Nonlinear ac conductivity of one-dimensional Mott insulators
我们讨论了一维绝缘体中低能电荷输运的半经典计算，重点是莫特绝缘体，由于短程相互作用和周期性晶格势的结合，其电荷自由度是带隙的。结合RG和瞬子方法，我们计算了非线性交流电导率，并解释了多光子吸收的结果。我们比较了相互作用系统的半经典计算的结果，微扰，全量子力学计算的多光子吸收在一维带绝缘体，并发现很好的协议时，同时吸收的光子数是大的。
2008-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Berry phase and semiclassical quantization of cyclotron orbits for two dimensional electrons in coupled band models
研究了具有粒子-空穴对称谱的耦合双带模型中二维布洛赫电子回旋轨道的半经典量子化。作为具体的例子，我们研究石墨烯（单层和双层）和氮化硼。主要的重点是波的影响-如贝瑞相位和马斯洛夫指数-发生在半经典量子化的顺序$\hbar$和产生的朗道水平的非平凡的移位。具体来说，我们表明，指数移动出现在朗道水平是相关的拓扑部分的Berry相位-这基本上是一个缠绕数的方向的伪自旋1/2相关的耦合带-获得的电子在回旋加速器轨道，而不是完整的Berry相位，如通常所述。因此，耦合带绝缘体的朗道能级与通常的带绝缘体相比发生了偏移。我们还详细研究了一个具体的例子（氮化硼）在整个布里渊区的Berry曲率，并表明，其计算需要小心定义的“k依赖的哈密顿量”H（k），其中k是布洛赫波矢。
2010-07-08 cond-mat.mes-hall
A semiclassical treatment of spinor topological effects in driven, inhomogeneous insulators under external electromagnetic fields
本文提出了一种半经典方法，处理外电磁场下绝热驱动、弱非均匀绝缘体中旋量自由度的输运与积累，推导了三阶自旋电流与密度，并将其与高维相空间的自旋Chern通量及多极矩理论相联系。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci math-ph
Semiclassical magnetotransport including the effects of the Berry curvature and Lorentz force
在拓扑半金属和绝缘体中，已经报道了由Berry曲率引起的负纵向磁电阻和与角度相关的平面霍尔效应。利用玻尔兹曼输运理论，给出了包含Berry曲率和洛伦兹力影响的非平衡态分布函数的封闭表达式.使用这个配方，我们得到的电导率和电阻率张量的解析表达式外尔半金属表现出非单调的场依赖性所产生的两种效果之间的竞争。
2022-05-30 cond-mat.mes-hall
Emergence of Unconventional Interfacial Magnetic Phenomenon in Topological Insulator-Based Magnetic Heterostructures
在拓扑绝缘体（TI）/磁性绝缘体（MI）异质结构中，TI的大自旋轨道耦合和界面处的反转对称性破缺可以在界面处促进非平面自旋织构，例如skyrmion。这在常规霍尔设置中被观察为拓扑霍尔效应。虽然已经在TI/MI的界面处观察到这种效应，其中MI观察到垂直磁各向异性，但在具有面内磁各向异性的界面MI中发展的非平凡自旋纹理被报道不足。在这项工作中，我们利用平面霍尔效应（PHE）研究了Bi $_2$ Te $_3$ /EuS异质结构。我们观察到的平面拓扑霍尔和自发平面霍尔功能的特点是在界面处的非平凡的面内自旋纹理。我们发现，后者是最小的电流和磁场方向平行对齐时，和最大的样品平面内，这可能归因于潜在的平面各向异性的自旋织构垂直对齐时。这些结果表明的重要性，PHE灵敏的检测和表征的非平凡的磁相，逃避了勘探的TI/MI接口。
2021-09-23 cond-mat.mes-hall
Semiclassical Boltzmann transport theory of few-layer black phosphorus in various phases
黑磷（BP）是一种由磷原子组成的二维范德华层状材料，由于其可调的能带隙（甚至可调到负值）和高度各向异性的电子结构，近年来成为研究最活跃的二维材料之一。根据带隙调谐参数的符号，少层BP可以处于带隙绝缘体相、无带隙狄拉克半金属相或两相之间的无带隙半狄拉克转变点。利用完全各向异性的多带玻尔兹曼输运理论，通过改变带隙调谐参数，系统地研究了少层BP的直流电导率随载流子密度和温度的变化规律，确定了各相对应的特征密度和温度依赖关系.
