Topologically Protected Zero Modes in Twisted Bilayer Graphene
我们发现，扭曲的石墨烯双层可以揭示不寻常的拓扑性质在低能量下，作为一个结果的狄拉克点分裂。这些功能依赖于两层石墨烯之间的电子跳跃的对称性分析，我们推导出一个简化的有效的低能量哈密顿量，它捕获了扭曲的双层石墨烯的基本拓扑性质。相应的朗道能级显示出一种简并的零能模，这种模不能被强磁场提升。
2011-07-20 cond-mat.mes-hall
Marginal topological properties of graphene: a comparison with topological insulators
石墨烯体系和拓扑绝缘体的电子结构具有密切相关的特征，如量子化的Berry相和零能边缘态。这些类比的原因是，在这两个系统中有两个相关的轨道带，它们产生伪自旋自由度，并且，不太明显的是，石墨烯中的谷自由度与拓扑绝缘体中的电子自旋之间存在对应关系。尽管有相似之处，也有几个重要的区别，无论是体积拓扑性质和它们的影响的边缘状态-主要是由于谷和自旋之间的根本区别。考虑到它们独特的能带结构特征，带隙石墨烯系统应该被适当地表征为边缘拓扑绝缘体，区别于普通绝缘体或真正的拓扑绝缘体。
2012-08-20 cond-mat.mes-hall
Engineering of Chern number of topological bands in bilayer graphene by in-plane magnetic field and electrical bias
本研究基于双层石墨烯完整哈密顿量，证明通过面内磁场与电偏压可实现相变并调控四个能带的陈数，为二维材料拓扑现象研究提供新思路。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall
Topological Zero-Line Modes in Folded Bilayer Graphene
我们从理论上研究了一个折叠的双层石墨烯结构作为一个实验上可实现的平台，以产生一维拓扑零线模式。我们证明了折叠的双层石墨烯下的外部栅极电位，使可调的拓扑导电沟道中形成的折叠区域，和垂直的磁场可以用来提高外部杂质存在时的导电。我们还通过实验表明，我们提出的折叠双层石墨烯结构可以以可控的方式制造。我们提出的系统通过考虑平面双层石墨烯（即，精确操纵双层石墨烯上的垂直和横向栅极之间的对准），通过利用栅极诱导的拓扑导电沟道，在设计实际低功率电子器件中提出了新的策略。
2018-09-11 cond-mat.mes-hall
Induced fractional valley number in graphene with topological defects
我们报告的可能性谷数分形在石墨烯的拓扑缺陷，占在狄拉克方程的伪磁场。谷数分数化是由于两个狄拉克点中的一个点相对于另一个点中的一个粒子态的数量不平衡，并且它与赝磁场的通量有关。我们还讨论了拓扑缺陷对石墨烯中载流子诱导自旋极化的类似效应。
2014-11-03 cond-mat.mes-hall
Proximity induced topological state in graphene
在普通绝缘体的表面出现拓扑保护态是一种罕见的现象，迄今为止，只有少数材料具有这种性质。一个有趣的问题是关于在不同材料之间形成拓扑保护界面的可能性。在这里，我们提出，拓扑相可以通过与三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$接近而转移到石墨烯。利用密度泛函和输运理论，我们证明了在石墨烯/Bi $_2$ Se $_3$界面处，在化学键形成的边缘，形成了杂化态.该态在$Γ$点处具有Dirac-cone-like色散，并具有明确的螺旋自旋织构，表明其拓扑保护性质。这表明邻近性可以将拓扑相从Bi $_2$ Se $_3$转移到石墨烯。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall
Bound States and Supercriticality in Graphene-Based Topological Insulators
我们研究的束缚态光谱和进入超临界状态的条件下，在拓扑绝缘体相内具有较强的内在和Rashba自旋轨道相互作用的石墨烯。给出了盘形势阱和库仑中心问题的显式结果
2013-01-13 cond-mat.mes-hall
Giant Edelstein effect in Topological-Insulator--Graphene heterostructures
