Continuum Theory of Edge States of Topological Insulators: Variational Principle and Boundary Conditions
我们发展了一个连续介质理论来模拟一般的四带时间反演不变的电子系统的边界的低能激发。我们提出了一个变分能量泛函的波函数，使我们能够推导出自然的边界条件，有效的这样的系统。我们的配方是特别适合于开发一个连续理论的保护边缘/表面的拓扑绝缘体的激发在二维和三维。通过与Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）哈密顿量模拟的拓扑绝缘体带的紧束缚计算的详细比较，我们表明自然边界条件下的连续介质理论提供了一个合适的低能物理描述.作为一个自旋，我们发现，在一定的参数制度，在有限宽度的拓扑绝缘体带由于边缘状态从相对的边缘杂交产生的间隙，依赖于非单调的带宽，并可以几乎消失在某些“魔术宽度”。
2012-02-17 cond-mat.mes-hall
Edge states in a non-Hermitian topological crystalline insulator
拓扑系统中厄米性的破缺引起了一些有趣的现象，如例外拓扑和非厄米趋肤效应。在这项工作中，我们研究了一个非厄米拓扑晶体绝缘体坐在凯库勒调制的蜂窝晶格平衡的增益和损失。我们发现，gaplessness的拓扑边缘状态在非厄米特系统是不敏感的边缘几何形状下的增益和损失的强度适中，不像厄米特拓扑晶体绝缘体的情况下，依赖于边缘几何形状至关重要。我们专注于两种类型的增益和损耗配置，这是$PT$对称和$PT$ -不对称，分别。对于$PT$对称组态，厄米分子锯齿形带中拓扑边态的狄拉克点分裂成一对例外点。在厄米扶手椅终止带的边缘间隙消失和狄拉克点的形式，只要适度的增益和损耗是诱导。对于$PT$ -非对称结构，厄米扶手椅终止带的边态和体态的带隙同时闭合。
2022-02-02 cond-mat.mes-hall
Fabry-Pérot resonant vortices and magnetoconductance in topological insulator constrictions with magnetic barriers
二维时间反演拓扑绝缘体的边缘态由于没有背散射而在宽带上支持完美的螺旋电导。在这里，我们研究的拓扑绝缘体纳米带的输运性质的变化，通过引入收缩沿带。这种设置允许边缘状态杂交，导致收缩末端的反射。我们发现，沿着一个边缘运行的电子状态可以沿着相对的边缘反射回来多次，从而在具有明确定义的电导峰的收缩内产生法布里-珀罗共振涡旋。我们表明，磁势垒允许一个操纵这些峰，并获得显着的变化，系统自旋分辨的磁导。
2021-05-14 cond-mat.mes-hall
Robust Majorana bound states in magnetic topological insulator nanoribbons with fragile chiral edge channels
该研究模拟约100 nm宽、带超导覆盖层的磁性拓扑绝缘体纳米带中的无序效应，证明 Majorana 束缚态比脆弱的弹道手性边缘通道更抗无序。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall
Graphene nanosystems and low-dimensional Chern-Simons topological insulators
石墨烯纳米载体是$(1+1)$ Chern-Simons拓扑绝缘体的良好候选者，因为它服从粒子-空穴对称性。我们表明，在一个有限的半导体扶手椅带，它有两个锯齿形的边缘和两个扶手椅的边缘，一个$(1+1)$陈-西蒙斯拓扑绝缘体确实是实现扶手椅边缘的长度相比，锯齿形的边缘变得更大。但在具有赝能隙的扶手椅型金属带中只形成准拓扑绝缘体。在这样的系统中，锯齿形边缘就像畴壁，通过它极化从$0$变为$e/2$，形成二分之一的部分电荷。当锯齿形边缘和扶手椅边缘的长度相当时，实现了矩形石墨烯片（RGS），其也具有粒子-孔对称性。我们证明了它是一个$(0+1)$ Chern-Simons拓扑绝缘体。我们发现，RGS的态的循环Berry相位被量子化为$π$或$0$（mod $2π$），并且粒子-空穴共轭态的Berry相位彼此相等.通过应用Atiyah-Singer指数定理的矩形带和RGS，我们发现，近零能量端态的数量的下限近似成正比的锯齿形边缘的长度。然而，由于有效质量近似之外的影响，这个指数定理有一个修正。
2015-11-03 cond-mat.mes-hall
Absence of Edge States in The Valley Chern Insulator in Moiré Graphene
我们研究了单层和双层石墨烯扭曲片的边缘谱，在这种情况下，连续模型预测了一个谷陈绝缘体-一种绝缘状态，其中每个谷的被占据的莫尔迷你带具有净陈数，但两个谷一起没有净陈数，如时间反演对称所要求的。在一个简单的图片中，这样的状态可能被期望具有手性谷极化反向传播边缘状态。我们提出的结果从严格对角化的紧束缚模型的相称结构的带状几何。我们发现，无论是单层和双层莫尔条纹强大的边缘模式一般都不存在。我们把这种缺乏边缘模式的事实，即边缘诱导谷混合。此外，即使在大体积中，陈谷绝缘体和普通绝缘体之间的明显区别也需要精确的$C_3$对称性。