2019-04-03 cond-mat.mes-hall
Theory of a quantum critical phenomenon in a topological insulator: (3+1)-dimensional quantum electrodynamics in solids
从理论上研究了（3+1）维中平凡绝缘体与拓扑绝缘体之间相变的量子临界现象，该现象用Dirac费米子与电磁场耦合来描述.导出了运行耦合常数α、光速c和电子v的重整化群方程。结果表明：（i）c和v趋于公共值，组合c^2v几乎未重整化;（ii）α的RG流与通常QED的RG流相同，c^3被c^2v取代;（iii）存在两个动量/能量标度的交叉，将标度行为不同的三个区域分隔开来.从这个观点出发，讨论了介电和磁磁化率，角分辨光电子能谱（ARPES），以及带隙的行为。
2012-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnon Mediated Electric Current Drag Across a Ferromagnetic Insulator Layer
在半导体异质结中，库仑相互作用是电子不能穿透的绝缘体上两个二维电子气之间的电流拖曳的原因。对于由铁磁绝缘体（FI）层分隔的两个金属层，电流拖曳可以由FI的非平衡磁振子电流介导。我们确定的拖曳电流使用半经典玻尔兹曼方法与适当的边界条件的电子和磁振子在金属FI界面。
2012-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unified Semiclassical Theory of Nonlinear Hall Effect:Bridging Ballistic and Diffusive Transport Regime
本文基于Boltzmann输运方程建立统一半经典框架，结合广义边界条件桥接弹道与扩散输运区域，揭示非线性霍尔效应源于Berry曲率偶极子与Fermi面积分的竞争，为有限尺寸系统提供理论见解与分析工具。
2025-08-10 cond-mat.mes-hall
The Berry phase and the phase of the Shubnikov-de Haas oscillations in three-dimensional topological insulators
在半经典的方法，我们计算的Berry相位和塞曼耦合的电子与磁场的Shubnikov-de-Haas振荡的相位的Bi $_2$ X $_3$家庭的三维拓扑绝缘体（X代表Te或Se）的表面电子的贡献。我们还讨论了所获得的结果与发表的实验数据的Shubnikov-de Haas振荡这个家庭的拓扑绝缘体的关系。
2011-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Anomalous open orbits in Hofstadter spectrum of Chern insulator
非平凡带拓扑可以影响Hofstadter谱。我们研究了在合理磁通$\frac{ϕ_{0}}{q}$下的各种模型的陈式绝缘体的Hofstadter谱，这里$ϕ_{0}=\frac{h}{e}$和$q$是整数。我们发现两个主要特点。首先，分裂子带的数目是具有陈数$C$的$|q-C|$。第二，出现了具有陈数$q-1$和$-q-1$的异常开轨道子带，它们超出了Thouless-Kohmoto-Nightingale-den Nijs [Phys.Rev.Lett. \textbf{49}，405（1982）]。这两个发现是由半经典动力学解释。我们提出，可以利用分裂子带的数目来确定冷原子系统中的陈数，而开轨道子带可以为研究朗道能级物理之外的奇异特性提供途径.