仅通过电流控制铁磁体的磁化需要有效地产生电流驱动的自旋扭矩。在基于拓扑绝缘体（TI）的磁结构中，可以产生电流诱导的自旋轨道力矩。在这里，我们表明，添加石墨烯，或双层石墨烯，以TI为基础的磁性结构，大大增强了电流诱导的自旋密度积累，并显着降低了功耗量。我们发现，这种增强可以高达100倍，从而产生巨大的Edelstein效应。这种大的增强是由于石墨烯（双层石墨烯）的高迁移率以及石墨烯（双层石墨烯）片非常有效地屏蔽电荷杂质（拓扑绝缘体中无序的主要来源）的事实。我们的研究结果表明，石墨烯在自旋电子器件中的集成可以大大提高其性能和功能。
2017-12-15 cond-mat.mes-hall
Topological matter: graphene and superfluid 3He
石墨烯物理学和3He超流相物理学有许多共同的特征。这两个系统都是拓扑材料，其中准粒子表现为相对论性无质量（Weyl，Majorana或Dirac）费米子。我们用公式表示这些特征重叠的点。这将使我们能够使用石墨烯来研究超流3He的性质，使用超流3He来研究石墨烯的性质，并使用它们的组合来研究拓扑量子真空的物理学。我们还建议使用石墨烯作为He原子无法穿透的原子薄膜，但允许自旋，动量和能量转移的超流3He的一些特定实验。
2014-01-14 cond-mat.mes-hall
Proximity effect in graphene-topological insulator heterostructures
我们制定了一个连续介质模型来研究由石墨烯形成的异质结构的低能电子结构的强三维拓扑绝缘体（TI）的情况下，公度和非公度堆叠。不可逆性可能是由于石墨烯和TI表面之间的扭转角或两个系统之间的晶格失配。我们发现，在石墨烯中的TI的接近诱导的自旋轨道耦合，可以通过扭转角调谐的强烈增强。
2014-03-17 cond-mat.mes-hall
Dirac fermions in graphene and analogues: magnetic field and topological properties
这是一个简短的回顾二维狄拉克费米子在石墨烯和类似的系统，如氮化硼，准二维有机盐$α$ -（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$、光晶格中有冷原子的人造石墨烯等，重点是磁场性质（回旋轨道的半经典量子化、朗道能级、量子霍尔效应、磁等离子体、磁声子共振、磁输运等）以及拓扑性质（Berry相位、缠绕数、带间效应、Dirac点的合并跃迁等）。
2013-06-03 cond-mat.mes-hall
Spintronics and Pseudospintronics in Graphene and Topological Insulators
用无质量Dirac方程描述了石墨烯和拓扑绝缘体中的二维电子系统。虽然这两个系统具有相似的哈密顿量，但它们在自旋轨道耦合强度方面是极性相反的。我们简要回顾了在石墨烯中实现长自旋弛豫时间的努力，其弱自旋轨道耦合，并实现大电流诱导的自旋极化的拓扑绝缘体表面状态，具有强自旋轨道耦合的状态。我们还评论了两个系统的磁响应和稀矩耦合特性之间的差异，以及双层石墨烯中巨磁电阻的赝自旋模拟。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall
Topological crystalline insulator phase in graphene multilayers
虽然三维拓扑绝缘体的实验进展迅速，但二维拓扑绝缘体的发展相对缓慢，尽管它们具有技术前景。主要原因是迄今为止仅在半导体量子阱中实现二维拓扑绝缘体的材料挑战。在这里，我们确定了一种二维拓扑绝缘体的材料，不面临类似的挑战，这是目前最广泛的和良好的表征：石墨烯。对于某些相称的层间扭曲，石墨烯多层膜是具有相当大带隙的绝缘体。我们表明，他们是此外，在拓扑相保护晶体对称性。作为其基本特征，这种拓扑状态支持一维边界模式。它们形成低耗散的量子线，可以纯粹用静电来定义。
2013-09-06 cond-mat.mes-hall
Higher-order topology in monolayer graphene
我们发现，单层石墨烯本质上主机高阶拓扑角态，其中电子在原子大小的拓扑本地化。石墨烯中拓扑角态的出现是由于两个独立方向的Zak相的非平凡乘积，这可以通过使用体波函数以图形方式方便地计算。我们给出了一个明确的表达式，表明存在的拓扑角状态的各种几何边和角。我们还证明了非平凡的本地化性质的拓扑角状态的石墨烯，把一个假想的现场潜在的掩模。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall
Higher-Order Topological Insulator in Twisted Bilayer Graphene