2022-08-18 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Edge States in Topological Insulator Nanoribbons
我们提出了一个微观理论的手征一维电子气系统的侧壁上的磁性掺杂的Bi $_2$ Se $_3$ -家庭拓扑绝缘体纳米带的量子反常霍尔效应（QAHE）制度。我们的理论是基于一个简单的连续模型的侧壁状态，其参数提取详细的带状和薄膜几何紧束缚模型计算。与半导体量子阱中的量子霍尔效应的常见情况相反，微观手性通道的数量简单而系统地取决于带的厚度和表面态间隙内费米能级的位置。我们用我们的理论来解释最近的运输实验，表现出非零的纵向电阻的样品准确量化霍尔电导。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall
Ground state of graphite ribbons with zigzag edges
研究了相互作用对锯齿形纳米石墨带基态的影响。在平均场近似下，我们发现有两种可能的相：超导（SC）相和激子绝缘体（EI）。这两个阶段由一阶转变点分开。在考虑到平均场解附近的低涨落后，SC相变为具有一个无带隙电荷模式的自旋液相。另一方面，EI相中的所有激发，特别是自旋激发，都是带隙的。
2002-12-10 cond-mat.mes-hall
Topological gap states of semiconducting armchair graphene ribbons
在半导体扶手椅型石墨烯带中，手性晶格变形可以诱导具有相反能量的拓扑能隙态对。在形变势的临界值附近，这些扭结态和反扭结态几乎退化为零能量，并具有分数电荷的一半。这样的半导体扶手椅带代表了一个一维的拓扑绝缘体，其端态能量几乎为零。使用数据崩溃的数值结果，我们发现，扭结的形状显示出异常的幂律依赖于局部晶格变形的宽度。我们建议，这些间隙状态可以探测在光学测量。然而，具有由多电子相互作用引起的间隙的“金属”扶手椅型石墨烯带没有间隙状态，并且不是拓扑绝缘体。
2015-05-31 cond-mat.mes-hall hep-th
Spontaneous persistent currents in magnetically ordered graphene ribbons
我们提出了一种新的无耗散持续电荷电流机制。二维拓扑绝缘体在它们的边缘保持无耗散的自旋电流，使得对于给定的自旋取向，净电荷电流流动，其被相反自旋的逆流精确地补偿。在这里，我们表明，铁磁秩序的边缘升级到持久的电荷电流的自旋电流，没有施加的领域。为此，我们研究了具有自旋轨道耦合的相互作用的石墨烯锯齿带。我们发现三个电子相位的磁性边缘，携带电流达到0.4nA，相当于金属环中的持续电流，在石墨烯中的小自旋轨道耦合。相之一是谷半金属。
2010-03-29 cond-mat.mes-hall
Edge modes in zigzag and armchair ribbons of monolayer MoS$_2$
我们探索的电子结构，轨道特性和拓扑方面的单层MoS $_2$纳米粒子使用紧束缚（TB）和低能量（${\bm k}\cdot{\bm p} $）模型。我们在单层MoS $_2$的Z字形带中得到了一个中间带隙边缘模，它可以追溯到体能带结构的拓扑性质。单层MoS $_2$可以被认为是谷霍尔绝缘体。扶手椅边缘处的边界条件混合了边缘上的谷，并且在边缘模式中诱导了间隙。价带中的自旋-轨道耦合降低了体态的杂化。
2016-10-29 cond-mat.mes-hall
Slow quenches in two-dimensional time-reversal symmetric Z2 topological insulators
研究了Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）模型在不同拓扑区域间慢猝灭时的拓扑性质和输运。由于在猝灭过程中带隙的闭合，系统最终处于激发态。对于由保持BHZ模型中存在的对称性（时间反演、反转和自旋投影守恒）的哈密顿量控制的猝灭，$\mathbb{Z}_2$不变量保持等于在初始状态下评估的不变量。体自旋霍尔电导率确实发生了变化，其时间平均值接近最终哈密顿量的基态。偏离基态自旋霍尔电导率作为淬火时间的函数遵循Kibble-Zurek标度。我们还考虑了时间反演对称性的破缺，这恢复了体不变量与失超后输运性质之间的对应关系。
2018-12-28 cond-mat.mes-hall
From adiabatic to non-adiabatic pumping in graphene nanoribbons
描述了通过附着于储层的石墨烯带的非平衡双参数泵浦输运。紧束缚模型求解使用Keldysh形式主义，绝热和非绝热制度之间的交叉进行了研究。抽运直流电流通过扶手椅带显示在二维系统中常见的属性。锯齿形带中宽度依赖的直流电流，揭示了类似于二维拓扑绝缘体中的边缘状态，在绝热状态下对泵浦输运没有贡献。传播和消逝模式之间的相互作用进行了讨论。
2012-03-18 cond-mat.mes-hall
Robust and fragile Majorana bound states in proximitized topological insulator nanoribbons
