Dissipationless Layertronics in Axion Insulator $\rm{MnBi_2Te_4}$
本研究提出在具有定制畴结构的反铁磁$\rm{MnBi_2Te_4}$中无耗散操控拓扑层自由度，构建层电子学器件平台，其性能优于自旋与谷电子学器件，为低能耗高性能电子器件研发提供新方向。
2023-01-31 cond-mat.mes-hall
Inverse Spin-Galvanic Effect in a Topological-Insulator/Ferromagnet Interface
当铁磁体沉积在拓扑绝缘体的表面时，拓扑保护的表面态产生能隙，成为二维量子霍尔液体。我们表明，在这样的液体中的霍尔电流，由外部电场引起的，可以有很大的影响，通过改变有效的各向异性场的铁磁体的磁化动力学。这种变化是无耗散的，甚至在弱自旋轨道耦合铁磁体中也可能是实质性的。我们研究了单层薄的绝缘铁磁体中无耗散电流诱导磁化反转的可能性，并讨论了这种效应的可能应用。
2009-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dissipationless Spin Current between Two Coupled Ferromagnets
我们证明了一个一般的原则，即一个无耗散的自旋电流之间流动的两个耦合的铁磁体，如果他们的磁序不一致。无论两个铁磁体是金属的还是绝缘的，这一原理都适用，并且通常也适用于块状磁绝缘体。在唯象的层面上，这个原理类似于约瑟夫森效应，并且产生与散射无关的无耗散自旋电流。详细阐述了无耗散自旋电流的微观机制与体系的关系。均匀的静态磁场被认为是一个有效的处理，以创建错位的配置和稳定的无耗散的自旋电流。
2014-02-28 cond-mat.mes-hall
Dissipationless electron transport in photon-dressed nanostructures
结果表明，场修饰纳米结构中电子与光子的耦合可以产生具有非零电流的电子-光子基态。由于电流与基态相关联，因此它在没有纳米结构的焦耳加热的情况下流动，并且是非耗散的。这种无耗散的电子输运可以在具有破缺时间反演对称性的强耦合电子-光子系统中实现，特别是在由圆偏振光修饰的量子环和手性纳米结构中。
2011-09-01 cond-mat.mes-hall
$\mathbb{Z}_2$ topological trion insulator
South China Normal University（华南师范大学）
本文提出$\mathbb{Z}_2$拓扑三粒子绝缘体概念，利用莫尔势中TMD层内三粒子的谷-轨道耦合形成螺旋无耗散边缘态，并给出两种材料实现且验证其抗屏蔽稳健性。
2025-07-26 cond-mat.mes-hall
Diverse high-Chern-number quantum anomalous Hall insulators in twisted rhombohedral graphene
在扭曲单层-菱面体五层石墨烯中实现了C=3至7的高陈数量子反常霍尔绝缘体，为多通道无耗散电子学及超越传统朗道能级的奇异量子霍尔态提供了高度可调平台。
2025-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dissipationless conductance in a topological coaxial cable
提出了一种在（3+1）维电子系统中产生量子化值可控的无耗散电导的动力学机制。这种机制的例子是外尔费米子耦合到希格斯场的理论-也被称为轴子绝缘体。我们表明，轴向规范磁通的插入可以在希格斯场诱导涡旋线，类似于在超导体中的涡流的发展后，插入磁通量。我们进一步表明，可以使用Rashba自旋轨道耦合或磁场产生必要的轴向规范磁通。已知希格斯场中的涡旋线会束缚手征费米子模，每一个手征费米子模都是电荷与电导$e^2/h$的单向通道。结合这些元素，我们提出了一个物理图片，“拓扑同轴电缆”，说明如何在这样的轴子绝缘体的量子化电导的值可以控制。
2016-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-th
Dissipationless transport signature of topological nodal lines
Leibniz Institute for Solid State and Materials Research (IFW Dresden)（莱布尼茨固体的和材料研究所）；Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat（维尔茨堡-德累斯顿卓越集群 ct.qmat）；Laboratoire de Physique des Solides (LPS Orsay)（固体物理实验室）；CNRS, Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, Université Grenoble-Alpes, Université Toulouse 3, INSA-Toulouse, EMFL（法国国家科学研究中心，强磁场国家实验室，格勒诺布尔阿尔卑斯大学，图卢兹第三大学，图卢兹国立理工学院，法兰西金属联邦）