高阶拓扑绝缘体是新近提出的一种物质拓扑相，其体拓扑表现为二维或高维下边界的局域模。在这项工作中，我们提出了扭曲的双层石墨烯与大角度作为高阶拓扑绝缘体，托管拓扑角电荷。在大的相称角，谷间散射打开了体隙和角状态发生在半填充。基于第一性原理计算和解析分析，我们得到了一个惊人的结果：只要基本对称性保持不变，角态的出现并不依赖于特定角的选择.我们的研究结果表明，扭曲双层石墨烯可以作为一个强大的候选材料的二维高阶拓扑绝缘体。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall
Efficient nonlinear generation of THz plasmons in graphene and topological insulators
石墨烯中的表面等离子体可以提供贵金属等离子体的有吸引力的替代方案，这是由于其更紧密的限制、特有的色散和更长的传播距离。我们目前的理论研究的非线性差频产生的太赫兹表面等离激元模式支持的二维层的无质量狄拉克电子，其中包括石墨烯和表面态的拓扑绝缘体。我们的研究结果表明，在等离子体共振附近的DFG效率的强烈增强和相位匹配的非线性产生的等离子体激元在很宽的频率范围内的可行性。
2013-12-01 cond-mat.mes-hall
Measurement of Topological Berry Phase in Highly Disordered Graphene
我们在磁场高达65 T的条件下观察到了高度无序石墨烯的量子霍尔效应（QHE）和Shubnikov-de Haas（SdH）振荡。通过氢化石墨烯直至H/C $\approx 0.1\%$比率引入无序。SdH振荡和QHE的分析表明，Berry相的拓扑部分，与伪自旋缠绕数成比例，对大规模石墨烯中氢化引入的无序是稳健的。
2015-10-13 cond-mat.mes-hall
Topological zero-line mode of bilayer graphene with Rashba spin-orbital coupling and staggered sublattice potentials
研究了具有Rashba自旋-轨道耦合和交错亚晶格势的双层石墨烯中，在不同栅压下两畴界面处的畴壁。识别了不同类型的零线模，包括具有纯自旋滤波效应的零线模。提出了三个不同畴结处的Y形电流分配。
2018-05-11 cond-mat.mes-hall
Photo-electrons unveil topological transitions in graphene-like systems
周期势中粒子波函数的拓扑结构由Berry曲率$Ω_{kn}$表征，其在布里渊区的积分是拓扑不变量，称为陈数。体边界对应关系表明，这些数字定义了边缘或表面拓扑保护状态的数量。然后，它是主要的兴趣，找到实验技术能够测量的贝里曲率。然而，到目前为止，还没有光谱实验证明能够获得关于$Ω_{kn}$的信息，以区分半导体材料的$\it{bulk}$波函数的不同拓扑结构。基于石墨烯偶极矩阵元的实验结果，在这里，我们表明，ARPES实验与适当的X射线能量和偏振可以明确地检测动态驱动的石墨烯和石墨烯类材料的陈数的变化开辟了新的路线走向凝聚态系统的拓扑性质的实验研究。
2016-08-19 cond-mat.mes-hall
Experimental Observation of Two Massless Dirac-Fermion Gases in Graphene-Topological Insulator Heterostructure
石墨烯和拓扑绝缘体（TI）具有不同物理性质的二维狄拉克费米子。将这两种狄拉克材料集成在一个设备中，为探索相互作用的无质量狄拉克费米子的新物理学创造了有趣的机会。在这里，我们报告了一个实际的路线，实验制造的石墨烯Sb 2 Te 3异质结构。石墨烯-TI异质结构通过使用化学气相沉积生长的石墨烯膜的干法转移来制备。ARPES测量证实了石墨烯的Sb 2 Te 3和Dirac π带的拓扑表面态的共存，并确定了石墨烯-TI异质结构中的扭曲角。结果表明，一个潜在的可调电子平台，其中两个不同的狄拉克低能态主导的输运行为。
2015-11-08 cond-mat.mes-hall
Quantized heat flow in graphene quantum Hall phases: Probing the topological order
本文回顾了利用石墨烯范德瓦尔斯异质结构中的量子化热流探测整数和分数量子霍尔态拓扑序的研究进展。
2024-07-08 cond-mat.mes-hall
Heavy Dirac fermions in a graphene/topological insulator hetero-junction
石墨烯和三维拓扑绝缘体表面态的低能物理都是用具有线性色散的无隙狄拉克费米子来描述的。在这项工作中，我们预测了一个“重”狄拉克费米子出现在石墨烯/拓扑绝缘体异质结，其中的线性项几乎消失，相应的能量色散变得高度非线性。通过结合{ \it ab initio}计算和一个有效的低能模型，我们明确地显示了如何在石墨烯和拓扑绝缘体的表面态之间的狄拉克费米子的强杂化可以降低狄拉克费米子的费米速度。由于线性项可以忽略不计，相互作用效应将大大增强，并可以驱动“重”狄拉克费米子态到具有非零霍尔电导的半量子霍尔态。