拓扑绝缘体（TI）纳米带具有邻近诱导超导电性，是制备Majorana束缚态（MBS）的一个很有前途的平台。在这项工作中，我们考虑了一个详细的建模方法与超导体通过其顶面，这会导致一个超导能隙在其表面态谱中的TI nanoriginal接触。该系统显示了丰富的相图，具有不同数量的端部局部MBS作为化学势和磁通量的函数，穿透带的截面。考虑到静电无序，这些MBS可以是坚固的或脆弱的。我们模拟隧道光谱设置，以探测不同的拓扑相的顶部接近TI纳米带。我们的模拟结果表明，一个top-proximitized TI nanoriginal是理想的适合于实现完全带隙拓扑超导，特别是当费米能级被钉扎在狄拉克点附近。在这种情况下，该设置产生一对MBS，在邻近带的相对端处很好地分离，这产生了鲁棒的量化零偏置电导峰。
2023-02-22 cond-mat.mes-hall
Andreev reflection in two-dimensional topological insulators with either conserved or broken time-reversal symmetry
本文研究了二维超导异质结中的Andreev反射，该异质结由超导体与具有或破坏时间反演对称性的拓扑绝缘体带接触而形成。这两类拓扑绝缘体都表现出完美的Andreev反射，这对无序是鲁棒的。这被分配给拓扑保护的边缘状态。在时间反演对称的情况下，我们表明，掺杂的磁性杂质抑制一个Andreev通道的带状边缘之一，而没有这样的抑制被认为是在对称性破缺的情况。基于这一观察，我们建议一个桌面传输实验能够区分这两种类型的拓扑绝缘体，它不涉及直接测量的材料能带结构。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Floquet Spectrum and Transport Through an Irradiated Graphene Ribbon
石墨烯经受空间均匀的圆极化电场支持具有类似于拓扑绝缘体的性质的Floquet光谱，包括与体能带和载流边缘状态相关联的非零Chern数。然而，这个系统的输运性质是复杂的Floquet状态的非平衡职业。我们解决这个问题，考虑运输在一个两端带状几何形状的引线具有明确的化学势，与辐射中心散射区域。我们证明了存在的边缘状态，这对于无限大的质量边界条件可能与只有一个两个山谷。在低频率下，零能量附近的体DC电导率被示出由一系列具有非常窄的反交叉的状态主导，导致超扩散行为。对于很长的丝带，弹道制度出现在边缘状态运输占主导地位。
2011-06-01 cond-mat.mes-hall
Persistent currents in a graphene ring with armchair edges
已知具有扶手椅边缘的石墨烯纳米带不具有边缘状态。然而，如果纳米带处于量子自旋霍尔（QSH）态，则必须存在螺旋边缘态。通过将石墨烯带折叠成环状并用磁通量穿线，我们研究了紧束缚极限下的持续电荷流和自旋流。结果发现，对于宽的带，边缘自旋电流接近一个有限值的环的半径无关。对于窄的带，边缘态之间的边间耦合可以打开狄拉克能隙，并减少总的持续电流。此外，通过增强Rashba耦合，我们发现，持续的自旋电流逐渐减少到零，在一个临界值，超过该石墨烯不再是一个QSH绝缘体。
2012-05-24 cond-mat.mes-hall
Light-induced switch based on edge modes in irradiated thin topological insulators
本文研究高频圆偏振光辐照下薄拓扑绝缘体纳米带的输运性质，利用赝自旋边缘模式对光偏振的依赖实现光致电子开关，并进一步提出基于质量项工程的多种纳米结开关设计。
2022-10-12 cond-mat.mes-hall
Non-Hermitian Floquet second order topological insulators in periodically quenched lattices
高阶拓扑相的特征在于位于系统的角或铰链处的受保护状态。通过对具有平衡增益和损耗的二维晶格施加时间周期性猝灭，我们得到了丰富的非厄米Floquet二阶拓扑绝缘相。每个相位的特征在于由一对整数拓扑不变量，预测的Floquet角模的数量在零和$π$准能量。我们建立了该模型的拓扑相图，发现在不同的Floquet二阶拓扑相之间存在一系列非厄米性诱导的相变。我们进一步将平均手征位移推广到二维非厄米特系统，并利用它动态地提取我们模型的拓扑不变量。因此，这项工作将高阶拓扑物质的研究扩展到更一般的非平衡环境，其中Floquet工程和非厄米性之间的相互作用产生了迷人的新阶段。
2020-09-18 cond-mat.mes-hall
Giant magnetoresistance in ultra-small Graphene based devices
通过计算跨越桥接两个金属石墨烯电极的有限之字形石墨烯带的自旋极化电子输运，我们证明，作为原理证明，具有100%磁阻的设备可以完全由碳制成。在基态，一个短的锯齿形带是一个反铁磁绝缘体，当连接两个金属电极时，它充当抑制电导的隧道势垒。磁场的应用使带状物变成铁磁性和导电性，从而显著增加电极之间的电流。我们预测在液氮温度和10特斯拉或在液氦温度和300高斯在这个系统中的大的磁阻。
2008-11-24 cond-mat.mes-hall
The superconductor insulator transition in systems of ultrasmall grains
本文测量了晶粒直径为40- 80 μ m的急冷凝聚颗粒Pb膜的输运特性。这些膜显示出从绝缘体到超导体的行为的交叉作为层的标称厚度的增加。这种转变与过去报道的淬火冷凝系统中所见的性质不同，在淬火冷凝系统中，膜是均匀的或颗粒状的，晶粒尺寸为200 μ m。我们讨论这些转变的可能的物理机制。
