方晶格上的非共面3-q结构。我们的中子散射数据的定量分析表明，这些3-q状态是稳定的双二次相互作用。我们的研究确定了双钙钛矿作为一类非常有前途的材料，以实现拓扑磁性，阐明了这些材料中的3-q状态的稳定机制，并建立了粉末样品的中子光谱作为一种有价值的技术，以区分多q和单q状态，促进拓扑非平凡磁性材料的发现。
2023-01-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Hall effect in a non-magnetic metal interfaced to a canted antiferromagnetic insulator in perovskite oxide heterostructures
本文报道了 DyFeO$_3$/CaRuO$_3$ 钙钛矿异质界面中由非共面自旋织构产生的拓扑霍尔效应，在 20 K 下观测到相当于 30 T 有效磁场的阶梯状霍尔信号，证明涌现场邻近效应具有普适性并拓展了材料选择范围。
2024-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressured-induced superconductivity extending across the topological phase transition in thallium-based topological materials TlBi(S1-xSex)2
超导性和拓扑学的共存为实现物质的奇异量子态提供了可能。本文报道了三种铊基材料在高压下的超导性，包括从正常绝缘体（TlBiS 2）到拓扑绝缘体（TlBiSe 2）的相变，以及从Dirac半金属（TlBiSeS）到TlBiSe 2的相变。当压力增加到60 GPa时，我们观察到超导相图，其最大Tc值在6.0- 8.1K。我们的密度泛函理论计算揭示了所有三种化合物的超导相的拓扑表面态。我们的研究为探索拓扑超导和拓扑相变铺平了道路。
2022-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Topological superconductivity in a topological insulator
拓扑超导电性是一种奇异的量子现象，它与非平凡拓扑序和超导电性耦合在一起。生产拓扑超导体的一个直接想法是基于公认的拓扑绝缘体来创造超导性。通过角分辨光电发射和输运实验，确定了高效热电材料Bi $_2$ Te $_3$和Bi $_2$ Se $_3$及其合金Bi $_{2}$ Te $_{3-x}$ Se $_{x}$的拓扑绝缘态。基于这些流行的拓扑绝缘体，通过应用压力化学掺杂剂和异质结构，也观察到了超导性。然而，目前的实验主要集中在Bi $_{2}$ Se $_3$的金属掺杂上，并没有提供一致的证据来支持拓扑超导电性。本文对拓扑绝缘体Bi $_{2}$ Te $_{2.7}$ Se $_{0.3}$进行了系统的高压研究，为预期的拓扑超导电性提供了令人信服的证据。在压缩过程中发现了四种不同结构的相。拓扑表面状态被确定在整个初始阶段，而超导性被发现与这种状态的压缩材料后，其通过电子拓扑转变共存，其次是其他三个超导阶段没有拓扑特征。对于这些超导相，我们观察到，上临界场遵循的临界指数${2/3}$的温度与拓扑表面状态的第一个和$1$的左边。这些观测结果支持了根据理论上提出的临界场测度在初始阶段实现拓扑超导电性。这一工作也为从拓扑热电材料中寻找拓扑超导体指明了一个大的方向。
2022-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Superconductivity above 10 K in Non-Cuprate Oxides
从1973年开始，发现了几种非铜酸盐过渡金属和非过渡金属氧化物，其超导转变温度在10 - 30 K之间。对尖晶石结构LiTi_2 O_4和钙钛矿结构（Ba，K）（Bi，Pb）O_3的发现进行了回顾。
2010-11-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Critical field measure for topological superconductivity
利用量子力学定律进行量子计算的一个有希望的方向是拓扑量子计算，拓扑超导性是其中的物理平台之一。人们在实现拓扑超导性方面进行了深入的理论研究，并进行了大量的实验研究，但由于缺乏令人信服的检测技术，仍然存在争议。在这里，我们报告的理论发现，在超导体的表面或边缘状态，发现临界场服从唯一的幂律温度依赖性$B_{c3}\sim (T_c-T)^γ$与$T_c$是超导的起始临界温度和分数指数$γ= 2/3$，不同于传统的值$γ=1/2$和$1$。因此，在三维（3D）系统中的拓扑表面超导性和在二维（2D）系统中的拓扑边缘超导性是预期的。本征拓扑超导体FeTe $_{1-x}$ Se $_{x}$（$x\sim 0.5$）的应用支持了这种可访问的，方便的，可靠的传输技术的有效性拓扑超导性的识别。拓扑超导理论的新形式和发展的识别技术有望指导未来拓扑超导体的研究。
