Symmetry Protected Topological Metals
我们表明，明确定义的拓扑量子相变并不局限于有间隙的电子光谱的物质状态。这种跃迁也可能发生在两个无带隙金属态之间，这两个金属态都具有扩展的费米表面。过渡的特点是由一个不连续的，但不量化，跳跃在非对角传输系数。它的清晰度受到对称性的保护，例如粒子孔，它在整个过渡中保持不间断。我们提出了一个简单的模型，这种现象的基础上，二维$p+ip$超导体与应用的超导电流，并讨论其几何解释。
2018-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Inversion symmetry protected topological insulators and superconductors
三维拓扑绝缘体是一类具有强的无隙边界激发的量子相，它受到时间反转、电荷守恒和自旋旋转对称等全局对称性的保护.在这项工作中，我们系统地研究了另一类拓扑相位的弱相互作用的电子保护的空间反演对称性，通常不支持稳定的无隙边界状态。我们在K理论的框架下对这些反转对称的拓扑绝缘体和超导体进行了分类，并构造了它们的晶格模型。我们还讨论了这些反转保护的拓扑相位，这是他们的实验签名的量化响应函数。
2014-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topologically protected states in $δ$-doped junctions with band inversion
拓扑边界可以在平凡绝缘体和拓扑绝缘体之间的界面处形成。跨结的拓扑指数的差异导致稳健的无隙表面状态。这些国家的光学研究在文献中是稀缺的，原因是难以隔离他们的响应从散装。在这项工作中，我们建议沉积一个$δ$层施主杂质的拓扑边界附近，以帮助检测无间隙的表面状态。正如我们将展示的那样，无带隙表面态对这种扰动是鲁棒的，并且它们增强了由振子强度测量的带内光学跃迁。这些结果有助于理解拓扑绝缘体中表面态和体态的相互作用。
2018-05-24 cond-mat.mes-hall
Gapless Fermionic Systems as Phase-space Topological Insulators: Non-perturbative Results from Anomalies
提出统一理论描述无隙费米子系统的拓扑响应与反常，通过建立无隙费米子与相空间拓扑绝缘体的直接联系，无需微观细节即可获得低能性质与响应理论。
2025-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Topological quantum criticality from multiplicative topological phases
本文揭示了无能隙对称保护拓扑相与乘性拓扑相的基本联系，提出通过张量积构造结合典型拓扑绝缘体与临界无能隙模型，实现高维稳定的内禀无能隙SPTs，为拓扑研究开辟新途径。
2023-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Many-body topological invariants for fermionic symmetry-protected topological phases
我们定义和计算相互作用的费米子对称性保护的拓扑相位的多体拓扑不变量，由一个方向反转对称性，如时间反转或反射对称性保护。拓扑不变量是由配分函数得到的路径积分无方向的时空，如我们所示，可以计算出一个给定的基态波函数通过考虑非本地操作，“部分”反射或转置。作为我们方案的应用，我们研究了一维和三维拓扑超导体的$\mathbb{Z}_8$和$\mathbb{Z}_{16}$分类。
2017-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Interaction effects on 1D fermionic symmetry protected topological phases
在给定对称性和维数的自由费米子系统中，可能的拓扑相仅用三种阿贝尔群Z_1、Z_2或Z的元素来表示。例如，具有S_z自旋旋转和时间反演对称性的非相互作用的一维费米子超导相可以用Z分类。我们表明，与弱相互作用，这种分类减少到Z_4。利用群上同调，我们还可以证明，即使有强相互作用，一维超导体也只有四个不同的相。比较它们的射影表示，我们发现这四种对称性保护的拓扑相都可以用自由费米子来实现。进一步，我们证明了具有Z_n离散S_z自旋旋转和时间反演对称性的一维费米子超导相，当n=偶数时可分为Z_4，当n=奇数时可分为Z_2，所有这些强相互作用拓扑相都可以由非相互作用费米子实现.我们的方法可以应用到其他对称性的系统，看看哪些一维拓扑相位可以实现自由费米子。