2001-02-05 cond-mat.mes-hall
Tracing the nonequilibrium topological state of Chern insulators
陈氏绝缘体表现出迷人的性质，起源于由陈氏数表征的拓扑非平凡态。然而，如果系统在拓扑不同的相之间淬火，这些性质如何变化还没有被系统地探索。本文研究了二维拓扑绝缘子的原型质量Dirac模型的猝灭动力学。我们考虑无耗散动力学和电子-声子相互作用的影响，并询问瞬态动力学和非平衡稳态如何影响简单的观测。具体地说，我们讨论了随时间变化的霍尔效应和二向色性的光激发概率之间的左，右圆偏振光。我们提出了基于这些观测量的优化方案，它可以揭示淬火系统的拓扑状态的演变。
2017-06-30 cond-mat.mes-hall
Quantum quenches in a pseudo-Hermitian Chern insulator
我们提出用量子猝灭动力学方法来揭示赝厄米陈氏绝缘体的拓扑结构。在q-变形的Pauli矩阵的基础上定义了伪Hermitian Chern绝缘体的Bloch哈密顿量，这与变形代数的表示有关。我们展示了赝厄米相的体-面对偶性，并进一步建立了静态能带拓扑和猝灭动力学之间的具体关系。结果也被推广到一个完全非平衡的情况下，postquench演变是由Floquet伪厄米哈密顿。此外，我们提出了一个可能的方案来实现看似具有挑战性的模型在双层晶格和检测的动力学与双淬火协议。
2023-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Topological Proximity Effects in Graphene Nanoribbon Heterostructures
拓扑绝缘体（TI）是一种在其与普通绝缘体的界面上具有强手性导电态的块状绝缘体。近年来，人们对TI基异质结构进行了大量的研究，其中传统的邻近效应引起了许多奇异的物理现象。在这里，我们建立了潜在的存在“拓扑邻近效应”的拓扑石墨烯纳米颗粒（GNR）和正常的GNR的接口。具体而言，我们表明，拓扑边缘状态的位置表现出多功能的可调性作为界面取向的函数，以及在正常GNR的界面耦合和自旋轨道耦合的强度。对于锯齿形和有胡须的GNR，拓扑边缘状态可以被调整为在正常带的界面或外边缘处。对于扶手椅型GNR，拓扑边缘状态的潜在位置可以进一步丰富为在正常带的边缘处或正常带内、在界面处或潜入拓扑GNR中。我们还讨论了潜在的实验实现预测的拓扑邻近效应，这可能为整合TI和石墨烯在未来器件应用中的突出功能铺平道路。
2013-12-26 cond-mat.mes-hall
Quench dynamics of Hopf insulators
霍普夫绝缘体是一种奇异的拓扑状态，不属于基于离散对称性的标准十重分类。它的拓扑结构被一个整数不变量所捕获，该不变量描述了三维动量空间中哈密顿量的连接结构。本文研究了Hopf绝缘体在突然失超时的量子动力学行为，发现失超动力学行为具有$\mathbb{Z}_2$不变量$ν$的特征，揭示了量子失超与静态能带拓扑之间的相互作用.利用环酉算子构造了$\mathbb{Z}_2$拓扑不变量，并证明了$ν$通过$ν=(\mathcal{L}-\mathcal{L}_0)\bmod 2$将熄灭前后的Hopf不变量联系起来.动力学不变量的$\mathbb{Z}_2$性质与二维Chern绝缘体失超动力学的$\mathbb{Z}$不变量形成鲜明对比。非平凡的动力学拓扑进一步归因于出现的$π$ -缺陷的相位带的环幺正。这些$π$ -缺陷通常是动量-时间空间中的闭合曲线，例如，作为携带霍普夫电荷的节环。
2020-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Numerical analysis of surface and edge states in slabs, stripes, rods and surface steps of topological insulators
通过数值求解拓扑绝缘体的有效连续模型，其参数与拓扑绝缘体Bi 2 Se 3的能带结构相对应，分析了各种几何构型下可能出现的一维态.无质量狄拉克费米子存在于薄带的边缘，薄带的表面不仅沿范德华能隙取向，而且沿垂直方向取向。具有表面台阶的厚杆和厚板在表面上具有局部化的大量模式。我们认为，模式是大量的，它们的起源是由于相邻面的狄拉克点能量的差异。证明了在大矩形棒和表面台阶的边缘附近没有一维态。
2018-10-11 cond-mat.mes-hall
Topological quantum quench dynamics carrying arbitrary Hopf and second-Chern numbers
量子猝灭是由幺正演化控制的非平衡动力学。我们提出了一个两带模型，其淬火动力学的特点是属于同伦群$π_{3}(S^{2})=\mathbb{Z}$的任意霍普夫数。当我们将一个系统从一个具有陈数$C_{i}\in π_{2}(S^{2})=\mathbb{Z}$的绝缘体猝灭到另一个具有陈数$C_{f} $的绝缘体时，哈密顿向量的原像形成具有霍普夫数$C_{f}-C_{i}$的链。我们还研究了带有任意第二陈数$N\in π_{4}(S^{4})=\mathbb{Z}$的四带模型的量子猝灭动力学，它可以通过猝灭具有三维缠绕数$N\in π_{3}(S^{3})=\mathbb{Z}$的三维拓扑绝缘体来实现.