本研究发现拓扑节点线在极小磁场下可产生无耗散的横向输运信号，揭示了拓扑节点线可转化为威尔节点，并为工程化威尔节点提供了新方法。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of High-Temperature Dissipationless Fractional Chern Insulator
本文在高质量扭转 MoTe₂ 双层器件中观测到 $-2/3$ 态的零纵向电阻无耗散 FCI，并通过磁场依赖的热激活能隙揭示自旋与电荷能隙竞争。
2025-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological edge states in single- and multi-layer Bi$_{4}$Br$_{4}$
量子自旋霍尔（QSH）绝缘体边界处的拓扑边缘态对无耗散电子输运具有重要意义。拓扑边缘态的器件应用对QSH绝缘体材料有几个关键要求，例如，大的带隙、合适的绝缘衬底和多个导电通道。在本文中，基于第一性原理计算，我们表明，Bi $_{4}$ Br $_{4}$是一个合适的候选人。单层Bi $_{4}$ Br $_{4}$最近被证明是具有相当大禁带的QSH绝缘体。在这里，我们发现，在多层系统中，带隙和低能电子结构只有轻微的影响层间耦合。在本征绝缘衬底Bi $_{4}$ Br $_{4}$上，单层Bi $_{4}$ Br $_{4}$很好地保持了其拓扑边缘态。此外，在多层Bi $_{4}$ Br $_{4}$的边界处，来自不同单层的拓扑边态是弱耦合的，通过构造阶梯边可以实现完全解耦.解耦的拓扑边态非常适合于多通道无耗散输运。
2014-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hall viscosity for optical phonons
本文将无耗散拓扑霍尔粘滞张量的概念推广到薄膜外尔半金属中的光学声子。以应变的外尔半金属卟啉薄膜为例，讨论了光学声子作为手征赝规范场与外尔电子的耦合。这些手征矢量场在光学声子的有效动力学中导致了一种新的无耗散的二阶粘性张量，其起源是手征反常。我们还计算了由于外部磁场的存在而对这两个秩的霍尔粘性张量的贡献，外部磁场的起源是外尔电子的常规霍尔响应。最后，声子色散关系的系统在长波长的限制和没有电磁场的计算示出了可测量的移动系统的拉曼响应。我们的结果可以通过拉曼散射或红外光谱的衰减全反射实验进行研究。
2019-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On chiral responses to geometric torsion
我们表明，几何扭转不会导致新的手征无耗散输运效应。相反，对扭转的明显响应可以被视为手征涡效应的表现。
2021-12-30 cond-mat.mes-hall hep-th
Quantum Anomalous Hall Effect in Magnetic Topological Insulator GdBiTe3
量子反常霍尔（QAH）态是一种在没有外部磁场的情况下具有非零陈数的二维体绝缘体。受保护的无带隙手性边缘态使电子器件中的无耗散电流传输成为可能。在拓扑绝缘体中掺杂随机磁性杂质可以实现QAH态，但在体绝缘极限下很难在实验上建立磁有序。在这里，我们预测的GdBiTe 3薄膜的单一五重层可能是一个化学计量的QAH绝缘体的从头计算的基础上，明确地证明铁磁秩序和手征边缘状态内的散装间隙。通过调节晶格常数和相互作用，我们进一步研究了拓扑量子相变。一个简单的低能量有效的模型来捕捉这种拓扑材料的显着的物理特征。
2011-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dissipationless mechanism of skyrmion Hall current in double-exchange ferromagnets
我们重新讨论了铁磁体中Skyrmion输运的理论。基于双交换铁磁体中自旋手征性涨落的有效U（1）规范理论，推导出直流电场驱动下斯基米子核的速度表达式。我们发现传导电子和局域自旋之间的相互反馈效应引起了Chern-Simons项，表明Skyrmion Hall电流的无耗散机制。电流引起的skyrmion运动，出现通过自旋转移力矩和散射事件的常规描述，是在一定的限制，我们的描述，其中的陈-西蒙斯条款没有完全纳入。我们的理论不仅适用于金属系统，而且适用于绝缘系统，在这种系统中，在存在能隙的情况下，可以感应出纯拓扑的、无耗散的Skyrmion Hall电流.