2022-09-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Signature of band inversion in the perovskite thin-film alloys BaSn$_{1-x}$Pb$_x$O$_3$
含有重B位元素的过氧化氢氧化物ABO $_3$是一类具有大自旋轨道相互作用的拓扑金属的候选材料。与带绝缘体BaSnO $_3$相比，半金属BaPbO $_3$被认为是具有反向能带结构的典型例子，其导带主要由O-2 p轨道组成。在这项研究中，我们通过系统的结构，光学和传输测量BaSn $_{1-x}$ Pb $_x$ O $_3$薄膜的带隙修改。在$x$ = 0.9时电导率的突然抑制和弱反定域效应的增强表明在电子结构中存在奇点作为带反转的签名。我们的研究结果提供了一个有趣的平台，结合拓扑方面和电子相关的钙钛矿氧化物的基础上带隙工程。
2020-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
LnPd$_{2}$Sn (Ln=Sc, Y, Lu) class of Heusler alloys for topological superconductivity
基于第一性原理电子结构计算和对称性分析，我们预测了Heusler合金LnPd $_{2}$ Sn（Ln=Sc，Y，Lu）类表面可能存在拓扑超导电性.电子能带结构和拓扑不变量的计算表明，LnPd $_{2}$ Sn族是拓扑非平凡的.进一步的平板计算表明，LnPd $_{2}$ Sn的非平凡拓扑表面态存在于体带隙内，同时它们穿过费米能级.考虑到LnPd $_{2}$ Sn类化合物在低温下都是超导的，表面拓扑超导电性很可能是通过邻近效应产生的。因此，LnPd $_{2}$ Sn类化合物将是一个有前途的平台，探索新的拓扑超导性和处理马约拉纳零模式。
2018-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Prediction of topological superconductivity in 1$T$-TiTe$_2$ under pressure
拓扑超导电性因其能够承载Majorana零模并可用于拓扑量子计算而引起人们的广泛兴趣。基于第一性原理计算和对有效BdG哈密顿量的分析，我们证明了1 $T$ -TiTe $_2$是一种在费米能级附近具有Dirac锥型表面态的拓扑金属，它表现出正常-拓扑-正常的超导相变.这些结果指出了一种新的无规掺杂的拓扑超导体，其中杂质的影响可能会大大降低。此外，我们的计算还表明，过渡金属插层Ti（Se $_{1-y}$ Te $_y$）$_2$也是实现TSC和MZM的一个很有可能的途径。
2021-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence of Interfacial Topological Superconductivity on the Topological Semimetal Tungsten Carbide Induced by Metal Deposition
具有不同电子基态的材料之间的界面已经成为用于创建和控制物质的新量子态的强大平台，其中在界面处的反转对称性破缺和其他效应可以引入额外的电子态。在涌现的现象中，超导性特别令人感兴趣。在这项工作中，通过沉积金属薄膜上的一个新确定的拓扑半金属碳化钨（WC）单晶，我们已经获得了软点接触光谱证明界面拓扑超导性。这种非常强烈的现象已被证明为一个广泛的金属/WC界面，涉及非磁性和铁磁薄膜，和超导转变温度是令人惊讶的不敏感的磁性薄膜，表明自旋三重态配对超导状态。这一结果为利用方便的薄膜涂覆方法实现拓扑超导提供了可能。
2018-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Combining quantum spin hall effect and superconductivity in few-layer stanene
Stanene被认为是一种含有拓扑边态的量子自旋Hall绝缘体和一种具有螺旋Majorana边模的时间反演不变性拓扑超导体。最近，在单层锡烯薄膜中发现了拓扑边缘态存在的实验证据，并且在除单层外的少层锡烯薄膜中观察到了超导电性。同时具有拓扑边态和超导性的集成系统是实现拓扑超导性的一个可能平台。少层锡烯在满足这一要求方面表现出巨大的潜力，在实验中受到高度重视。在这里，我们成功地在铋（111）衬底上生长少层锡烯。用扫描隧道显微镜/光谱仪（STM/STS）观察到了拓扑边缘态和超导带隙。我们的结果进一步向锡烯薄膜的拓扑超导性迈进了一步。