2018-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Symmetry driven spin anisotropic magnetotransport in quantum spin Hall insulator WTe2 1T
本文通过比较单层 1T WTe2 的 x、y 边缘纳米带磁输运，证明非简单对称性导致边缘态自旋劈裂的方向各向异性，并保护 ΓX 方向自旋简并。
2025-07-24 cond-mat.mes-hall
Loop unitary and phase band topological invariant in generic multi-band Chern insulators
School of Physics, Henan Normal University（河南师范大学物理学院）；School of Physics and Electronics, Hunan University（湖南大学物理与微电子科学学院）
研究多带陈绝缘体中环单元和相带拓扑不变量的通用性，通过相变动力学推导出陈数差值，并提出基于相和投影算符的泛化表达式。
2024-10-11 cond-mat.mes-hall hep-lat
Winding up by a quench: Insulator to superfluid phase transition in a ring of BECs
研究了周期光晶格中从莫特绝缘体到超流的相变。Kibble-Zurek机制通过BEC相的随机行走预测绕组数的建立，步长缩放作为过渡速率的三次方根。我们证实了这一点，并证明，这种缩放占净绕组数后的过渡。
2008-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Dynamics of edge current in a linearly quenched Haldane model
在有限时间的量子猝灭的Halfton模型中，陈数决定了整体的拓扑结构保持不变，只要动力学是幺正的。尽管如此，相应的边界属性，边缘电流，显示有趣的动态。对于突然和绝热淬火的情况下，淬火后的边缘电流是唯一的初始和最终的哈密顿量，分别确定。然而，对于一个有限时间（$τ$）线性淬火在Half纳米带中，我们表明，边缘电流从突然到绝热极限的演变是不单调的$τ$，并有一个转折点，在一个特征的时间尺度$τ=τ_c$。对于小的$τ$，激发态导致在两个边缘的边缘电流中的巨大的单向浪涌。另一方面，在大$τ$的极限下，边缘电流饱和到其预期的平衡基态值。这两个极限之间的竞争导致观察到的非单调行为。有趣的是，$τ_c$似乎只依赖于塞门诺夫质量和Halfenon通量。类似的动态边缘电流也预计在其他系统的拓扑相位。
2018-01-22 cond-mat.mes-hall
Quench from Mott Insulator to Superfluid
我们研究了玻色-哈伯德模型中最近邻隧穿速率的线性斜坡驱动系统从莫特绝缘体态进入超流相。我们采用截断Wigner近似来模拟一维、二维和三维均匀系统的线性猝灭，以及三维谐波阱中的线性猝灭。在所有这些设置中，激发能像猝灭时间的三分之一根那样衰减。-1/3标度来自脉冲绝热近似-Kibble-Zurek机制的变体-描述当系统开始跟上增加的隧穿速率时从非绝热到绝热演化的交叉。
2012-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Zitterbewegung and bulk-edge Landau-Zener tunneling in topological insulators
本文研究了二维拓扑绝缘体中的弹道zitterbewegung动力学和边缘态与体态之间的Landau-Zener隧穿。在散装，我们使用的埃克塞特定理表明，一个外部的平面内电场不仅漂移的包纵向，但也引起了横向有限侧跳平凡和拓扑制度。对于宽度为$W$的有限带，我们表明，当大的$W$与$W^{-3/2}$的电场诱导耦合衰减时，体态和边缘态之间的朗道-齐纳隧穿消失。这一点可以通过将含时薛定谔方程扩展到休斯顿态来证明。因此，我们不能像Phys.Rev.B87，161115（2013）中提出的那样，将量子自旋霍尔态描绘为从zitterbewegung体轨迹“泄漏”到边缘态中产生的。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall
Quenching in Chern insulators with satellite Dirac points: The fate of edge states
我们执行一个突然淬火的Halcantine模型与远程相互作用，更具体地概括到下一个最近的邻居跳跃，在我们的工作中被称为$N3$模型。这样的模型具有各向同性和多个各向异性（卫星）狄拉克点，导致丰富的拓扑相图组成的相位具有较高的陈数（$C$）。这种无限系统的拓扑和非拓扑相之间的淬火探测各向异性狄拉克点的存在对拓扑系统的非平衡响应的影响。有趣的是，陈数保持相同的淬火前和淬火后的两个方案，即使当淬火的系统是在两个不同的拓扑阶段之间进行。然而，对于有限系统，当系统被猝灭到非拓扑相时，尽管相应的周期缠绕系统的Chern数保持不变，但初始边缘电流渐近衰减到零;值得注意的是，当哈密顿量从$|C|=2$相猝灭到非相时，在拓扑相位中，与内部通道相关联的边缘电流以比外部通道更快的速率衰减，类似于系统在结束于相位$C=0$之前通过具有$|C|=1$的相位的情况。
2017-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Controlled MOCVD growth of Bi2Se3 topological insulator nanoribbons
