拓扑绝缘体是一类固体，其中非平凡的反向体能带结构产生对杂质散射鲁棒的金属表面态。然而，在三维（3D）拓扑绝缘体中，表面狄拉克费米子与导电体混合，从而使获得低能（狄拉克点）电荷传输或磁响应变得复杂。在这里，我们使用差分磁力测量来探测3D拓扑材料族（Bi $_2$ Se $_3$、Bi $_2$ Te $_3$和Sb $_2$ Te $_3$）中的自旋旋转。我们报告了一个顺磁奇异的磁化率在低磁场，持续到室温，我们证明所产生的样品的表面。奇异性是普遍的整个家庭，在很大程度上独立的散装载流子密度，并与附近的自旋简并狄拉克点的2D螺旋金属的电子状态的存在是一致的。异常的热稳定性的信号点的内在表面冷却过程中，可能的热电起源，并建立了一个可持续的平台，奇异场可调狄拉克自旋响应。
英文摘要：
Topological insulators are a class of solids in which the nontrivial inverted bulk band structure gives rise to metallic surface states that are robust against impurity scattering. In three-dimensional (3D) topological insulators, however, the surface Dirac fermions intermix with the conducting bulk, thereby complicating access to the low energy (Dirac point) charge transport or magnetic response. Here we use differential magnetometry to probe spin rotation in the 3D topological material family (Bi$_2$Se$_3$, Bi$_2$Te$_3$, and Sb$_2$Te$_3$). We report a paramagnetic singularity in the magnetic susceptibility at low magnetic fields which persists up to room temperature, and which we demonstrate to arise from the surfaces of the samples. The singularity is universal to the entire family, largely independent of the bulk carrier density, and consistent with the existence of electronic states near the spin-degenerate Dirac point of the 2D helical metal. The exceptional thermal stability of the signal points to an intrinsic surface cooling process, likely of thermoelectric origin, and establishes a sustainable platform for the singular field-tunable Dirac spin response.
Ferromagnetic state above room temperature in a proximitized topological Dirac semimetal
我们报道了在具有强垂直磁化的铁磁石榴石上生长典型的狄拉克半金属Cd $_3$ As $_2$薄膜，在近似狄拉克半金属中实现的室温以上铁磁态。观察到的异常霍尔电导率与大霍尔角被发现是几乎成正比的磁化强度和相反的符号，它的第一性原理的电子结构的基础上的理论计算还表明，费米能级依赖的异常霍尔电导率反映了Berry曲率起源于分裂Weyl节点。本Dirac半金属/铁磁绝缘体异质结构将提供一个新的平台，探索Weyl节点的传输现象和自旋电子功能最近提出的拓扑半金属。
Dirac-Surface-State Modulated Spin Dynamics in a Ferrimagnetic Insulator at Room Temperature
这项工作表明，显着修改的自旋动力学的磁性绝缘体（MI）的自旋动量锁定狄拉克表面状态的相邻的拓扑绝缘体（TI），可以利用自旋电子学应用。当Bi浓度x在5 nm厚的（BixSb 1-x）2 Te 3 TI膜中被系统地调谐时，当化学势接近狄拉克点时，表面相对于体态的权重在x = 0.32处达到峰值。在该浓度下，MI/TI异质结构中10 nm厚的Y3 Fe 5 O 12 MI膜旋进磁化强度的吉尔伯特阻尼常数提高了一个数量级，是所有浓度中最大的。此外，MI获得额外的强磁各向异性，有利于面内取向与类似的Bi浓度依赖性。狄拉克表面态的这些非凡效应使TI在调制相邻磁性层的自旋动力学方面区别于其他材料，例如重金属。
Room-Temperature Topological Phase Transition in Quasi-One-Dimensional Material Bi$_4$I$_4$
准一维（1D）材料提供了用于表征和调谐拓扑相的优越平台，原因有两个：i）存在多个可分裂表面，其使得能够更好地实验识别拓扑分类，以及ii）与更高维度的晶体结构相比，对诸如应变的扰动的更强响应，用于调谐拓扑相。在本文中，我们提供了准一维材料Bi $_4$ I $_4$中室温拓扑相变的实验证据，该相变通过弱耦合链的两个不同堆叠顺序之间的一级结构转变来介导。利用高分辨角分辨光电子能谱对两个自然可劈裂表面进行了研究，确定高温$β$相是第一个弱拓扑绝缘体，在（100）表面上没有带隙的狄拉克锥，在（001）表面上没有狄拉克交叉，而在低温$α$相中，（100）表面上的拓扑表面态打开了一个带隙，这与最近对高阶拓扑绝缘体的理论预测一致，该高阶拓扑绝缘体超出了所建立的拓扑材料数据库的范围，其具有无间隙铰链状态。我们的结果不仅确定了一阶和二阶拓扑绝缘体之间的罕见拓扑相变，而且为探索前所未有的物理建立了一个新的准一维材料平台。
Tunable Topological Dirac Surface States and Van Hove Singularities in Kagome Metal GdV${_6}$Sn${_6}$
基于过渡金属的kagome材料是研究新型拓扑电子态和相关现象的前沿。迄今为止，在理想化的二维kagome晶格中，拓扑非平凡的狄拉克表面态（TDSS）还没有被明确观察到，TDSS和范霍夫奇点（VHS）的操纵仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们揭示了TDSS起源于Z ${_2}$体拓扑结构，并确定了多个VHS附近的费米能级（$\textit{E}$ ${_F}$）的磁性可果美材料GdV ${_6}$ Sn ${_6}$。利用原位表面沉积钾，我们成功地实现了对TDSS和VHS的操控。TDSS的狄拉克点可以从上到下（$\textit{E}$ ${_F}$）进行调整，这会逆转费米表面处自旋织构的手性。这些结果建立了GdV ${_6}$ Sn ${_6}$作为一个迷人的平台，研究非平凡的拓扑结构，磁性和相关效应本地戈薇晶格。他们还提出了基于可果美材料的自旋电子器件的潜在应用。
Ellipticity control of terahertz high-harmonic generation in a Dirac semimetal
报道了在狄拉克半金属中产生太赫兹高次谐波的驱动脉冲椭圆率的函数关系，以及场驱动的无质量狄拉克费米子带内动力学的理论研究.在室温下，在电子掺杂的Cd $_3$ As $_2$薄膜中实现了对三次谐波产额和偏振态的非常有效的控制.观察到的可调谐性被理解为从太赫兹场驱动的狄拉克费米子的带内动力学。我们的研究为利用狄拉克物质的非线性光学性质在信号处理和光通信中的应用铺平了道路。