2020-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of superconductivity in organic-inorganic hybrid topological materials
诱导或增强拓扑材料的超导电性是实现拓扑超导电性的重要途径。减少过渡金属二硫属化物（例如WTe 2和MoTe 2）的厚度为拓扑学上的超导性工程提供了一条重要的途径;例如，在单层WTe 2中观察到Tc=0.82 K的涌现超导性，它也具有有趣的量子自旋霍尔效应，尽管大块晶体是非超导的。然而，这种单层样品难以获得，在空气中不稳定，并且具有极低的Tc，这可能对实际应用构成巨大挑战。在这里，我们报告了一个实验上方便的方法来控制层间耦合，以实现定制的拓扑性质，增强的超导性和良好的样品稳定性，通过有机阳离子嵌入的Weyl半金属MoTe 2和WTe 2。所形成的有机-无机杂化晶体是弱拓扑绝缘体，具有增强的Tc，对于插层MoTe 2为7.0 K（原始晶体为0.25 K），对于插层WTe 2为2.3 K（与单层WTe 2相比为2.8倍）。这种有机阳离子插层方法可以很容易地应用于许多其他层状晶体，提供了一个新的途径来操纵其电子，拓扑和超导性质。
2020-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Superconductivity by alloying the topological insulator SnBi2Te4
本研究通过向拓扑绝缘体SnBi₂Te₄中掺入铟制备出Sn₁₋ₓInₓBi₂Te₄，证实其具有第二类体超导性与拓扑表面态，为拓扑超导研究提供了新的候选材料体系。
2022-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Superconductivity Induced at a Point Contact on the Topological Semimetal Tungsten Carbide
本文报道了在普通金属针尖与超硬三相点拓扑半金属WC形成的点接触处产生的局域超导电性。值得注意的是，最大临界温度高达近12 K，但不敏感的尖端的磁性。计算了超导熔池的横向尺寸，得到了超导能隙和上临界场的温度依赖关系。这些结果限制了对诱导超导电性的解释，并为探索拓扑超导电性铺平了道路。
2019-09-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
New class of 3D topological insulator in double perovskite
我们预测了一类新的三维拓扑绝缘体（TI），其中自旋轨道耦合（SOC）可以更有效地产生一个大的带隙在$Γ$点。传统TI如Bi $_2$ Se $_3$的带隙主要受两个因素限制，SOC的强度和从电子结构角度看，当SOC不存在时的带隙。虽然前者是一个原子的属性，我们发现，后者可以在一个通用的岩盐晶格模型，其中一个稳定的交叉带{ \it在}费米能级以及带特性反转发生的参数范围内的SOC。因此，大间隙TI的或TI的组成的较轻的元素可以预期。事实上，我们发现，通过执行第一原理计算，该模型适用于一类双钙钛矿A $_2$ BiXO $_6$（A = Ca，Sr，Ba; X = Br，I）和预测的带隙高达0.55 eV。此外，更详细的计算考虑实际的表面结构表明，狄拉克锥是强大的，对悬挂键的存在下，在边界处与特定的终端。
2016-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chiral topological superconductivity in Josephson junction
我们考虑半导体层的异质结构夹在两个超导体之间，形成一个二维的约瑟夫森结。在垂直于结的方向施加塞曼场，可以得到具有手征马约拉纳边模的拓扑超导相。我们发现两个超导体之间的相位差可以有效地减少所需的磁场，实现手性拓扑超导，提供了一个实验上可行的设置，实现手性马约拉纳边缘模式。我们还构造了一个晶格哈密顿量的设置，以证明手征马约拉纳边缘模式和马约拉纳束缚态定位在涡旋。
2021-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity with Topological non-trivial surface states in NbC
具有非平凡能带拓扑结构和体超导性的量子材料被认为是实现拓扑超导性的优良材料。在这方面，我们报告详细的密度泛函理论（DFT）计算和NbC超导体的Z2不变量，表现出其能带结构是拓扑非平凡的。通过磁场冷却（FC）和零场冷却（ZFC）方案下的直流磁化测量证实了8.9K的体超导性。这种超导电性被发现是II型性质所揭示的等温M-H测量，从而计算出的Ginzberg-Landau参数。从相图中可以明显看出一个大的中间态，表明NbC是一个强的II型超导体。与以往报道的超导NbC相比，发现其临界温度与晶格参数之间存在非单调关系。总之，NbC是一种具有拓扑非平凡表面态的10K附近的II型超导体。