拓扑绝缘体是一类支持拓扑保护电子表面态的新材料。表面态在低耗散电子器件中的潜在应用促使人们努力创造具有大的表面体积比和高度控制的化学计量的纳米尺度样品。在Bi 2Se 3中的Se空位引起体导电，这掩盖了表面态的输运性质。因此，我们开发了一种新的路线，用于合成拓扑绝缘体纳米结构，使用金属有机化学气相沉积（MOCVD）。MOCVD允许在生长期间控制Se/Bi通量比。与合理的增长的目的，我们改变的Se/Bi流量比，生长时间，和衬底温度，并观察形态的变化，这表明在其中nanoriginates形成是有限的Bi前体质量流的生长制度。Bi 2Se 3纳米结构的MOCVD生长通过不同的生长机制发生，该生长机制由纳米线基部的金纳米颗粒成核。通过调节反应条件，我们得到了长达10微米的单晶带或薄的微米级片晶。
2012-06-14 cond-mat.mes-hall
Stability of dynamical quantum phase transitions in quenched topological insulators: From multiband to disordered systems
动态量子相变（DQPT）表示在平衡时热相变的非平衡量子时间演化中的对应物，其中实时变得类似于诸如温度的控制参数。在猝灭量子系统中，最近的理论和实验都证明了DQPT的发生与拓扑性质的变化密切相关。在这里，我们有助于拓宽拓扑结构和DQPT多轨道和无序系统之间的这种关系的系统的理解。具体来说，我们提供了一个详细的遍历性分析，在所有的空间维度的DQPT的标准，并构建基本的反例DQPT的发生在多带拓扑绝缘体模型。作为一个数值案例研究，说明我们的结果，我们报告微观模拟的淬火动力学的哈珀-霍夫施塔特模型。此外，逐渐从多带系统到无序系统，我们通过增加（超）单位胞来接近随机无序，在该单位胞内随机扰动绝热地打开。这导致了一个有趣的顺序限制的问题，我们解决了大量的数值计算淬火一维拓扑绝缘体和超导体的无序。
2019-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Topology and entanglement in quench dynamics
我们用同伦群对猝灭动力学的拓扑进行了分类。给出了一维、二维和三维情况下后猝灭序参量的拓扑不变量与静态哈密顿量的拓扑不变量之间的关系。在猝灭后态的纠缠谱中发现了中间能隙态，揭示了它的拓扑性质。当一个平凡的量子态突然猝灭到一个陈绝缘体上时，纠缠谱中的中隙态形成环。这些环类似于霍普夫绝缘体中的边界费米环。最后，我们证明了3+1维中的后猝灭态可以用第二陈数来刻画。纠缠谱中狄拉克锥的数目等于第二陈数。
2018-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Topological insulating phases from two-dimensional nodal loop semimetals
从二维节环半金属的极小模型出发，研究了手征质量间隙项的影响。由此产生的狄拉克环反常霍尔绝缘体的陈数是环上的质量间隙项的相绕组数。我们提供了简单的晶格模型，分析了拓扑相位和推广以前的指数表征拓扑转变。狄拉克环反常霍尔和量子自旋霍尔绝缘体的磁场的矢量势的响应也研究了在弱场和强场制度，以及在带状几何的边缘状态。
2016-08-15 cond-mat.mes-hall
Ultra-thin Topological Insulator Bi2Se3 Nanoribbons Exfoliated by Atomic Force Microscopy
超薄拓扑绝缘体纳米结构是一种具有顶面态和底面态耦合的结构，具有重要的理论意义和实用价值。由于相邻的五重层（QL）之间的弱范德华相互作用，层状硒化铋（Bi 2Se 3），具有大的体隙的单Dirac锥拓扑绝缘体，可以剥离到几个QL。在本文中，我们报告的第一个控制的机械剥离的Bi 2Se 3纳米带（> 50量子点）的原子力显微镜（AFM）尖下降到一个单一的量子点。利用微波阻抗显微镜测量了这种超薄纳米带的局部电导率，发现1~2个量子点和4~5个量子点的薄层电阻有很大的差别。在剥离的（\leq 5 QLs）Bi 2Se 3器件上进行的传输测量显示电阻的非金属温度依赖性，与在厚（> 50 QLs）带中看到的金属行为形成鲜明对比。这些AFM剥离的薄纳米带提供了有趣的候选人研究从量子自旋霍尔表面的边缘状态的过渡。
2010-07-08 cond-mat.mes-hall
Mirror-symmetry-protected dynamical quantum phase transitions in topological crystalline insulators
动态量子相变（DQPT）是拓扑系统中量子猝灭动力学的拓扑特征。本文研究了镜像对称拓扑相量子猝灭中的Loschirp振幅和DQPT。基于镜像对称绝缘体的拓扑分类，我们表明镜像对称性产生了双稳态保护的DQPT。如果镜像对称存在，拓扑鲁棒DQPT可以发生在量子猝灭，即使在高维时间反演不变系统。然后，我们还表明，在具有镜像对称性的二维手性对称系统中，在猝灭过程中会发生双量子点保护。对称性保护的DQPT可以很容易地通过降低的速率函数来捕获。此外，我们还引入了镜像对称保护DQPT的动力学拓扑序参量。最后，我们证明了DQPT使用晶格模型的时间反转不变的拓扑晶体绝缘体和高阶拓扑绝缘体。
2021-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Topological Anderson insulator phenomena
我们研究了无序诱导量子化电导的性质，即，HgTe/CdTe半导体量子阱中诱导的拓扑安德森绝缘体（TAI）现象。利用紧束缚哈密顿量，数值研究了几种不同体系中存在反常霍尔效应时的无序效应。研究发现，在考虑二次修正$k^2σ_z$且保持电子-空穴对称性的修正Dirac模型中，TAI现象同样存在.它也发生在石墨烯系统与次近邻耦合和交错的亚晶格势。二维带状和二维圆柱体的局部化长度之间的比较清楚地揭示了这种现象的拓扑性质。此外，通过对能或不能产生TAI现象的反常量子Hall系统中局域电流密度的分析，揭示了TAI现象的本质：体态被彻底杀死，只有健壮的边缘态在适度的无序中存活。当边缘态足够健壮，可以抵抗可以完全杀死体态的强无序时，TAI现象就会出现。