2011-04-30 cond-mat.mes-hall
Tunning the number of chiral edge channels in a fixed quantum anomalous Hall system
本文揭示了在单个量子反常霍尔绝缘体器件中通过调节多层系统各层磁化强度来控制手性边缘通道数量的方法，为多通道无耗散输运提供了新自由度。
2024-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant spin splitting and $0 - π$ Josephson transitions from the Edelstein effect in quantum spin-Hall insulators
量子自旋霍尔绝缘体（QSHIs）和超导体（Ss）的混合结构提供了一个独特的机会来访问物质的无耗散拓扑状态，然而，这经常受到缺乏控制的自旋极化QSHIs的阻碍。我们提出了一个非常有效的自旋极化机制的磁电（Edelstein）效应的基础上超导QSHI结构。它的作用类似于外部磁场中的塞曼分裂，但有效的$g$因子为1000，导致前所未有的自旋分裂效应。它允许在不破坏超导性的情况下对QSHI/S混合物进行磁控制。作为一个例子，我们证明了一个经常性的交叉从$Φ_0$ -$Φ_0/2$ -周期振荡的约瑟夫森电流在射频超导量子干涉器件（$Φ_0=h/2e$是磁通量量子）。预测的周期减半是一个惊人的表现$0-π$约瑟夫森过渡与超谐波$π$周期性的电流相位关系的过渡。这种可控的$0-π$跃迁可能为无耗散自旋电子学和工程通量量子比特提供新的视角。
2017-04-06 cond-mat.mes-hall
Ambi-chiral anomalous Hall effect in magnetically doped topological insulators
磁掺杂拓扑绝缘体中与时间反转对称性破缺相关的手征性对量子输运现象具有重要意义。本文报道了Mn和Cr掺杂的$_2$拓扑绝缘体在不同厚度和掺杂量下的反常霍尔效应研究。通过对霍尔环的手征性进行追踪，发现Mn型顺时针手征性反常霍尔效应随薄膜厚度的减小而增强，而Cr型逆时针手征性反常霍尔效应随薄膜厚度的减小而增强。我们提供了一个唯象模型来解释磁掺杂拓扑绝缘体中磁有序和反常霍尔效应手征的演化。
2021-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral Edge Currents in a Holographic Josephson Junction
本文讨论了2+1维全息约瑟夫森结中的约瑟夫森效应和无耗散边缘电流的出现。这样的超导体预计是拓扑的，从而支持拓扑保护的无隙马约拉纳-外尔边缘模式。这种模式表现在手征无耗散的边缘电流，我们展示和调查的背景下，我们的建设。约瑟夫森电流本身的物理，虽然预计在一些非平衡设置是非常规的，被证明是常规的，在我们的设置发生在热平衡。我们评论的各种方式中，预期的马约拉纳性质的边缘激发，以及相关的非常规性质的拓扑约瑟夫森结，可以验证在全息的背景下。
2013-11-28 cond-mat.mes-hall hep-th
Exchange-biased quantum anomalous Hall effect
量子反常霍尔（QAH）效应是指在零磁场下，具有量子化霍尔电阻的无耗散手征边缘态。操纵QAH态对于理解拓扑量子物理和实现无耗散电子学都具有重要意义。在这里，我们实现了磁性拓扑绝缘体Cr掺杂的（Bi，Sb）2 Te 3（CBST）的QAH效应生长在一个未补偿的反铁磁绝缘体Al掺杂的Cr 2 O 3。通过极化中子反射仪（PNR），我们发现CBST和Al-Cr_2 O_3表面自旋之间存在强烈的交换耦合，固定了垂直于膜平面的界面磁矩。界面耦合导致交换偏置QAH效应。我们进一步证明，交换偏置的幅度和符号可以有效地控制使用现场培训过程中设置的磁化的Al-Cr2 O3层。我们的工作证明了使用交换偏置效应来有效地操纵QAH状态，在基于QAH的自旋电子学中开辟了新的可能性。
2022-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On magnetic-field-induced dissipationless electric current in nanowires
我们提出了一种金属双纳米线结构的一般设计，该结构可以在磁场存在下支持平衡无耗散电流。该结构由一个紧凑的线元素的一个特定的形状，这是周期性地延长在一个空间维度。在拓扑学上，每个线元件相当于一个环，其在磁通量存在的情况下支持无耗散电流，类似于正常金属纳米环中的持续电流。在几何上，每个线元素打破空间反转对称，使得通过器件的平衡电流变为非零。我们还认为，同样的效果应该存在于长的平面手性纳米带受到外部磁场。
2013-05-15 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Transition-Metal Pentatelluride ZrTe$_5$ and HfTe$_5$: a Paradigm for Large-gap Quantum Spin Hall Insulators
量子自旋霍尔（QSH）绝缘体是一种新型的量子材料，它可以在体绝缘带隙中支持拓扑保护的螺旋边模，从而实现无耗散输运。QSH的广泛应用的一个主要障碍是缺乏合适的QSH化合物，这应该是容易制造的，具有大尺寸的体间隙。在这里，我们预测，单层ZrTe $_5$和HfTe $_5$是最有前途的候选人，以达到大间隙QSH绝缘体的体直接（间接）带隙高达0.4 eV（0.1 eV），并对外部应变鲁棒。这两种材料的三维晶体都是良好的层状化合物，层间结合很弱，并且位于弱拓扑绝缘体和强拓扑绝缘体相变的相界附近，为今后的QSH效应和拓扑相变的实验研究开辟了新的途径。