2023-03-26 cond-mat.mes-hall
Performance of Topological Insulator Interconnects
铜互连在纳米尺度下的不良性能要求用于集成电路的持续缩放的新材料解决方案。我们建议使用三维时间反演不变的拓扑绝缘体（TI），主机背散射保护的表面状态，为此目的。使用半经典方法，我们证明了纳米级TI互连具有比纳米级铜互连和石墨烯纳米带低1-3个数量级的电阻。我们使用非平衡格林函数（NEGF）的形式主义来测量的纳米TI和金属互连线的杂质无序的存在下所造成的电导的变化。我们发现，金属互连遭受的电阻增加，相对于清洁的限制，超过500%，由于无序，而TI的表面状态增加不到35%，在同一制度。
2016-11-01 cond-mat.mes-hall
Ambipolar Surface State Thermoelectric Power of Topological Insulator Bi2Se3
我们测量了机械剥离的Bi 2 Se 3薄膜在拓扑绝缘体制度下的门控热电功率。随着多数载流子类型从电子切换到空穴，热电功率的符号在电荷中性点上变化，这与在电导率和霍尔效应测量中观察到的双极电场效应一致。在电荷中性点附近和低温下，栅相关的热电功率遵循半经典Mott关系，使用预期的表面态密度的状态，但大于预期的高电子掺杂，可能反映了大密度的状态在体隙。在所有温度下，热电功率因子在电子-空穴熔池载流子密度约0.5 × 1012 cm-2/表面附近显示出显着增强。结合低维结构中晶格热导率的预期降低，结果表明三维拓扑绝缘体的纳米结构化和费米能级调谐可以是实现高效热电器件的有前途的途径。
2015-03-11 cond-mat.mes-hall
Semiclassical equations of motion for disordered conductors: extrinsic interband velocity, corrected collision integral and spin-orbit torques
半经典运动方程被广泛用于描述导电材料中的载流子输运。然而，将无序系统地纳入半经典模型的实质性挑战仍然存在，导致定量的不准确性和偶尔错误的预测的期望值的物理观测。本文以量子力学密度矩阵为出发点，给出了无序导体中载流子半经典运动方程的一般公式。我们专注于外部电场，没有磁场，和自旋无关的无序。密度矩阵方法允许对杂质组态进行平均，并且具有无序平均密度矩阵的速度算符的迹可以被重新解释为由玻尔兹曼分布函数加权的半经典速度。通过这个基本原理，众所周知的本征群和异常速度是平凡恢复，而我们证明了一个外在的带间速度的存在，即无序校正的半经典速度的布洛赫电子，介导的带间矩阵元的贝瑞连接。类似的修正也存在于自旋算符的非平衡期望值中，对自旋-轨道力矩有贡献。为了获得与图解方法的一致性，将玻尔兹曼方程中的散射项校正到电场中的一阶，并且将玻尔兹曼方程求解到无序势中的子前导阶。我们的处方确保所有的顶点校正中存在的图解治疗考虑在内，并说明这一点，我们讨论模型的情况下，在拓扑绝缘体，包括异常霍尔效应以及自旋轨道扭矩。
2021-09-13 cond-mat.mes-hall
Topological Anderson amorphous insulator
该研究提出拓扑安德森非晶绝缘体现象，证实安德森无序可与非晶结构无序协同驱动s-p能带反转引发拓扑相变，给出相图并由有效介质理论验证，深化了对两类无序与拓扑相互作用的理解。
2023-08-24 cond-mat.mes-hall
Semiclassical approach to 2d impurity bound states in Dirac systems
California Institute of Technology（加州理工学院）；McGill University（麦吉尔大学）
本文提出了一种半经典方法，用于分析二维狄拉克系统中杂质束缚态问题，通过格林函数将高维问题转化为一维问题，并应用于拓扑绝缘体等场景。
2013-08-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Discrete spectrum of edge states in a two-dimensional topological insulator
该研究针对二维拓扑绝缘体边缘态的双电子相互作用问题，对比薛定谔方程与考虑费米面的Bethe-Salpeter方程在不同费米能下的解，发现仅后者对应系统存在离散谱，揭示了费米面效应对边缘态谱特性的影响。
2025-03-24 cond-mat.mes-hall
Fingering of Electron Droplets in Nonuniform Magnetic Fields