2012-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Gapless vortex bound states in superconducting topological semimetals
我们发现超导拓扑半金属中的涡旋束缚态是无带隙的，这是由于在它们的正常态中存在拓扑无质量激发。我们证明了这个普遍的结果在各种半金属，包括狄拉克和Weyl半金属，三重简并自旋1费米子，自旋3/2 Rarita-Schwinger-Weyl费米子半金属和其他奇异的费米子半金属。这些无带隙束缚态的形成与$π$相超导体-正常金属-超导体（SNS）结中的Andreev镜面反射和传播Andreev模密切相关。我们进一步证明了这些无隙态是拓扑保护的，并且可以从拓扑泵浦过程中导出。
2021-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Index theorems, generalized Hall currents and topology for gapless defect fermions
本文利用欧几里得作用量中的费米子算符指标揭示拓扑材料缺陷上的无间隙模式，通过单圈费曼图类比量子霍尔电流，阐明动量与坐标空间拓扑的相互作用，并给出多个实例。
2023-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-lat
Conformal field theory approach to gapless 1D fermion systems and application to the edge excitations of nu = 1/(2p+1) quantum Hall sequences
我们提出了一个全面的研究有效的共形场论（CFT）描述的低能量激发的气体无自旋相互作用费米子在一个圆上的无隙制度（Luttinger液体）。函数技术和模块化的转换属性被用来计算所有的关联函数在有限的大小和在有限的温度。前向散射无序被精确地处理。在此框架内，电荷输运的量子霍尔流体的圆柱上的Laughlin实验进行了审查。边缘激发以上一个给定的体激发描述的扭曲版本的Luttinger有效理论。对应于nu =1/（2 p +1）填充分数的Luttinger CFTs似乎是有理CFTs（RCFT）。生成器的扩展对称代数被确定为边缘费米子的创造者和零化子，从而给出了一个物理意义的RCFT的角度来看，这些序列的边缘激发。
1997-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Non-necessity of band inversion process in 2D topological insulators for bulk gapless states and topological phase transitions
在通常采用的2D拓扑绝缘体模型中，众所周知，体无带隙态形成在能带反转点处，在该点处，态的简并性受到对称性的保护。因此，有时很容易考虑这种特性，即无隙态的出现，是在对称性保护下的能带反转过程的结果。类似地，带反转过程甚至可能被认为是诱导2D拓扑相变所必需的。为了澄清这些误导的观点，我们提出了一个简单的模型与灵活的陈数来证明，散装无带隙状态出现在拓扑相变的相边界，尽管没有带反转过程。此外，体无间隙状态不需要出现在由对称性保护的特殊$k$点处。鉴于这些基本的\textit{conceptual}问题的重要性及其广泛的影响，我们的澄清应该产生强烈的普遍利益和重大影响。此外，我们的一般模型的简单性和灵活性与任意陈数应证明有用的广泛的未来研究的拓扑状态的物质。
2017-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry protected weak topological phases in a superlattice
我们探索了基于Wilson-Dirac模型的超晶格系统中实现的新拓扑相。我们的主要重点是弱拓扑绝缘体相的二维模拟。我们发现这样的相位，其特征在于由对称性保护，但敏感的边缘相对于超晶格结构的取向的无间隙的边缘状态。我们表明，显性和隐藏的反射对称性保护这样的弱拓扑相位，并提出散装Z2指数负责的边缘状态的拓扑保护。
2013-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological gapless points in superconductors: From the viewpoint of symmetry
寻找拓扑绝缘体/超导体是近年来凝聚态物理的一个中心课题。作为一个理论方面，已经开发出各种各样的分类方法的拓扑保护的拓扑相位，其中的一个缺口的哈密顿量的拓扑结构进行了研究，从它的现场/晶体对称性的观点。另一方面，拓扑物理也出现在半金属中，其无隙点可以用拓扑不变量来刻画。在这种背景下，我们揭示了节点超导体的拓扑结构。本文从对称性的角度对超导能隙节点的现代拓扑分类理论进行了评述。分类方法阐明了非平凡的间隙结构所产生的非对称对称性或角动量，这是不能预测的传统理论。