2013-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
New Families of Large Band Gap 2D Topological Insulators in Ethynyl-Derivative Functionalized Compounds
寻找具有无耗散边缘态的大带隙系统对于开发在宽温度范围内工作的材料至关重要。二维拓扑绝缘体由于其无耗散输运、稳定性和与器件集成的良好兼容性，近年来引起了人们的广泛关注。然而，2D TI的一个主要障碍是它们的小体积带隙，这允许仅在极低温度下应用。本文采用第一性原理计算方法对PbC2X和BiC2X（X = H，Cl，F，Br，I）化合物的几何、电子和拓扑性质进行了研究。带隙值非常大，范围从0.79 eV到0.99 eV。这些化合物的纳米带在模拟中表现出非平凡的拓扑顺序，从而证明乙炔基衍生物功能化的Pb和Bi膜是新的类别的巨带隙2D TI。此外，这些研究结果表明，乙炔基衍生物的化学功能化是一种有效的方法来调整带隙和保持非平凡的拓扑秩序。这些适用于室温和高温的新型材料为新一代电子产品打开了大门。
2018-10-02 cond-mat.mes-hall
Direct evidence of ferromagnetism in a quantum anomalous Hall system
量子反常霍尔（QAH）系统由于其不需要外加磁场就能实现无耗散导电而具有重要的应用价值。在磁掺杂拓扑绝缘体薄膜中实现了QAH效应。然而，在最初的工作中，全量子化需要极低的温度（$T< 50\,$ mK），尽管通过调制掺杂或磁性元件的共掺杂已经显著改善了它。在这些薄膜中已经显示出改善的铁磁性，但缺乏长程铁磁有序的直接证据。在这里，我们提出了直接可视化的长程铁磁有序的Cr和V共掺杂（Bi，Sb）$_2$ Te $_3$薄膜使用低温磁力显微镜与$\textit{in-situ}$运输。磁化反转过程揭示了典型的铁磁畴行为，即，畴成核和可能的畴壁传播，这与在端元中观察到的弱得多的磁信号形成对比，这可能是由于超顺磁性行为。所观察到的长程铁磁有序解决了QAH系统中的主要挑战之一，并通过探索磁性拓扑绝缘体为高温无耗散传导铺平了道路。
2018-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable chiral anomalies and coherent transport on a honeycomb lattice
本文提出在蜂窝晶格上通过打破公度性并施加电场来调谐手性反常，实现无需磁场的体材料无耗散输运，并揭示其通向平带局域化和奇异立方色散材料的路径。
2024-02-06 cond-mat.mes-hall nlin.CD
AC current generation in chiral magnetic insulators and skyrmion motion induced by the spin Seebeck effect
我们表明，温度梯度诱导交流电流在多铁性绝缘体时，样品被嵌入在一个电路。我们还表明，热梯度可以用来移动绝缘手征磁体中的磁skyrmions：从热到冷区域的诱导磁振子流通过磁振子自旋转移力矩驱动相反方向的skyrmions。这两个结果相结合，计算skyrmion运动对交流电流产生的影响，并表明绝缘体中的skyrmion是一个很有前途的路线自旋热电子学的应用。
2014-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Creation of Chiral Interface Channels for Quantized Transport in Magnetic Topological Insulator Multilayer Heterostructures
一维（1D）拓扑保护态通常形成在具有不同拓扑不变量的二维（2D）材料之间的界面处。因此，一维手征界面通道（CIC）可以创建在两个量子反常霍尔（QAH）绝缘体具有不同的陈数的边界。这种QAH结可以在零磁场下用作手性边缘电流分布器，但其实现仍然具有挑战性。在这里，通过采用原位机械掩模，我们使用分子束外延（MBE）合成QAH绝缘体结，其中两个具有不同陈数的QAH绝缘体沿着一维结连接。对于C = 1和C =-1QAH绝缘体之间的结，我们观察到量子化输运，并证明了在零磁场下沿磁畴壁出现两个平行传播的CIC。此外，由于磁性拓扑绝缘体（TI）/TI多层膜中QAH绝缘体的Chern数可以通过改变TI/TI双层膜的磁性周期来调节，因此通过在样品两侧生长不同周期的TI/TI，可以实现任意Chern数的QAH绝缘体之间的结.对于C = 1和C = 2 QAH绝缘体之间的结，我们的量子化输运表明，一个单一的CIC出现在界面处。我们的工作奠定了基础的QAH绝缘体为基础的电子和自旋电子器件，拓扑手性网络，拓扑量子计算的发展。
2022-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hall and spin Hall viscosity ratio in 2d topological insulators
研究了拓扑绝缘体模型对度规扰动的响应。在本文中，我们引入了一个新的量，霍尔粘度粒子密度比，这是类似于由AdS/CFT对应建议的粘度熵比。这个量对应于表征量子霍尔态的填充分数，因此它可以在Halfman的零场量子霍尔系统中讨论。我们还考虑了与自旋流有关的时反不变量子自旋霍尔系统中的无耗散粘性。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall
Tailoring tricolor structure of magnetic topological insulator for robust axion insulator
探索新的电磁现象是拓扑量子材料研究的热点之一。拓扑磁电效应是材料中电场和磁场的非常规耦合效应，是有待实验验证的一种前所未有的效应。拓扑绝缘体（TI）的磁性异质结构具有这种奇异的磁电耦合，有望实现作为轴子绝缘体的TME效应。在这里，我们设计了一种具有三色结构的磁性TI，其中非磁性层（Bi，Sb）2Te3被夹在软铁磁Cr掺杂的（Bi，Sb）2Te3和硬铁磁V掺杂的（Bi，Sb）2Te3之间。伴随着量子反常霍尔（QAH）效应，我们观察到零霍尔电导率平台，这是一个标志的轴子绝缘体状态，在一个广泛的磁场之间的矫顽场的Cr和V掺杂层。轴子绝缘体状态的电阻高达10^9欧姆，导致从QAH状态转变时超过10，000，000%的巨大磁阻比。TI的三色结构不仅是研究拓扑结构不同现象的理想场所，而且为发展无耗散拓扑电子学提供了磁阻应用。
2017-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced High-Chern-Number Quantum Anomalous Hall Effect from Higher-Order Topological Insulators
本文提出利用周期驱动两类二维高阶拓扑绝缘体产生高陈数量子反常霍尔相，并通过第一性原理计算指认单层石墨炔为候选材料。
2023-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metal-to-Insulator Switching in Quantum Anomalous Hall States
经过几十年对无外磁场条件下无耗散输运的探索，最近在磁性拓扑绝缘体（TI）薄膜中实现了量子反常霍尔效应（QAHE）。然而，QAHE的普适相图及其与量子霍尔效应（QHE）的关系还有待研究。本文报道了在六层五层（Cr0.12Bi0.26Sb0.62）2 Te 3薄膜中，在矫顽场下观察到的巨纵向电阻峰和零霍尔电导平台，并证明了在0.3K温度下，金属-绝缘体在两个相反的QAHE平台态之间的转换.此外，通用QAHE相图是通过角度相关的测量实现的。我们的结果表明，量子相变在QAHE和QHE制度是在同一普适类，但微观细节是不同的。此外，QAHE绝缘态的实现揭示了探索量子相位相关物理和应用的新方法。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superfluid Spin Transport through Easy-Plane Ferromagnetic Insulators
从理论上研究了具有易面各向异性的铁磁绝缘体中自旋的无耗散输运。我们考虑一个开放的几何形状，自旋电流注入到铁磁体从一侧的非平衡自旋积累的金属水库，并喷射到另一个位于下游的金属水库。自旋输运通过该设备的研究使用磁电电路理论，朗道-Lifshitz-吉尔伯特现象学，和微观线性响应理论相结合。我们讨论如何自旋超流性可以探测使用磁介导的电子拖动实验。
2014-09-05 cond-mat.mes-hall
Rules for dissipationless topotronics
本研究针对拓扑系统电输运中存在能量耗散的问题，提出无耗散设计的模式数匹配判据，指出高陈数Chern绝缘体的必要性，并设计出满足判据的无耗散拓扑分流与集流器件，为拓扑电子学发展奠定基础。
2024-12-12 cond-mat.mes-hall
Robust Subthermionic Topological Transistor Action via Antiferromagnetic Exchange
在弯曲的2D-Xenes中的拓扑量子场效应跃迁可以潜在地被设计成使得亚电子晶体管操作与无耗散的导通状态传导耦合。实质性的设备设计策略，以利用这将需要深入到物理的量子场效应之间的无耗散拓扑阶段和带绝缘体阶段的过渡。调查可行的设备结构，我们发现基本的亚阈值限制所造成的门控机制，实现这样的过渡，从而强调需要对材料和设备结构的创新。详细介绍了复杂的带平移物理相关的量子自旋霍尔效应相变，它示出了一个门控策略，以击败电子极限可以设计在牺牲无耗散导通状态传导的成本。然后证明了通过邻近耦合在材料中引入的面外反铁磁交换可以激发量子自旋谷霍尔和自旋量子反常霍尔相位之间的跃迁，这最终可以确保ON状态的拓扑鲁棒性，同时超过电子极限。因此，我们的工作强调了使用量子材料构建拓扑晶体管的操作标准，这些量子材料可以克服玻尔兹曼暴政，同时保持拓扑鲁棒性。
2022-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry Enforced Chiral Hinge States and Surface Quantum Anomalous Hall Effect in Magnetic Axion Insulator $\text{Bi}_{2-x}\text{Sm}_x\text{Se}_3$
提出了一种在铁磁轴子绝缘体相中产生手征铰链态的普遍机制，该机制导致了在某些由晶体对称性和磁化方向决定的特殊表面上的奇异输运现象--量子反常霍尔效应（QAHE）.结合第一性原理计算和格林函数技术，提出了一种实现这种奇异铰链态的材料体系Sm掺杂$\text{Bi}_2\text{Se}_3$.一个物理上可访问的方式来操纵表面QAHE也提出了，这使得它非常不同于普通的二维系统中的QAHE。