2011-09-12 cond-mat.mes-hall
Out of equilibrium higher-order topological insulator: Floquet engineering and quench dynamics
高阶拓扑HOT态，在低维边界上，如铰链和角，承载拓扑保护模式，最近扩展了静态拓扑相的领域。本文证明了利用离散四重（$C_4$）和时间反演（${\mathcal T}$）对称性破缺Dirac质量微扰周期性地踢量子自旋霍尔绝缘体（QSHI），实现二维\emph{Floquet}二阶拓扑绝缘体的可能性，该绝缘体具有角定域零准能模和量子化Floquet四极矩$Q^{\rm Flq}_{xy}=0.5$.此外，我们表明，$Q^{\rm Flq}_{xy}$成为独立的起源的选择，作为系统接近热力学极限。我们还分析了当$C_4$和${\mathcal T}$对称性破缺微扰被关闭时，角模突然猝灭后的动力学行为，发现相应的生存概率在长时间内呈现出完全、部分和不复活的周期性现象，编码了角模在QSHI中的特征。我们的协议是足够普遍的，以探索在绝缘体和无间隙系统的动态热阶段的领土。
2020-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Fast and slow edges in bilayer graphene nanoribbons: Tuning the transition from band- to Mott-insulator
我们发现，门控双层石墨烯锯齿形带具有快速和缓慢的边缘，其特征在于边缘状态的速度不同，由于不可忽略的下一个最近邻跳跃元素。通过玻色化和重整化群方法，我们发现慢边可以获得一个相当大的相互作用诱导的带隙，这是通过一个外部栅极电压V_{g}可调。与体材料中的栅感应能隙不同，相互作用感应能隙非单调地依赖于在位电势V。
2010-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Hall to Insulator Transition in the Bilayer Quantum Hall Ferromagnet
我们描述了双层量子霍尔铁磁体在填充分数$ν= 1$下的一个新相变。在静态无序（由周期势模型）的存在下，玻色子$S=1/2$自旋子可以经历超流-绝缘体转变，同时保持铁磁有序。莫特绝缘相有一个出射的U（1）光子，跃迁是在这个光子的希格斯相和库仑相之间。电荷和逆流电导率的物理后果，并在存在淬火无序的层间隧穿电导进行了讨论。
2008-08-27 cond-mat.mes-hall
Hall Response and Edge Current Dynamics in Chern Insulators out of Equilibrium
我们研究了陈氏绝缘体在拓扑和非拓扑相之间量子猝灭后的输运性质。最近的工作表明，这会产生一个激发态，其中陈数在幺正演化下保持不变。然而，这并不意味着其他物理观测值的保存，正如我们在以前的工作中强调的那样。在这里，我们提供了一个分析的霍尔响应量子淬火后，在一个孤立系，与明确的结果为Halflit模型。我们表明，霍尔电导不再与陈数在淬火后的状态，与以前的工作。我们还研究了沿一个方向具有开放边界条件的有限大小系统中的边缘电流的动态。我们发现，晚的时间行为被捕获的广义吉布斯熵，经过多次遍历的样本。我们讨论了一般的开边界条件和禁闭势的影响。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological quantum control: Edge currents via Floquet depinning of skyrmions in the $ν= 0$ graphene quantum Hall antiferromagnet
我们提出了一个缺陷到边缘的拓扑量子猝灭方案，可以有效地将电荷从缺陷核态注入到感生陈氏绝缘体的手性边缘电流中。系统的初始状态被假定为莫特绝缘体，电子被束缚到被无序钉扎的拓扑缺陷上。我们表明，一个“临界淬火”的陈绝缘体质量的顺序莫特间隙分流电荷从缺陷的边缘，而第二个更强的淬火可以将其困在那里，提高边缘速度，创造一个可控的电流。我们将这一想法应用于石墨烯中$ν= 0$量子霍尔反铁磁体中的skyrmion电荷，其中Chern绝缘体的淬火可以通过用圆偏振光的Floquet驱动来完成。
2020-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Quantum spin/valley Hall effect and topological insulator phase transitions in silicene
我们提出了硅烯中量子自旋和量子谷霍尔效应的理论实现。我们表明，电场和内在的自旋轨道相互作用的组合导致量子相变在电荷中性点。这种从二维拓扑绝缘体到平凡绝缘状态的相变伴随着量子自旋霍尔效应的淬灭和量子谷霍尔效应的发生，提供了一种实验调谐硅烯拓扑状态的工具。与石墨烯和其他传统的拓扑绝缘体相比，硅烯中提出的效应可以通过实验获得。
2012-06-16 cond-mat.mes-hall
Surface quantized anomalous Hall current and magneto-electric effect in magnetically disordered topological insulators