2021-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unified Topological Response Theory for Gapped and Gapless Free Fermions
我们从一个共同的母体理论出发，推导出一个系统地计算有隙和无隙的自由费米子系统对电磁场和应变场的响应的方案。利用量子霍尔态的最低朗道能级的位置算符是正则共轭的这一事实，我们考虑了在$n$相互正交的磁场作用下的$2n$空间维中的大质量狄拉克费米子，并将由此产生的零朗道能级的物理空间重新解释为$n$空间维中的相空间.由Chern-Simons理论给出的父狄拉克费米子的体拓扑响应转化为量子化绝缘体响应，而其边缘异常表征了无隙系统的响应。此外，各种物理上不同的反应被认为是相关的位置和动量变量的交换。我们得到许多著名的响应，并证明我们的理论的实用性，通过预测沿位错外尔半金属的光谱流。
2015-05-28 cond-mat.mes-hall
Quantum Spin Hall Effect with Extended Topologically Protected Features in Altermangetic Multilayers
研究利用交变磁性突破传统约束，在交变磁性多层膜中实现具有多对无能隙螺旋边缘态的量子自旋霍尔相，并通过第一性原理计算验证Fe$_2$Se$_2$O多层膜材料，为设计拓扑相提供新蓝图。
2025-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Defects and Gapless Modes in Insulators and Superconductors
我们开发了一个统一的框架来分类的空间调制布洛赫和Bogoliubov德Gennes哈密顿描述的绝缘体和超导体的拓扑缺陷。我们考虑哈密顿量H（k，r），随着缺陷周围的绝热参数r缓慢变化，并且属于由时间反演对称性和粒子-空穴对称性定义的十个对称类中的任何一个。这种缺陷的拓扑类被确定，并提出了明确的拓扑不变量的公式。我们介绍了一个泛化的散装边界对应关系的拓扑类缺陷哈密顿的存在下，在缺陷的保护无隙模式。将讨论三维系统中的线缺陷和点缺陷的许多例子。这些可以承载一维手性狄拉克费米子，螺旋狄拉克费米子，手性马约拉纳费米子和螺旋马约拉纳费米子，以及零维手性和马约拉纳零模。这种方法也可以用来分类时间泵浦周期，如无源电荷泵，以及费米子奇偶泵，这是有关的伊辛非阿贝尔统计的缺陷，支持马约拉纳零模式。
2010-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Cyclotron resonance of single valley Dirac fermions in gapless HgTe quantum well
我们报告的朗道能级光谱研究的两个碲化汞量子阱（QWs）附近或在临界阱厚度，带隙消失。在磁场高达$B$ = 16 T，定向垂直于量子阱平面，我们观察到一个$\sqrt{B}$依赖的占主导地位的回旋共振（CR）过渡特性的二维狄拉克费米子的能量。对于无带隙或带隙量子阱，主要的CR线呈现单吸收或双吸收线型。利用有效的Dirac模型，我们推导出了HgTe无带隙量子阱中单谷Dirac费米子的带速为$v_F=6.4 \times10^5$ m/s，并解释了带隙量子阱的双吸收是由于增加了一个小的相对论质量而引起的.
2013-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gapless Edge-Modes and Topology in the Qi-Wu-Zhang Model: A Real-Space Analysis
本文通过实空间方法建立有效哈密顿量，研究Qi-Wu-Zhang模型拓扑相变机制，并分析无序对边缘模的影响。
2024-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Fermionic symmetry-protected topological state in strained graphene
石墨烯的低能物理学是由具有自旋和谷自由度的相对论狄拉克费米子描述的。机械应变可用于在两个谷中产生指向相反方向的伪磁场。我们研究了石墨烯中相互作用的电子在外加实磁场和应变诱导的赝磁场中的相互作用。当这两个场的比例达到一定时，可以实现费米子对称性保护的拓扑态。状态的特点是详细使用模型波函数，陈-西蒙斯场论，和数值计算。我们的论文表明，具有人工规范场的石墨烯可能具有丰富的拓扑态。