在一个高的，不均匀的磁场中的二维电子液滴的半经典分析预测，液滴将形成"指状“图案时，增加电子的数量。我们构造明确的例子，这些模式使用的方法首先开发的二维粘性流体的流动。我们用液滴波函数的蒙特卡罗模拟补充了我们的分析结果，并发现在半经典分析预测界面上出现尖点的地方，液滴发生裂变--一种“量子分裂”现象。
2003-04-10 cond-mat.mes-hall
Quantum oscillations of helical edge states of periodically deformed 2D topological insulator in magnetic field
National University of Science and Technology MISIS（国立科技大学MISIS）；L.D. Landau Institute for Theoretical Physics, RAS（朗道理论物理研究所，俄罗斯科学院）；Dukhov Research Institute of Automatics (VNIIA)（杜霍夫自动仪器科学研究院（VNIIA））；National Research University Higher School of Economics（国立高等经济大学）
该研究针对磁场中边缘周期性形变的二维拓扑绝缘体，分析其螺旋边缘态的输运特性，发现能隙调制会产生以磁场为周期的可观测电导振荡，且建立了对应的半经典处理方法并验证了其正确性。
2026-09-10 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Gigantic negative magnetoresistance in a disordered topological insulator
随着Weyl半金属的发现，负磁电阻（MR）现象又引起了人们的兴趣。虽然由于自旋散射的抑制或弱局域化可以发生小的负MR，但大的负MR在材料中很少见，并且当它发生时，它通常与磁性有关。外尔半金属中的大负磁电阻是一种特殊的现象，它与磁性无关，是由手征反常引起的。在这里，我们报告，有一个新的机制，大负MR这是不相关的磁性，但有关的无序。在新合成的体绝缘拓扑绝缘体TlBi $_{0.15}$ Sb $_{0.85}$ Te $_2$中，我们观察到了10 K下14 T下高达98%的巨大负磁电阻，这在超导体中是前所未有的。通过数值模拟，我们认为这种现象可能是由于塞曼效应在无序体中形成的几乎不起作用的电流路径。由于无序也可以导致非饱和的线性MR在银$_{2+δ}$硒，目前的发现表明，在窄隙系统中的无序工程是有用的实现巨大的MR在正和负方向。
2017-04-03 cond-mat.mes-hall
The topological Anderson insulator phase in the Kane-Mele model
有人提出，在拓扑平凡的碲化汞/碲化镉（HgTe/CdTe）量子阱中加入无序可以诱导跃迁到拓扑非平凡态。由此产生的状态被称为拓扑安德森绝缘体，并在Bernevig-Hughes-Zhang模型的计算机模拟中发现。在这里，我们表明，拓扑安德森绝缘体是一个更普遍的现象，也出现在蜂窝晶格上的拓扑绝缘体的凯恩-梅勒模型。我们数值研究了相关参数的相互作用，并建立了拓扑安德森绝缘体存在的参数范围。一个交错的亚晶格势原来是一个必要的条件，过渡到拓扑安德森绝缘体。对于足够弱的无序，计算的基础上的最低阶玻恩近似定量再现的数值数据。因此，我们的研究结果大大增加了拓扑安德森绝缘体相的候选材料的数量。
2016-04-06 cond-mat.mes-hall
Transport in magnetically doped topological insulators: Effects of magnetic clusters
研究了磁掺杂三维拓扑绝缘体（TI）中杂质-杂质交换作用对电子输运的影响。磁性杂质之间的相互作用导致形成{ \it磁性团簇}，其平均尺寸随温度变化，随机分布在TI的表面上。而不是处理单一的磁性杂质，我们认为表面狄拉克电子被散射的磁性集群，并定义在集群的平均尺寸的散射潜力。在半经典Boltzmann近似下，采用广义弛豫时间近似，通过求解四组递归关系式，得到了TI的表面电导率，并证明了该体系具有高度的各向异性，表面电导率具有非单调性，它们强烈地依赖于磁性团簇的方向、平均尺寸和数目.我们表明，各向异性磁电阻（AMR）的磁性团簇的自旋方向的依赖性是不一致的角度依赖性与非相互作用的磁性杂质掺杂的TI。我们的结果与最近的实验上的铬掺杂的$\rm {(Bi, Sb)}_2{\rm Te}_3$ TI的AMR一致。
2018-10-16 cond-mat.mes-hall