通过数值模拟和标度分析，从理论上研究了拓扑绝缘体表面淬灭磁无序的作用。结果表明，只要费米能级在体带隙内，所有的表面态都是局域的，而横向电导率量子化为$\pm {{e^2} \over {2 h}}$.这极大地促进了Qi { \it et al.}提出的拓扑磁电效应的实现。（Phys. Rev. \textbf{78}，195424（2008）），其中表面磁化方向通过同时施加磁场和电场来控制。
2011-01-28 cond-mat.mes-hall
Resonant edge-state switching in polariton topological insulators
拓扑绝缘体是在其界面处支持单向边缘态的独特器件。由于拓扑保护，这样的边缘状态在存在无序的情况下持续存在，并且在与缺陷相互作用时不经历反向散射。我们表明，尽管拓扑保护和这样的状态在相对的边缘的一个带进行相反的电流的事实，存在一种物理机制，允许共振耦合拓扑激发传播在相对的边缘。这种机制利用系统参数的弱周期性时间调制，并且不影响系统的内部对称性和拓扑结构。我们研究这种机制在截断蜂窝阵列的微腔柱，拓扑绝缘是可能的极化激元下的自旋轨道耦合和塞曼分裂在外部磁场的共同作用。电势的时间调制导致具有相同布洛赫动量但位于相对边缘的拓扑状态之间的周期性切换。开关率被发现增加较窄的带状结构和较大的调制深度，但它是非单调变化的输入边缘状态的布洛赫动量。我们的研究结果提供了一个很有前途的实现耦合器件的拓扑保护状态的基础上。所提出的方案可以用于其他拓扑光子和凝聚态系统，包括Floquet绝缘体和石墨烯。
2018-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.other nlin.PS
In-plane magnetic field driven conductance modulations in topological insulator kinks
本文通过低温磁电导测量和量子输运模拟，揭示了拓扑绝缘体扭结中面内磁场方向对电导的调制作用，并将其归因于轨道效应驱动的拓扑表面态在不同侧面的俘获及相位相干效应。
2024-05-01 cond-mat.mes-hall
The influence of lattice termination on the edge states of the quantum spin Hall insulator monolayer $1T'$-WTe$_2$
研究了样品终止对新型量子自旋霍尔绝缘层单层$1T'$ -WTe $_2$电子性质的影响。为此，我们构建了一个精确的，最小的4-轨道紧束缚模型与自旋轨道耦合的结合，采用密度泛函理论计算，对称性的考虑，并拟合到实验数据。基于这个模型，我们计算了能带和2-终端电导谱的各种带状几何形状与不同的终端，有和没有磁场。由于强的电子-空穴不对称性，我们发现边缘狄拉克点被掩埋在大多数边缘终端的体带。在存在磁场的情况下，当边缘塞曼间隙打开时，间隙边缘狄拉克点导致电导的指数抑制，而当狄拉克点埋在体带中时，电导保持在量化值。最后，我们发现，在边缘终止的混乱彻底改变了这幅图片：一个足够粗糙的边缘的电导均匀抑制体间隙中的所有能量，无论边缘的方向。
2019-06-11 cond-mat.mes-hall
Plasmons in Two-Dimensional Topological Insulators
我们使用无规相位近似分析二维拓扑绝缘体模型中的集体激发。在一个二维扩展的Su-Schrieffer-Heeger模型中，边缘等离子体激元激发与诱导的电荷密度分布定位在系统的边界处被发现在拓扑非平凡的阶段，分散类似于一维体等离子体激元在传统的Su-Schrieffer-Heeger链。对于二维散装集体模式，我们揭示了制度的增强带间波函数的相关性，导致特性硬化和软化的带间和带内体等离子体分支，分别。在二维的Halen-Chern绝缘体模型中，观察到纳米带结构中的手性、单向边缘等离子体激元，其特征在于有效的库仑相互作用截面。在二维Haldron模型中，体集体激发是由不同拓扑相的单粒子能带结构细节引起的。
2021-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic impurities on the surface of a topological insulator
拓扑绝缘体的表面态由2+1维相对论性无质量Dirac方程描述。与石墨烯相反，有奇数个狄拉克点，电子自旋直接耦合到动量。我们发现，磁性杂质打开了一个本地的差距，并抑制了本地的态密度。此外，狄拉克电子态介导磁性杂质之间的RKKY相互作用，该磁性杂质总是铁磁性的，只要化学势位于狄拉克点附近。这些效应可以在STM实验中直接测量。我们还通过重整化群分析研究了淬火无序的情况。
2008-08-16 cond-mat.mes-hall
Tunable electronic properties and electric-field-induced phase transition in phosphorene/graphene heterostructures
单组分体系的缺点，例如，石墨烯的无间隙性质、磷烯缺乏空气稳定性等已经引起人们对期望显示出令人感兴趣的电子和光学性质的堆叠材料的极大关注。利用紧束缚方法和格林函数方法，研究了扶手椅边缘的横向磷烯/石墨烯异质结构的电子性质，这些异质结构可以是半导体/半导体异质结构，也可以是半导体/金属异质结构，其电子性质取决于石墨烯带的宽度.研究发现，该系统是窄禁带的，并且可以通过调节畴的大小来调制禁带宽度。此外，对磷烯带隙随带宽变化的分析表明，在半导体/金属异质结中，磷烯带在费米能级附近不诱导任何电子态，表明磷烯带对电子输运的抑制应归因于空穴的跨界面传输.此外，我们还发现横向电场可以显著地改变异质结构的电子行为，即，异质结构经历超导体-金属相变。此外，调谐横向电场产生了一个有趣的可能性，该系统可以经历从带绝缘体到拓扑绝缘体的拓扑相变。
2020-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