2017-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dynamically Induced Topology and Quantum Monodromies in a Proximity Quenched Gapless Wire
研究了拓扑平凡的一维无带隙金属丝突然耦合到拓扑束缚态后的猝灭动力学。我们发现，由于束缚态泄漏到和传播通过电线，他们的拓扑性质的签名生存，并保持可测量的寿命很长。因此，失超动态地在无间隙导线中引起拓扑性质。具体而言，我们研究了耦合到分数电荷孤子或马约拉纳费米子的无隙导线，并通过分析和数值计算分数电荷，费米子宇称，纠缠熵和分数交换统计的动态，在存在无序和短程相互作用的情况下，表征动态诱导的拓扑结构。在一个双重有效的描述，这种现象是描述的边界变化算子，其中，显着的，生成拓扑非平凡的monodromies在无间隙线，无论是阿贝尔和非阿贝尔量子统计的束缚态的双因子。
2019-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Higher-Order Topological Insulators
三维拓扑（晶体）绝缘体是具有绝缘体，但导电表面状态的材料，其在拓扑上受到时间反转（或空间）对称性的保护。在这里，我们将三维拓扑绝缘体的概念扩展到没有带隙表面状态的系统，但表现出拓扑保护的无带隙铰链状态。它们的拓扑性质受到时空对称性的保护，其中我们提出了两种情况：（1）手征高阶拓扑绝缘体受到时间反演和四重旋转对称性的保护。它们的铰链状态是手性模式，体拓扑结构是$\mathbb{Z}_2$ -分类的。(2)受时间反转和镜像对称保护的螺旋高阶拓扑绝缘体。它们的铰链状态以Kramers对出现，并且本体拓扑是$\mathbb{Z}$分类的。我们提供了这两种情况下的拓扑不变量。此外，我们表明，SnTe以及表面改性的Bi $_2$ TeI，BiSe和BiTe是螺旋高阶拓扑绝缘体，并提出了一个现实的实验设置来检测铰链状态。
2018-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Shift insulators: rotation-protected two-dimensional topological crystalline insulators
研究了旋转对称性保护下拓扑晶体绝缘体的二维紧束缚模型。该模型通过堆叠两个具有相反陈数的陈绝缘体来构建，其在旋转群的共轭表示下变换，例如$p_\pm$轨道。尽管它与凯恩-梅勒模型有着明显的相似性，但它并没有稳定的无隙表面态。尽管如此，该模型表现出拓扑响应，包括量子化的分数电荷绑定到旋转缺陷（向错）的外观和响应于穿过基本磁通量的角动量泵，这是由电磁规范场和对应于旋转对称性的有效规范场之间的相互Chern-Simons耦合描述的。此外，我们表明，虽然填充带的模型不承认一个对称的Wannier表示，这种障碍被删除后，添加适当的原子轨道，这意味着“脆弱”的拓扑结构。因此，模型的响应可以通过将其表示为具有正整数系数和负整数系数的原子轨道的叠加来导出。作为旋转保护的2D TCI的一个典型例子的模型分析后，我们表明，所有的TCI保护点群对称性，没有保护的表面状态是原子绝缘体或脆弱的阶段。值得注意的是，这意味着无带隙表面态存在于自由电子系统中，当且仅当存在稳定的Wannier阻塞。然后，我们使用降维映射问题的旋转保护的2D TCIs的分类到零维（0 D）的问题，然后使用它来获得完整的非相互作用的分类，这样的TCIs，以及减少这种分类中存在的相互作用。
2019-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Observation of Gapless Dirac Surface States in ZrGeTe
拓扑狄拉克半金属的实验发现为在实际材料中寻找各种奇异量子相提供了一个平台。最近出现的ZrSiS型材料作为拓扑线半金属，其中观察到带隙的Dirac类表面态。在这里，我们提出了一个系统的角度分辨光电子能谱（ARPES）研究ZrGeTe，非对称保护狄拉克半金属。我们在布里渊区的同一个$\bar X$点上观察到两个类狄拉克无带隙表面态。我们的理论分析和第一性原理计算表明，这些是由晶体对称性保护。因此，ZrGeTe出现作为一个罕见的例子，自然微调系统的对称性和非对称对称性之间的相互作用导致丰富的现象学，从而打开了机会，以调查物理学的狄拉克半金属和拓扑绝缘相实现在一个单一的材料。
2017-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermionic Lieb-Schultz-Mattis Theorems and Weak Symmetry-Protected Phases