2018-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral Spin Mode on the Surface of a Topological Insulator
利用偏振分辨共振拉曼光谱研究了三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$中手征表面态的集体自旋激发.我们观察到一个尖锐的峰值在150毫电子伏的伪矢量$A_2$对称通道的拉曼光谱。通过与计算结果的比较，我们确定了这个峰是表面狄拉克费米子的横向集体自旋模。这种模式，不像狄拉克等离子体激元或表面等离子体激元在电荷扇区的激发，是类似于自旋波在部分极化费米液体，自旋轨道耦合发挥的作用，一个有效的磁场。
2017-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Switching of the Edge Current Chirality in Quantum Anomalous Hall Insulators
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
通过自旋轨道扭矩实现量子反常霍尔绝缘体边缘电流手性切换，揭示了磁化与拓扑态相互作用的新机制。
2022-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stanene: A Good Platform for Topological Insulator and Topological Superconductor
二维拓扑绝缘体（TI）和拓扑超导体（TSC）分别因其在无耗散电子输运和容错量子计算方面的巨大潜力而成为近年来研究的热点。在这里，我们专注于锡烯，石墨烯的锡类似物，简要回顾其作为二维TI和TSC的候选者的发展。锡烯被认为是具有0.3 eV大带隙的TI，其拓扑性质对各种因素敏感，例如，晶格常数、化学功能化和层厚度，这提供了用于相位调谐的各种方法。在实验上，最近观察到的反转的间隙和边缘状态，这是强有力的证据TI。此外，锡烯也被预测是一个时间反演不变的TSC打破反转对称性，支持螺旋马约拉纳边缘模式。锡烯的层相关的超导电性最近被证实的运输和扫描隧道显微镜测量。本文详细介绍了锡烯及其拓扑性质，并对其发展前景进行了展望。
2020-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional channel for Dirac electrons in a 3D topological insulator
拓扑绝缘体代表了一种新的物质状态，其中体能带的拓扑性质决定了具有独特性质的表面态的存在。这些材料被预测为主机异国情调的状态，如马约拉纳费米子和1D手征模式，其中许多需要一个微妙的调谐狄拉克点附近的表面状态的属性。利用扫描隧道显微镜（STM）对典型的拓扑绝缘体Bi 2 Te 3进行了研究，发现了一维拓扑条纹，这种条纹可以引起电子结构的空间调制变化。直接磁场测量揭示了朗道能级能量的条纹图案，其可用于实现具有交替填充分数的空间区域。当化学势被适当调节时，观察到的调制将指示在条纹之间的边界处存在拓扑1D手性模式，并为在拓扑绝缘体中实验实现1D无耗散量子线提供平台。我们的发现，表面态色散调制纳米尺度上的内在地形路线代表了一个新的范例控制狄拉克电子的性质。
2012-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Recent Progress in Proximity Coupling of Magnetism to Topological Insulators
在三维拓扑绝缘体中诱导长程磁序可以使类狄拉克金属表面态产生间隙，导致奇异的新相，如量子反常霍尔效应或轴子绝缘体态。这些磁拓扑相可以承载鲁棒的、无耗散的电荷和自旋电流或独特的磁电行为，其可以在低能电子学和自旋电子学应用中被利用。虽然已经成功地实施了几种不同的策略来实现这些状态，但迄今为止，这些现象仅限于低于几开尔文的温度。在这篇综述中，我们重点关注一种策略，即通过磁性材料的邻近在拓扑绝缘体中诱导磁有序，该策略具有室温操作的能力，释放了磁拓扑相的应用潜力。我们讨论了这一策略的独特优势，促进磁邻近效应的重要物理机制，以及最近的进展，实现，理解和利用邻近耦合磁秩序的拓扑绝缘体。我们还强调了一些新兴的新现象和应用，使磁和拓扑材料，如skyrmions和拓扑霍尔效应的邻近耦合，我们的结论是在该领域的剩余挑战和机遇的前景。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous chiral magnetic effect in time reversal symmetry breaking Weyl semimetals
提出了一种利用反常手征磁效应在时间反演对称破缺Weyl半金属中产生无耗散电流的机制。ACME电流是由手征不平衡引起的，在动量空间中沿着外尔节点分离的方向流动。与手征磁效应相反，ACME与手征异常无关，并且不需要外部磁场。在平行的电场和磁场的存在下，ACME引起反对称线性磁阻和平面霍尔电导率，我们估计是可观察的。
2021-09-17 cond-mat.mes-hall
(De)confinement of supercurrent in Z_2 Topological Insulators
研究了具有U_em（1）× U_z（1）（电磁和自旋）规范对称性的Z_2拓扑绝缘体中的超电流流动.当U_z（1）被破坏时，无耗散电流仍可能局部流动，但不存在净电荷转移，即，电流受到限制。在石墨烯的Kane-Mele模型中，这种束缚-解除束缚（超导）转变是由Rashba自旋-轨道相互作用驱动的，它打破了U_z（1）。