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 2D metal-insulator transition as a strong localization induced crossover phenomenon
低无序和高迁移率的2D电子（或空穴）系统在低温下随着载流子密度（n）的变化而经历明显的金属-绝缘体转变（MIT）。在某些情况下，通过改变平行于2D层的外部施加的面内磁场，可以在固定的低载流子密度下引起2D MIT。dρ/dT在某一非普适的依赖于样品的临界载流子密度n_c处改变其符号，从而将n>n_c时的有效二维金属（dρ/dT >0）与n<n_c时的有效二维绝缘体（dρ/dT<0）区分开来。我们研究了2DMIT现象作为一个可能的强局域化诱导的交叉过程控制的Ioffe-Regel准则，kFl =1。从考虑无序散射效应的实际输运理论出发，计算了有效金属相的量子平均自由程（l），通过求解由Ioffe-Regel判据定义的积分方程，得到了非普适临界密度n_c随无序强度、面内磁场、自旋和谷简并度等物理实验参数的变化关系，背景介电常数和载流子有效质量以及温度。n_c的非普适参数依赖性的关键物理基础是库仑无序的温度和密度依赖性。我们对交叉n_c的计算结果与不同二维半导体系统中的实验数据在定性和半定量上一致，从而证明了在无序二维系统中，明显的二维MIT信号可能是强局域交叉的开始。我们提供了一些结果，其中一个低温的2D麻省理工学院成为可能，在存在谷间散射的石墨烯。我们还提供了一个广泛的比较与理论结果的基础上得到的2D MIT被认为是一个渗滤过渡。
2015-08-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Spin-current version of solar cells in non-centrosymmetric magnetic insulators
光伏效应，例如，太阳能电池将光转换成直流电流。这种现象发生在各种设置，如在非中心对称晶体和半导体PN结。最近，我们提出了一种利用电磁波在磁体中产生直流自旋电流的理论，即，太阳能电池的自旋电流对应物我们的计算表明，自旋电流的非线性电导率是非零的各种非中心对称的磁铁，这意味着这种现象是普遍存在的反转非对称材料的磁激发。直觉上，这种现象是磁激发的体光伏效应，其中电子和空穴、可见光和反转非对称半导体分别被磁振子或自旋子、THz或GHz波和非对称磁绝缘体取代。我们还发现，光子驱动的自旋电流是漂移电流型的，因此，电流是稳定的杂质散射。这种体光伏自旋电流与发生在磁体和金属之间的界面处的众所周知的自旋泵浦形成鲜明对比。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Metal-Insulator Transition Tuned by External Gates in Hall Systems with Constrictions
研究了Roddaro等人[1]最近实验中报道的具有点收缩的量子霍尔（QH）系统中由外部门调谐的金属-绝缘体跃迁的性质。我们将这种现象归因于整数边缘分裂成导电和绝缘条纹，后者足够宽以允许边缘结构的稳定性。沟道间杂质散射和沟道间库仑相互作用不会使这幅图不稳定。
2006-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum tomography of the superfluid-insulator transition for a mesoscopic atomtronic ring
本文提出用相空间层析半经典方法分析有限尺寸Bose-Hubbard电路的超级流体-绝缘体转变，揭示量子相变处的混沌指纹，并通过Higgs测度表征多体本征态涨落及Goldstone与Higgs带的形成。
2025-07-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Noninvasive Probe of Charge Fractionalization in Quantum Spin-Hall Insulators
当一个具有明确动量的电子隧穿到非手性的Luttinger液体中时，它分裂成两个单独的波包，它们携带分数电荷，并沿相反的方向运动。这种现象的直接观察已被证明是难以捉摸的，主要是由于测量探针引起的单粒子和等离子体反向散射。本文从理论上介绍了两种拓扑绝缘体器件，这两种器件自然适合于直接和非侵入性地检测分数电荷及其速度。
2012-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Anderson Insulator