Lieb-Schultz-Mattis（LSM）定理及其由Oshikawa和Hastings的高维推广证明了自旋- $1/2$的自旋不变晶格模型不可能具有既保持自旋对称性又保持平移对称性的非简并基态。最近，它表明，LSM定理可以解释在某些弱保序拓扑（SPT）阶段的体边界对应。在这项工作中，我们讨论了二维费米子系统的LSM型定理，其中没有玻色子类似物。他们遵循从一个一般的分类弱SPT阶段的费米子在三维空间。我们进一步推导出在这样的系统中可能的间隙的拓扑相位的限制。特别是，我们表明，晶格平移必须置换任意子，从而导致“强制”非阿贝尔位错，或“genons”。我们还讨论了费米子的其他弱SPT相的表面态。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Decoherence of Majorana zero modes mediated by gapless fermions
Sapienza Università di Roma（罗马大学）
研究了由无能隙费米子介导的马约拉纳零模退相干机制，推导了Lindblad主方程并验证了非马尔可夫动力学的非局部相关性。
2026-01-20 cond-mat.mes-hall
Higher-order topological phase without crystalline symmetry
作为空间对称性保护的拓扑晶体绝缘体的后代，提出了各种具有无间隙角或铰链的高阶对称性保护拓扑相（HOSPT）。在这项工作中，我们解决了一类新的高阶拓扑状态，它不需要晶体对称性，而是依赖于子系统对称性的保护。我们提出了几个强相互作用的模型与无间隙铰链或角的基础上的“装饰铰链壁凝聚”的图片。铰链壁是$Z_2$顺磁体的缺陷位形，它被低暗SPT态修饰。这种独特的铰链壁装饰结构导致由无间隙铰链分隔的间隙表面。铰链模式的非平凡性质可以通过具有Wess-Zumino-Witten项的$1+1$ D共形场论来捕获。此外，通过将广义Lieb-Schultz-Mattis定理与HOSPT态的边界反常联系起来，我们建立了一个证明铰链不可应用性的不通过定理。这种普遍的对应关系产生了一个全面的标准，以确定HOSPT的存在下，一定的对称性，而不管微观哈密顿量。
2019-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
$Z_2$ index for gapless fermionic modes in the vortex core of three dimensional paired Dirac fermions
我们考虑了三维狄拉克费米子的动量无关的完全带隙成对态的涡旋线上的无隙模。为此，我们需要在垂直于涡线的平面中，在点涡的存在下，相应的二维问题的费米子零模式的解决方案。基于零模存在的谱对称性要求，我们确定了合适的广义Jackiw-Rossi哈密顿量为不同的配对状态。一个四维广义Jackiw-Rossi哈密顿量具有关于反酉算子的谱对称性，并且只对{ \em奇涡度}产生一个零模，它由$Z_2$指数形式描述。在化学势、狄拉克质量和塞曼耦合等一般微扰的存在下，奇宇称拓扑超导态的二维问题映射到广义Jackiw-Rossi哈密顿量的{ \em two}个拷贝上，从而奇涡旋束缚了两个Majorana费米子.相反，在粒子-空穴通道中存在任何手征对称性破缺微扰时，如规则狄拉克质量，拓扑平凡的$s$波超导体不存在零能态。我们发现，一维色散模式的数量沿涡线也决定了相关的二维问题的指数。对于轴向超流态，在各种扰动的存在下，我们讨论了$Z_2$指数的异常方程的后果。
2014-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-th
Unconventional Majorana fermions on the surface of topological superconductors protected by rotational symmetry
拓扑超导体是在其边界上具有马约拉纳中间带隙态的物质的奇异带隙相。在传统的拓扑超导体中，Majorana能隙态以局域零维模或传播自旋1/2费米子的形式出现，具有准相对论色散关系。在这里，我们表明，非常规的传播马约拉纳状态可以出现在表面的三维拓扑超导体的旋转对称性保护。非常规的马约拉纳表面态分为三种不同的类型：具有$(2S+1)$ -折叠简并度$(S\geq3/2)$的自旋- $S$马约拉纳费米子，携带两个不同拓扑荷的马约拉纳费米子线，以及四重旋转对称相关的自旋-1/2马约拉纳费米子四重态.前两类的光谱性质超越了传统的自旋1/2费米子，是拓扑超导体所特有的，而在拓扑绝缘体中没有对应的。我们证明了在掺杂$Z_2$拓扑绝缘体或具有旋转对称性的Dirac半金属的超导相中可以获得非常规的Majorana表面态。
2021-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coexisting edge states and gapless bulk in topological states of matter