2010-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-th
Optically engineering the topological properties of a spin Hall insulator
通过改变Floquet能带结构，时间周期扰动可以用来设计物质的拓扑性质。这是证明了在单色圆偏振光的存在下的自旋霍尔绝缘体。边缘态的固有自旋结构受塞曼耦合的影响，而不是由轨道效应。的光电流（和沿边缘的磁化）开发一个有限的，螺旋度依赖的期望值，并从耗散到耗散的辐射频率增加，信号的拓扑性质的变化。讨论了与Thouless的电荷泵浦和非平衡Zitterbewegung的联系，以及可能的实验。
2012-01-09 cond-mat.mes-hall
Hermitian chiral boundary states in non-Hermitian topological insulators
没有宇称时间对称性的非厄米系统的本征能一般是复数。在这里，我们证明了在一定条件下，不具有宇称时间对称性的高维（二维和三维）非厄米拓扑绝缘体的手征边界态可以是具有实本征能量的厄米边界态。我们的方法允许人们从非厄米的二维陈氏绝缘体和三维二阶拓扑绝缘体中分别构造厄米手征边缘态和铰链态。这样的埃尔米特手性边界通道具有完美的传输系数（量化值），并且对紊乱是鲁棒的。此外，非厄米拓扑绝缘体可以经历拓扑安德森绝缘体转变，从拓扑平凡的非厄米金属或绝缘体到具有有限无序的量子化传输系数的拓扑安德森绝缘体。
2021-12-16 cond-mat.mes-hall
Domain wall of a ferromagnet on a three-dimensional topological insulator
拓扑绝缘体（TI）具有许多普通绝缘体无法实现的现象和功能。它们大多数来自特殊的表面或边缘态。特别地，在没有外部磁场的情况下，在支持无耗散边缘电流的三维TI上的二维铁磁体中实现了量子化反常霍尔效应（QAHE）。在这里，我们从理论上证明了这种铁磁体的畴壁，它携带的边缘电流，是带电的，可以控制的外部电场。Neel壁和Bloch壁的手征性和相对稳定性取决于费米能的位置以及主体TI的磁矩和轨道之间的耦合形式。这些发现将为TI上的磁体用于自旋电子学应用铺平道路。
2015-09-02 cond-mat.mes-hall
Dirac-Electrons-Mediated Magnetic Proximity Effect in Topological Insulator / Magnetic Insulator Heterostructures
在拓扑绝缘体/磁性绝缘体异质结构中实现无耗散手征边缘电流的可能性是基于界面处的磁性邻近交换耦合由拓扑绝缘体的狄拉克表面态支配的条件。本文报道了用极化中子反射计观察到的体绝缘拓扑绝缘体（Bi $_{0.2}$ Sb $_{0.8}$）$_{2}$ Te $_{3}$ /磁性绝缘体EuS异质结构中的狄拉克电子介导的磁邻近效应。我们能够通过施加电背栅来将拓扑绝缘体的费米能级调谐到接近电荷中性点来最大化邻近感生磁性。基于抗磁屏蔽的唯象模型被发展来解释在高载流子密度下被抑制的邻近感生磁性。我们的工作为利用拓扑绝缘体/磁性绝缘体异质界面的磁邻近效应进行低功率自旋电子学应用铺平了道路。
2017-06-02 cond-mat.mes-hall
Electrically Tunable Magnetism in Magnetic Topological Insulators
拓扑绝缘体磁特性的外部可控性无论从理论上还是从实际应用上都具有重要意义。在这里，我们预测的电场控制的铁磁性的绝缘磁性拓扑绝缘体薄膜。通过施加电场减少能带反转导致磁化率的降低，从而导致磁性的改变。值得注意的是，电场甚至可以诱导从铁磁性到顺磁性的磁量子相变。我们进一步提出了一种拓扑晶体管器件，其中手性边缘态的无耗散电荷输运由电场控制。特别地，磁性拓扑绝缘体中的场控铁磁性可以用于磁性隧道结中的磁性随机存取存储器的基于电压的写入。在这种器件中，磁有序和手性边缘输运的同时电控制可能导致拓扑绝缘体的电子和自旋电子应用。
2015-06-29 cond-mat.mes-hall
Emergence, evolution, and control of multistability in a hybrid topological quantum/classical system
我们提出了一类新的非线性动力系统-相对论量子和经典系统的混合，并证明了多稳定性是无处不在的。一个代表性的设置是耦合系统的拓扑绝缘体和绝缘铁磁体，其中前者拥有一个绝缘体与拓扑保护，无耗散，并进行表面电子状态由相对论量子狄拉克哈密顿和后者描述的非线性经典演化的磁化矢量。两者之间的相互作用实质上是拓扑绝缘体到铁磁体的自旋转移矩和相反方向的局域邻近感生交换耦合。该混合系统除了具有多稳定性外，还表现出丰富的非线性动力学现象，如分岔、混沌和相同步等。多稳态的程度可以通过外部电压来控制。在两种共存状态的情况下，系统是有效的二进制，打开了一扇门开发自旋电子存储器设备。由于拓扑绝缘体的表面电流的无耗散和自旋-动量锁定性质，产生显著电流需要很少的功率，使得该系统吸引下一代低功率存储器件中的潜在应用。
2017-08-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent Single Spin Source based on topological insulator