2016-02-29 cond-mat.mes-hall
Gap opening in topological-defect lattices in graphene
从头计算表明，石墨烯中的拓扑缺陷网络显示了各种各样的单粒子电子结构，包括Dirac-费米子零隙半导体，以及相对于原始石墨烯片形成能量非常低的金属和半导体系统。由拓扑缺陷引起的波纹进一步降低了能量，并且倾向于降低费米能级处的态密度，以加宽间隙，或者甚至在母平面几何形状是金属的某些情况下导致间隙打开。
2010-09-09 cond-mat.mes-hall
Ultrafast topological phenomena in gapped graphene
在带隙石墨烯的模型中，我们已经展示了最近预测的拓扑共振如何仅与布里渊区的$K$和$K^\prime$点处的能带隙的存在相关。在强单振荡手征（圆偏振）光脉冲场中，拓扑共振导致导带的谷选择布居。这种人口分布表示在倒易空间中的手性织构，其相对于脉冲分界线而构造，如先前对于过渡金属二硫属化物所预测的。当带隙关闭时，这种手性逐渐消失，取而代之的是石墨烯的非手性分布特征。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall
Scattering of topological kink-antikink states in bilayer graphene structures
带隙的双层石墨烯可以支持由于施加到石墨烯层的扭结栅极电势而存在的带隙内状态。处于这些状态的电子显示谷动量锁定，这使得它们对拓扑谷电子学具有吸引力。在这里，我们表明，扭结-反扭结局部电位使调制散射的拓扑电流。我们发现，扭结-反扭结耦合导致的结电导的异常步骤。此外，当收缩从传播模式分离，形成一个环，电导揭示了系统的能谱。值得注意的是，这些扭结-反扭结装置还可以通过调整中央门来作为具有微小磁场的谷滤波器。
2021-10-12 cond-mat.mes-hall
Double-layer graphene and topological insulator thin-film plasmons
我们提出了耦合无质量狄拉克二维电子系统的光学和声学等离子体激元集体模式的数值和分析结果。我们的研究结果适用于拓扑绝缘体（TI）薄膜和两个石墨烯片由薄的电介质阻挡层分开。我们发现，由于强体介电屏蔽TI声学模式被锁定到顶部的粒子-空穴连续，因此可能无法观察到。
2011-12-07 cond-mat.mes-hall
Topological Aspect of Graphene Patchwork with Regular Arrays of Nano Holes
三角晶格和蜂窝晶格是对偶的--如果我们在一个没有特征的平面上以规则的三角形排列打孔，剩下的物体看起来像蜂窝晶格，反之亦然，如果孔是规则的蜂窝排列，剩下的物体具有三角晶格的特征。在这项工作中，我们发现，在石墨烯片与纳米尺寸的孔在三角形和蜂窝排列的电子状态也是彼此在拓扑意义上的对偶。也就是说，在石墨烯中穿孔的规则孔阵列可以在原始石墨烯中的相对论电子的能量-动量色散中打开带隙，并且三角形和蜂窝状孔阵列诱导的绝缘状态在拓扑结构上是不同的。在石墨烯拼凑的区域中，这两个孔阵列并排放置，反向传播的拓扑电流出现在畴壁处。这一观察结果表明，大脑原子薄片是拓扑物理学和纳米技术相遇的地方。
2018-01-09 cond-mat.mes-hall
Proximity-induced topological phases in bilayer graphene
我们研究了在过渡金属二硫属化物单层膜上沉积双层石墨烯所诱导的相的能带结构。紧束缚和低能有效哈密顿量计算表明，在这些系统中诱导出具有自旋霍尔效应的拓扑非平凡相是可能的。我们分类散装绝缘相通过计算的Z $_2$不变量，这明确地确定了拓扑结构。这些和类似的混合系统下施加的栅极电压的研究打开了可调拓扑结构在实际实验系统的可能性。
2018-02-12 cond-mat.mes-hall
Active Valley-topological Plasmonic Crystal in Metagate-tuned Graphene
提出了一种用于石墨烯表面等离子体激元（GSPs）的谷等离子体激元晶体。我们证明，设计师metagate，放置在几个纳米的石墨烯，可以用来强加一个三角形周期费米能量景观后者。对于特定的metagate几何形状和偏置电压，组合metagate-石墨烯结构示出产生足够强的布拉格散射的GSPs产生完整的传播带隙，并赋予的GSPs与非平凡的谷连接的拓扑性质。谷选择性的扭结状态支持的畴壁之间的不同图案的metagate的传播没有反射沿急剧弯曲的界面，由于抑制谷间散射。我们的方法为非磁性动态可重构拓扑纳米光子器件铺平了道路。