无序在二维中起着重要的作用，并且负责诸如金属绝缘体转变以及积分和分数量子霍尔效应等引人注目的现象。在本文中，我们研究了无序在最近发现的拓扑绝缘体中的作用。拓扑绝缘体具有一对螺旋边缘态，其自旋方向相反，并表现出量子自旋霍尔效应。我们预测了一个意想不到的和平凡的量子相位称为“拓扑安德森绝缘体”，这是通过在二维金属中引入杂质获得的;这里的无序不仅会导致金属绝缘体转变，正如预期的那样，但从根本上负责创建扩展的边缘状态。我们确定的拓扑安德森绝缘体的相图，并概述其实验结果。
2008-11-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Semianalytical study of excitons and quasiparticle band gap in two-dimensional insulators
在紧束缚近似下，对二维六方氮化硼单层膜中激子的束缚能进行了理论研究。导出了带间电子-空穴传播子的自洽方程，并在长波长范围内近似为标准氢原子的薛定谔方程。结果表明，在阶梯项中加入动态屏蔽库仑相互作用对正确描述激子结合能是至关重要的。这导致了自洽的本征值问题与动态屏蔽。研究了激子能量与轨道量子数的关系。我们预言，对于固定的主量子数，具有高轨道动量的态比具有低轨道动量的态具有低能量。利用导出的公式和实验光学带隙估算了准粒子带隙。在高极化率的限制下，采用半经典方法计算了激子的结合能。的TBA参数化支持从头计算。
2018-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconductor-insulator duality for the array of Josephson wires
我们提出了一种新的研究超导体-绝缘体相变的模型系统，该模型系统是一个规则的晶格，其每个环节由$N \gg 1$结的约瑟夫森结链顺序组成。这种阵列的理论是开发的情况下，半经典结的约瑟夫森能量$E_J$大相比，结的库仑能量$E_C$。导出了精确的对偶变换，将该模型的哈密顿量变换为JJ阵列的标准哈密顿量。基态的性质由参数$q \approx N^2 \exp(-\sqrt{8E_J/E_C})$控制（在不存在随机偏移电荷的情况下），其中基态对应于小的$q < q_c $。针对磁挫$f= 0$和$f= \frac12$计算$q_c$值。对于相同的$f$值，估计了$T_c(q)$和$q < q_c$的相变温度。在强随机偏移电荷的存在下，T=0相图由参数$\bar{q} = q/\sqrt{N}$控制;我们估计了临界值$\bar{q}_c$。
2007-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dielectric breakdown of strongly correlated insulators in one dimension: Universal formula from non-Hermitian sine-Gordon theory
本文基于非厄密辛格ordon理论，推导出一维强关联绝缘体介电击穿的通用解析公式，揭示了非线性非平衡输运现象的普遍性。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Weak localization and antilocalization corrections to nonlinear transport: a semiclassical Boltzmann treatment
Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）；National High Magnetic Field Laboratory（国家高磁场实验室）
研究二维系统中弱（反）局域化对二阶非线性输运的影响，采用半经典玻尔兹曼方法求解准粒子分布函数，计算电导率张量，发现局域化效应会使非线性电导率张量符号改变，此现象在相关器件中被观测到。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Enhancement of bulk photovoltaic effect in topological insulators
我们研究了带反转拓扑相变附近材料的位移电流体光伏响应。我们发现，体光电流反转的带反转过渡的方向，其幅度增强附近的相变。这些结果表明，与第一原理DFT计算的BiTeI和CsPbI $_3$在静水压力下，并解释了一个分析模型，表明这种现象仍然是强大的跨不同的材料系统。
2016-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