2021-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Superconductivity in Topological Insulator Sb2Te3 Induced by Pressure
拓扑超导性是拓扑量子物质最吸引人的性质之一，它是在理论上提出的，可以支持边缘态的马约拉纳费米子。超导性先前在Cu插层的Bi2Se3拓扑化合物或Bi2Te3拓扑化合物中在高压下实现。在这里，我们报告的超导电性的拓扑化合物Sb_2Te_3的发现时，施加压力。晶体结构分析结果表明，超导电性在低压范围内发生在环境相。霍尔系数的测量表明，在环境相内的低压范围内的p型载流子的变化，到n型在较高的压力，表现出密切的关系到超导转变温度。基于实验测量的晶格的第一性原理计算表明，Sb2Te3保持其狄拉克表面状态内的低压环境中观察到超导性，这表明超导性和拓扑性质之间的强关系。
2013-06-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Emergence of intrinsic superconductivity below 1.178 K in the topologically non-trivial semimetal state of CaSn3
也是超导的拓扑材料是当前极大的兴趣，因为它们可以表现出非平凡的拓扑介导的超导相。虽然已经有许多关于在各种拓扑材料中的压力调谐或化学掺杂诱导的超导性的报道，但是在具有化学计量组成的拓扑系统中的本征环境压力超导性的例子很少。在这里，我们报告说，纯金属间化合物CaSn 3不仅具有拓扑费米子特性，但也有超导相在1.178 K下的环境压力。通过对该材料的de Haas-van Alphen（dHvA）量子振荡研究，揭示了该材料的拓扑费米子性质，包括在回旋运动中积累的准粒子质量和非平凡Berry相.虽然CaSn_3在4.2K下是超导的，但我们的研究表明，在4.2K下的超导是由退化表面上的Sn引起的非本征超导，而其本征体超导转变发生在1.178K。这些发现使CaSn 3成为探索新的奇异态的一个有希望的候选者，这些奇异态是由非平凡能带拓扑和超导性之间的相互作用产生的，例如拓扑超导性
2018-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Tunable Topological Superconductivity by Fully Compensated Ferrimagnets
提出基于全补偿亚铁磁体的异质结构平台，利用电场和Néel矢量在无外加磁场下实现多维可调谐拓扑超导性及Majorana模式，规避了磁化系统中的超导相干性权衡。
2025-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Anomalous Floquet Chiral Topological Superconductivity in a Topological Insulator Sandwich Structure
我们证明了Floquet手征拓扑超导性在磁性拓扑绝缘体-超导体三明治结构的约瑟夫森结中自然产生。约瑟夫森相位调制与施加的偏置电压在整个结驱动系统到反常Floquet手征拓扑超导体托管手征马约拉纳边缘模式的准能谱，与散装Floquet带进行零陈数。偏置电压作为一个调谐参数，使新的动力学拓扑量子相变驱动系统到无数的异国情调的马约拉纳携带Floquet拓扑超导相。我们的理论建立了一个新的范式实现Floquet手征拓扑超导性的固态系统，这应该是实验上直接访问。
2020-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Prediction of superconductivity and topological aspects in single-layer $β$-Bi$_{2}$Pd
拓扑超导体是近年来发现的一类具有马约拉纳费米子的材料，其特征在于存在于超导能隙中的拓扑非平凡态。超导性和拓扑态的相互作用为在凝聚态系统中实现这种拓扑超导体提供了机会。到目前为止，已经有几种这种形式的单材料拓扑超导体被理论预测和实验证实。本文采用第一性原理计算方法，研究了单层超导体$β$ -Bi $_{2}$ Pd。该单层膜费米能级附近的电子态密度主要由Bi-p和Pd-d轨道控制，形成了一个多类片的双带费米面。软声子带的存在与电子磁化率的协同作用解释了单层$β$ -Bi $_{2}$ Pd的电子-声子超导电性。由于具有中心对称结构，单层$β$ -Bi $_{2}$ Pd在整个布里渊区具有连续的能隙，在一维边界处具有拓扑Dirac-like态。本文的研究结果将使人们对$β$ Pd的一维拓扑超导电性和Majorana束缚态的研究有更高的期望。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ferroelectrically Switchable Chirality in Topological Superconductivity