2018-03-30 cond-mat.mes-hall
Defects in Graphene : A Topological Description
本文利用Hamilton量符号按空间维度分类石墨烯拓扑缺陷，并恢复绝缘体与超导体的十分类，阐明Kekule畸变、空位和吸附原子的拓扑等价性。
2023-07-06 cond-mat.mes-hall
Infrared Topological Plasmons in Graphene
我们提出了一个二维等离子体平台-周期性图案化的单层石墨烯-它拥有可操作到红外频率的拓扑单向边缘状态。我们分类下的时间反演对称性破缺的静态磁场诱导的等离子体系统的能带拓扑结构。在有限的掺杂，该系统支持拓扑非平凡的带隙与中间的间隙频率高达数十太赫兹。通过体积边缘对应，这些带隙主机拓扑保护的单向边缘等离子体激元，这是免疫的背散射从结构缺陷和只受本征材料和辐射损失。我们的研究结果揭示了一个有前途的方法，工程拓扑鲁棒的手性等离子体器件，并展示了一个现实的例子，高频拓扑边缘状态。
2017-02-08 cond-mat.mes-hall
Plasmonics in Dirac systems: from graphene to topological insulators
本文综述了石墨烯等狄拉克体系等离子体激元学的最新研究进展，并对标准模型和技术作了全面介绍。特别是，我们通过流体动力学方程和随机相位近似讨论了单层和双层石墨烯的内禀等离子体激元激发，但也评论了双层和多层结构。此外，我们解决狄拉克系统的延迟限制，也与大自旋轨道耦合，包括拓扑绝缘体。最后在附录中总结了电荷、电流和光子线性响应函数的基本性质。
2014-03-07 cond-mat.mes-hall
Spin Proximity Effects in Graphene/Topological Insulator Heterostructures
通过拓扑绝缘体的邻近效应增强石墨烯中的自旋轨道相互作用，可以创建一种新颖的2D系统，该系统将非平凡的自旋纹理与高电子迁移率相结合。为了设计具有这种石墨烯/拓扑绝缘体（Gr/TI）异质结构的实际自旋电子学应用，对混合自旋相关性质的理解是必不可少的。{然而，迄今为止，尽管大量的实验研究Gr/TI异质结报告了各种各样的显着的（自旋）输运现象，很少有人知道的真实性质的自旋纹理的界面状态，以及它们的作用上的测量性能。在这里，我们使用{ \it从头计算}模拟和紧束缚模型来确定与Bi $_2$ Se $_3$拓扑绝缘体连接的石墨烯中电子态的精确自旋纹理。我们的计算预测了石墨烯层中巨大的自旋寿命各向异性的出现，这应该是Gr/TI异质结构中自旋输运的可测量标志，并提出了新型自旋器件
2018-06-08 cond-mat.mes-hall
Graphene-based topological insulator in the presence of a disclination submitted to a uniform magnetic field
本文研究了均匀磁场作用下具有楔形向错的石墨烯基拓扑绝缘体中的准粒子。特别是，我们考虑一个大规模的无自旋模型。朗道水平分析发现所描述的系统。我们发现，朗道能级被提升的参数ν的特定范围。此外，我们还表明，对于适当的参数值，人们发现无隙和有隙状态。
2020-08-08 cond-mat.mes-hall
Uniaxial Strain Induced Topological Phase Transition in Bismuth-Tellurohalide-Graphene Heterostructures
我们探索了石墨烯和三元碲化铋层形成的异质结构的电子结构和拓扑相图。我们表明，机械应变固有地存在于制造的样品中可能会引起拓扑相变在单面异质结构，把样品变成一个新的实验实现的时间反转不变的拓扑绝缘体。我们构建了一个有效的紧束缚描述的低能量激发和适合的从头算能带结构模型的参数。我们提出了一个简单的方法来预测相边界作为机械变形的函数，从而获得更深入的了解如何在所考虑的系统中的拓扑相可以工程。
2019-06-19 cond-mat.mes-hall
Current-induced spin polarization in topological insulator-graphene heterostructures
全电自旋电子学领域的进一步发展需要自旋输运通道与自旋注入器/发生器元件的成功集成。虽然随着石墨烯和相关2D材料的出现，高性能自旋通道材料是可用的，但纳米结构自旋发生器的使用仍然是一个主要挑战。对于后一个目的，特别有希望的是3D拓扑绝缘体，其2D表面态具有自旋-动量锁定的无质量狄拉克费米子。在这里，我们证明了自旋极化电流从拓扑绝缘体注入石墨烯，使其紧密耦合到一个超导Bi 2 Te 2Se纳米片内的范德华外延异质结构。自旋开关信号的大小与温度成反比，在~15 K的温度下都可以检测到。我们的研究结果确立了拓扑绝缘体作为自旋电子器件的未来组件，其中自旋操纵是通过纯电气手段实现的。