我们报道了量子化纯自旋电流注入量子导体的情况。特别是，我们提出了一个按需单自旋源产生的周期性变化的栅极电压的两个量子点连接到一个二维的拓扑绝缘体通过隧道势垒。由于拓扑绝缘体的螺旋状态的性质，每个周期可以泵出一个或几个{ \it自旋对}，从而产生纯量子化的交变自旋电流。根据两个栅极电压之间的相位差，该器件可以用作按需单自旋发射器或单电荷发射器。同样由于拓扑绝缘体的螺旋性，单个自旋发射体或电荷发射体是无耗散的并且不受紊乱的影响。所提出的单自旋发射体可能是未来自旋电子器件的重要组成部分。
2015-07-08 cond-mat.mes-hall
Chiral Hinge Transport in Disordered Non-Hermitian Second-Order Topological Insulators
广义体边界对应预测了三维二阶拓扑绝缘体（3DSOTI）中手征铰链态的存在，从而导致三维量子化的霍尔效应。厄米特3DSOTI中的手征铰链态的特征在于具有零波动的量子化透射系数，即使在存在无序的情况下。在这里，我们表明，手性铰链运输无序非厄米特系统偏离厄米特的情况下的范例。我们的数值计算证明了无序非厄米3DSOTI的铰链态的鲁棒性。平均透射系数可以等于或不等于手性铰链通道的数量，这取决于手性铰链状态的厄米性，而透射系数的波动总是非零的。这种涨落不是由于铰链态的手征性的破坏，而是由于非厄米势的非相干散射。这里揭示的物理学也应该是真实的一维手性通道拓扑材料，支持手性边界状态，如陈省身绝缘体，三维异常霍尔绝缘体，和外尔半金属。
2022-08-02 cond-mat.mes-hall
Chiral Surface Modes in Three-Dimensional Topological Insulators
在三维拓扑绝缘体（3DTI）中，手征模应该出现在哪里是量子反常霍尔（QAH）效应的一个基本问题。在这封信中，我们表明，在一个板的铁磁3DTI进行均匀的交换场垂直于其顶部和底部表面，QAH效应创建一个单一的手性表面模式离域的侧面。类似地，在三维弥散张量成像中，量子自旋霍尔效应产生了由一对反向传播的手征表面模组成的离域螺旋模。
2016-04-18 cond-mat.mes-hall
Chiral topological insulator of magnons
我们提出了一个在AIII（手征对称性）拓扑类中的三维拓扑绝缘体的磁振子实现。由于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的存在，拓扑磁振子间隙打开。通过计算系统的体缠绕数，证明了拓扑不变量的存在性。在我们的模型中，表面磁振子狄拉克锥受到子晶格手征对称性的保护。通过对磁振子表面模的分析，证实了背散射是被禁止的。通过对手征对称性的弱破缺，我们观察到了由于带隙的打开而引起的表面磁振子霍尔响应。最后，我们表明，通过改变某些参数的系统可以调谐之间的手征拓扑绝缘体（mcTI），三维磁振子异常霍尔（3D-mAH），和Weyl磁振子阶段。
2018-05-15 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable spin polarization of chiral edge modes in a quantum anomalous Hall insulator
在量子反常霍尔效应中，手征边缘模有望无耗散地传导自旋极化电流，从而在未来的低能耗电子学和自旋电子学中具有巨大的前景。然而，在实验中从未建立手征边缘模的自旋极化。本文基于第一性原理计算建立的有效模型和更接近实际的紧束缚模型，从理论上研究了量子反常霍尔效应中手征边缘模的自旋极化.我们发现自旋极化可以通过调节局部栅电压或费米能级来控制。我们还建议通过将量子反常霍尔绝缘体与铁磁（FM）引线接触来提取手征边缘模式的自旋信息。手征边缘模自旋极化的建立，以及完全电学的操控和探测，将为量子反常霍尔效应在自旋电子学中的应用铺平道路。
2016-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric-field switchable chirality in rhombohedral graphene Chern insulators stabilized by tungsten diselenide
本文在菱方多层石墨烯莫尔超晶格中实现电场可切换的陈绝缘体手性，通过二硒化钨稳定量子化反常霍尔态，陈数可在-1、1和2之间调控，为拓扑电子电路集成手性边缘电流提供新平台。
2025-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chiral Topological Insulators, Superconductors and other competing orders in three dimensions
本文讨论了具有类Dirac色散的三维系统的近似相。使用立方晶格与元格$π$通量作为模型，我们发现，除其他阶段，手性拓扑绝缘体和单线态拓扑超导体。前者需要特殊的“手征”对称性，而后者只要存在时间反演和SU（2）自旋旋转对称性就是稳定的。这些阶段的特点是稳定的表面狄拉克费米子模式，并通过一个整数拓扑不变的散装。这些阶段的关键特征是很容易理解的二维限制与层之间的狄拉克节点的适当配对。这种狄拉克节点配对的图片也被证明适用于$Z_2$拓扑绝缘体保护的时间反演对称性（TRS）。在这些阶段的点状拓扑缺陷的性质也进行了研究，揭示了这些拓扑阶段和Neel阶段之间的一个有趣的对偶关系。
2010-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