The University of Hong Kong（香港大学）；Great Bay University（大湾区大学）
通过铁电可切换机制实现手性拓扑超导体，为拓扑超导体的调控和马约拉纳物理研究提供新途径。
2026-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Odd-Parity Pairing and Topological Superconductivity in a Strongly Spin-Orbit Coupled Semiconductor
最近预测了保持时间反演对称性的拓扑超导体的存在，它们有望提供巡回无质量马约拉纳费米子的固态实现和拓扑量子计算的途径。他们的第一个具体例子CuxBi2Se3是去年发现的，但到目前为止，由于缺乏指导原则，对新材料的研究一直受到阻碍。在这里，我们报告的点接触光谱实验表明，低载流子密度超导体Sn_{1-x} In_{x} Te伴随着表面Andreev束缚态，与理论分析的帮助下，奇宇称配对和拓扑超导性的证据。目前和以前在Sn_{1-x} In_{x} Te和CuxBi 2 Se 3中发现的拓扑超导电性表明，强自旋轨道耦合所支持的奇宇称配对是实现拓扑超导电性的常见潜在机制。
2012-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Topological superconductivity in a van der Waals heterostructure
设计者方法已经成为一种新的范式，在访问新的量子相的物质。此外，实现诸如拓扑绝缘体、超导体和量子自旋液体等奇异状态常常对任何单一材料提出挑战性甚至矛盾的要求。例如，目前还不清楚拓扑超导性是否存在于任何自然产生的材料中，拓扑超导性被认为是拓扑量子计算的关键成分。这个问题可以通过使用结合不同材料的设计师异质结构来规避，其中所需的物理特性来自不同组件之间的工程相互作用。在这里，我们采用设计师的方法来证明两个重大突破-制造的范德华（vdW）异质结构相结合的二维铁磁性与超导性和观察的二维拓扑超导性。我们使用分子束外延（MBE）生长二维岛的铁磁三溴化铬（CrBr $_3$）超导二硒化铌（NbSe $_2$）和显示的签名的一维马约拉纳边缘模式使用低温扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）。所制造的二维vdW异质结构提供了一个高质量的可控平台，可以集成在利用拓扑超导性的器件结构。最后，分层异质结构可以很容易地通过各种各样的外部刺激，潜在地允许通过电气，机械，化学或光学手段的2D拓扑超导性的外部控制。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Pressure-induced Superconductivity in Zintl Topological Insulator SrIn2As2
本研究通过ARPES实验证实SrIn2As2为强拓扑绝缘体，并发现压力可诱导其出现超导电性，为拓扑与超导关系提供关键见解。
2023-07-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Fermi-surface diagnosis for topological superconductivity with $s$-wave-like pairing symmetries
Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）；Kavli Institute for Theoretical Sciences, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论科学卡弗里研究所）；RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), RIKEN（理研跨学科理论与数学科学中心(iTHEMS)）
本文推导了时间反演对称超导体中具有$s$波类配对对称性的拓扑相的费米面公式，仅利用配对符号和费米速度即可诊断拓扑超导性，为第一性原理预测提供了基础。
2025-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Layer-Locked Chiral Topological Superconductivity
Sun Yat-sen University（中山大学）
本研究揭示了实现层锁定拓扑相的通用机制，在非对称双层反铁磁系统中实现了层锁定手性拓扑超导性，确定了三种栅极可调拓扑相，并建立了相关拓扑量与物理响应的对应关系。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