2016-03-29 cond-mat.mes-hall
Topological Phases in Triangular Lattices of Ru Adsorbed on Graphene: ab-initio calculations
我们已经进行了从头算研究的电子性质的石墨烯片吸附钌吸附原子（Ru/graphene）。对于一组特定的Ru吸附原子的三角形阵列，我们发现形成四个（自旋极化）狄拉克锥归因于两个六边形晶格之间的适当重叠：一个由石墨烯片的C位点组成，另一个由Ru吸附原子诱导的表面电位形成。当自旋轨道耦合（SOC）的存在下，非平凡的带隙发生在狄拉克锥促进几个拓扑相。根据Ru浓度，系统可以在相i）量子自旋霍尔（QSH），ii）量子反常霍尔（QAH），iii）金属iv）或平凡绝缘体之间进行拓扑表征。对于每个浓度，拓扑相的特征在于从头计算的陈数。
2014-04-30 cond-mat.mes-hall
Attraction between topological defects in graphene
通过计算机模拟研究了石墨烯中Stone-Wales拓扑缺陷的相互作用。该模拟揭示了两个缺陷的配置，其能量低于具有两个间隔缺陷的单层的能量。这表明了缺陷之间的吸引力和形成其簇的可能性。吸引力是由于缺陷引起的单层结构的波状变形之间的干扰。在这种情况下，一对缺陷附近的原子的横向位移幅度达到2-3埃。这种由斯通-威尔士缺陷引起的石墨烯的强烈变形可能是其实验观察到的“褶皱”纹理的原因之一。
2015-03-25 cond-mat.mes-hall
Topological Valley Transport in Bilayer Graphene Induced by Interlayer Sliding
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究研究所）
本研究通过理论与实验结合，证实双层石墨烯的可控层间滑动可诱导贝里曲率反转产生拓扑态，实现拓扑谷输运，为二维材料电子性质调控提供了新手段。
2025-11-16 cond-mat.mes-hall
Topological Bloch Bands in Graphene Superlattices
我们概述了一种方法，赋予一个普通的香草材料的拓扑性质，通过创建拓扑带堆叠明显非拓扑原子薄材料。该方法示出了一个模型系统，包括石墨烯堆叠顶部六方氮化硼。在这种情况下，电子布洛赫带的Berry曲率对堆叠配置高度敏感。结果表明，电子拓扑结构可以通过晶轴取向来控制，为拓扑材料的设计提供了一条可行的途径。Berry曲率通过谷霍尔效应和长程不带电谷电流在输运中表现出来。由这种电流介导的非局部电响应提供了对带拓扑的诊断。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall
Topological resonance and single-optical-cycle valley polarization in gapped graphene
对于带隙石墨烯，我们预测，一个强烈的超短（单振荡）圆偏振光脉冲可以诱导大量的导带和大的谷极化。随着带隙的增加，谷极化的幅度从零（对于天然无带隙石墨烯）逐渐增加到单位数量级的值。被激发到导带中的电子的能量带宽可以非常大（对于$\sim 0.5$ $\mathrm{V/Å}$的合理脉冲幅度，为$\gtrsim 10$ eV）。这些现象是由于拓扑共振效应：拓扑（几何）相位和动力学相位的匹配。具有可调带隙的带隙石墨烯可以用作具有蜂窝通用晶格结构和破缺反转对称性的二维半导体（诸如过渡金属二硫属化物）的方便通用模型。
2019-09-06 cond-mat.mes-hall
Topological valley currents via ballistic edge modes in graphene superlattices near the primary Dirac point
六方氮化硼（hBN）上的石墨烯可以经由相互晶体学对准而展现拓扑相。最近在弹道石墨烯/hBN超晶格中第二狄拉克点（SDP）附近的非局域电阻（$R_{nl}$）的测量被解释为由于量子谷霍尔态而产生。我们报道了hBN/graphene/hBN超晶格，其中SDP下的$R_{nl}$可以忽略不计，但低于60 K时接近零磁场下主狄拉克点处的$h/2e^{2}$值，其特征衰减长度为2 $μ$ m。此外，基于Landauer-Büttiker形式主义的非局域输运传输概率显示了自旋简并弹道谷螺旋边缘模式的证据，这是谷电子学发展的关键
2020-12-17 cond-mat.mes-hall
New Aspects of Photocurrent Generation at Graphene pn Junctions Revealed by Ultrafast Optical Measurements
石墨烯独特的电学和光学性质使其成为光电应用的一个有前途的候选者。一个重要但尚未探索的方面是光激发的热载流子在石墨烯界面处的电荷和能量传输中的作用。在这里，我们进行时间分辨（~250 fs）扫描光电流显微镜上的可调石墨烯PN结。超快泵浦-探测测量产生的光电流响应时间从室温下的~ 1.5ps增加到20 K下的~ 4ps。结合光电流幅度对环境温度的可忽略的依赖性，这意味着热载流子而不是声子在高频下主导能量传输。依赖于门的泵浦探测测量表明，热电和内置电场效应有助于激光脉冲激发的光电流。每个贡献的相对权重取决于结配置。单个激光束激发也显示作为载流子密度的函数的多个极性反转，这是碰撞电离的特征。我们的研究结果增强了对石墨烯中非平衡电子动力学、电子-电子相互作用和电子-声子相互作用的理解。他们还确定了潜在的基于石墨烯的光子检测，传感和通信的超快设备操作速度（~500 GHz）的基本限制。
2011-08-16 cond-mat.mes-hall
Detecting Topological Currents in Graphene Superlattices
拓扑材料可以表现出横向于所施加的电场流动的类霍尔电流，即使在没有磁场的情况下。在石墨烯超晶格中，具有破缺的反转对称性，来自石墨烯的两个谷的拓扑电流被预测为沿相反的方向流动，并结合以产生长程电荷中性流。我们观察到这种效应作为一个非局部电压在零磁场在一个狭窄的能量范围内狄拉克点附近的距离为几微米远的标称电流path. Locally，拓扑电流的强度相媲美的施加电流，表明大的谷-霍尔角。拓扑电流的长程特性及其由栅极电压控制的类似晶体管的特性可用于基于谷自由度的信息处理。
2014-08-30 cond-mat.mes-hall
Heterostructures of graphene and topological insulators Bi$_2$Se$_3$, Bi$_2$Te$_3$, and Sb$_2$Te$_3$
Bi $_2$ Se $_3$系列的原型三维拓扑绝缘体提供了一个漂亮的例子，说明了由自旋轨道耦合引起的拓扑结构在体带隙内出现表面态。表面态通过时间反演对称性被保护免受反向散射，并且表现出自旋-动量锁定，由此电子自旋垂直于动量被极化，通常在表面的平面中。另一方面，石墨烯是一种典型的二维材料，具有可忽略的自旋轨道耦合。当石墨烯被放置在拓扑绝缘体表面时，邻近效应会引起巨大的自旋轨道耦合，从而使其Dirac电子具有有趣的新电子特性。我们提出了一个详细的理论研究单层石墨烯和拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$，Bi $_2$ Te $_3$，和Sb $_2$ Te $_3$的邻近效应，并阐明了定性的新的自旋轨道分裂的外观以及描述的唯象哈密顿量，通过分析所涉及的能带结构的轨道分解。这对于建立拓扑绝缘体和石墨烯表面之间邻近效应的微观模型应该是有用的。
2020-05-05 cond-mat.mes-hall
Self-organized pseudo-graphene on grain boundaries in topological band insulators
半金属的特点是节点能带结构，产生奇异的电子特性。狄拉克半金属的稳定性，如二维（2D）的石墨烯，需要晶格对称性的存在，而类似于拓扑带绝缘体的表面状态，三维（3D）的Weyl半金属受到带拓扑的保护。在这里，我们表明，在大部分的拓扑带绝缘体，自组织拓扑保护的半金属可以出现沿晶界，一个无处不在的扩展晶格缺陷在任何晶体材料。除了实验上可获得的电子输运测量之外，这些状态在2D中表现出影响边缘自旋输运的谷异常，而在3D中，它们表现为可以表现出奇数量子霍尔效应的类石墨烯状态。这些新的半金属的一般机制-自旋模式绑定到晶界的杂交-表明拓扑半金属可以出现在任何拓扑材料中，其中晶格位错绑定局部拓扑模式。
2016-03-17 cond-mat.mes-hall
Topological confinement in bilayer graphene
我们研究了一种新型的一维手征态，它可以通过静电横向限制在双层石墨烯（BLG）中产生。这些状态出现在隔离经历相反的门控极性的绝缘区域的畴壁上。虽然这些状态类似于传统的孤子零模，但它们的性质是由不寻常的手性BLG准粒子定义的。零模分支的数目由绝缘BLG态的拓扑真空电荷确定。我们讨论了如何这些手征状态可以体现实验，并强调其相关性谷电子学。
2007-09-21 cond-mat.mes-hall
Electronic states of zigzag graphene nanoribbons with edges reconstructed with topological defects
利用紧束缚方法研究了锯齿形石墨烯纳米带的能谱和电子态密度。在Stone-Wales zz（57）边缘的情况下，与原始zz边缘相比，低能谱显著改变。我们发现在任何宽度的石墨烯纳米带中，费米能级上的电子态密度都不为零。相反，对于只有一边是七边形而另一边是五边形的带，费米能级处的能隙是开放的，DOS等于零。其原因是未补偿的拓扑荷对局域边缘态的影响，而局域边缘态本质上是拓扑的。这种行为类似于沿边缘的结构化外部电势。
2015-11-10 cond-mat.mes-hall
Quantum Blockades and Loop Currents in Graphene with Topological Defects
我们研究了拓扑缺陷对锯齿形边缘石墨烯窄带的输运性质的影响。我们的结果表明，纵向电导消失在几个离散的费米能量，系统的发展具有一定的手征性的环轨道电流。手性取决于所施加的偏置电压的方向和由拓扑缺陷产生的局部曲率的符号。这种新颖的量子阻塞现象提供了一种通过外部电场产生磁矩的新方法，这可以证明在碳电子学中是有用的。
2008-10-11 cond-mat.mes-hall
Charged Topological Solitons in Zigzag Graphene Nanoribbons
具有锯齿形终止边缘的石墨烯纳米带具有以边缘铁磁性和反铁磁性边缘间耦合为特征的磁性基态。这种对称性破缺状态是退化的自旋取向，我们表明，与此相关的简并，系统具有拓扑孤子。孤子出现在简并基态之间的界面上。这些孤子是系统中的相关电荷激发。当电荷被添加到纳米晶体时，系统在能量上倾向于创建磁畴并将额外的电子容纳在界面孤子中，而不是将它们设置在导带中。
2017-05-22 cond-mat.mes-hall
Topological spin Hall and spin Nernst effects in a bilayer graphene
我们考虑双层石墨烯中自旋霍尔和自旋能斯特效应的内在贡献。相关的电子光谱从紧束缚哈密顿量，其中还包括内在的自旋轨道相互作用。相应的自旋霍尔和自旋能斯特电导率进行比较，从有效的哈密顿适当的状态附近的中性双层石墨烯的费米能级。这两种电导率都是在线性响应理论和格林函数形式主义内确定的。两个原子片之间的外部电压的影响也包括在内。我们发现从拓扑自旋霍尔绝缘体相在低电压到传统的绝缘体相在较大的电压。
2011-11-24 cond-mat.mes-hall
Topological Line Defects around Graphene Nanopores for DNA Sequencing
石墨烯中的拓扑线缺陷代表了一种理想的方式来产生具有降低的维度的高度受控的结构，其可用于电子器件中。在这项工作中，我们提出使用石墨烯中的扩展线缺陷来提高基于纳米孔的DNA测序设备中的核碱基选择性。我们使用QM/MM和非平衡格林函数方法相结合的电导调制，充分考虑溶剂的影响。通过对分子动力学模拟产生的大量不同取向进行采样，我们从理论上证明了在基于石墨烯的电子器件中使用线缺陷区分四个核碱基似乎是可能的。电导的变化与费米能级附近的特定分子态的传输及其与孔的耦合有关。通过施加特定调谐的栅极电压，这样的装置将能够比没有拓扑线缺陷的石墨烯传感器更可靠地区分四种类型的核碱基。
2017-12-06 cond-mat.mes-hall
Moiré edge states in twisted bilayer graphene and their topological relation to quantum pumping
我们研究了扭曲双层石墨烯的边缘态及其拓扑起源。我们发现，扭曲的双层石墨烯具有特殊的边缘状态与莫尔图案，这些莫尔边缘状态的出现与滑动陈数，它描述了相对层间滑动引起的拓扑电荷泵。当扭转双层中的一层相对于另一层滑动时，边缘态从一个能带转移到另一个能带，并且在一个滑动周期中泵浦的边缘态的数目被示出为等于带隙的滑动陈数。这种关系可以被看作是摩尔双层系统中固有的体积-边缘对应关系的表现。
2020-12-04 cond-mat.mes-hall
Geometry effects in topologically confined bilayer graphene loops
我们通过不同形状的拓扑环来研究双层石墨烯中的电子约束。这些环是由通过间隙反转作用在两个石墨烯片上的横向栅极产生的。对于大面积的循环的频谱是很好地描述了一个量化规则，只依赖于循环周长。对于小尺寸，光谱取决于环的形状。我们发现，零能态表现出强烈依赖于空间对称性的特征图案。我们通过考虑较高到较低对称性（圆形，正方形，矩形和不规则多边形）的循环来证明这一点。有趣的是，磁场会导致态的谷分裂、能量反转态之间的不对称、通量周期性和持续电流的出现。
2021-10-12 cond-mat.mes-hall