我们考虑二维系统中，边缘状态共存的无隙散装。这样的系统可以例如通过将携带边缘状态的物质的带隙二维状态耦合到无隙二维系统来构造，在无隙二维系统中，光谱由多个狄拉克锥组成。我们发现，在没有无序的情况下，即使当两个系统耦合时，由于动量和能量守恒，边缘态也可以被保护。我们区分弱和强的边缘状态的水平与散装混合。在存在无序的情况下，当块体被局部化时，边缘状态可以稳定，或者当块体是金属时，边缘状态可以不稳定。我们分析了这两种情况发生的条件。最后，我们提出了一个具体的物理实现我们的模型的基础上双层Hg（Cd）Te量子阱。
2014-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A Gapless MoS$_2$ Allotrope Possessing Both Massless Dirac and Heavy Fermions
MoS $_2$是过渡金属二硫属化物（TMD）的一员，由于其优异的力学、热学、电学和光学性能，近年来成为发展最快的二维材料之一。与具有超高电子迁移率的无质量狄拉克费米子的石墨烯不同，单层MoS $_2$是直接带隙半导体。一个有趣的问题出现了：单层MoS $_2$是否也具有超高电子迁移率的无质量狄拉克费米子？在这里，使用第一性原理计算，我们表明，单层的MoS $_2$同素异形体，它由重复的正方形八角形环（缩写为so-MoS $_2$，以区别于正常的六方晶格，h-MoS $_2$）具有无质量狄拉克费米子和重费米子。与石墨烯的$p$ -轨道狄拉克费米子不同，so-MoS $_2$的狄拉克费米子是$d$ -电子并且具有与石墨烯的费米速度相当的费米速度。在so-MoS $_2$中发现的狄拉克锥结构极大地丰富了我们对TMD物理性质的理解，并为开发新型电子/自旋电子器件开辟了新的可能性。
2014-01-30 cond-mat.mes-hall
Spin-layer Locked Gapless States in Gated Bilayer Graphene
门控双层石墨烯表现出自旋简并的无隙态，其拓扑特征位于堆叠畴壁。这些状态允许沿畴壁的一维电流。我们在此证明，当双层石墨烯包含用磁性缺陷装饰的堆叠畴壁时，这些拓扑保护的电流被自旋极化并锁定在单层中。磁缺陷，我们的模型为π-空位，扰动的拓扑状态，但也提升他们的自旋简并。一个无带隙状态生存这些缺陷的扰动，其自旋极化主要是本地化在一个层。在拓扑状态的自旋极化电流在一个单一的层中流动，这一发现表明，有效地利用这些国家在自旋电子学应用的可能性。
2019-06-18 cond-mat.mes-hall
Construction and classification of point group symmetry protected topological phases in 2D interacting fermionic systems
在过去的几年里，相互作用玻色子和费米子系统中的保序拓扑相的构造和分类一直是人们研究的热点。最近，一个完整的分类和建设的空间群SPT相位也提出了相互作用玻色子系统。在本文中，我们试图将这种分类和建设方案系统地推广到相互作用费米子系统。特别是，我们通过低维块态装饰构造和分类点群SPT相位的2D相互作用费米子系统。我们发现了几个有趣的费米子SPT状态，这些状态只能在相互作用的费米子系统中实现（即，不在自由费米子或玻色子SPT系统中）。此外，我们还验证了最近提出的二维相互作用费米子系统的晶体等效原理。最后，潜在的实验实现这些新类的点群SPT阶段在二维关联超导体的地址。
2020-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Rotation Symmetry-Protected Topological Phases of Fermions
我们研究了在一维、二维和三维空间中具有旋转对称性和阿贝尔内部对称性的相互作用的费米子量子保护拓扑相的分类。通过这种分类，一方面，我们通过明确的块态结构证明了最近提出的晶体拓扑相与具有内部对称性的晶体拓扑相之间的对应原理。我们发现，精确的对应举行，它是必要的，以改变对称群的中心扩展结构的$\mathbb{Z}_2$费米子宇称。另一方面，我们发现了新的类别的本质费米子SPT阶段，只有使相互作用，无论是在2D和3D的四倍旋转。此外，还得到了几个关于Majorana型费米子SPT的Lieb-Schultz-Mattis型定理的新例子，并从体边界对应的角度讨论了它们的解释.
2022-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Unconventional topological edge states in one-dimensional gapless systems stemming from nonisolated hypersurface singularities
本研究揭示了一维无隙系统中源于非孤立超曲面奇点的非常规拓扑边缘态，提出基于本征标架旋转和非布洛赫能带理论的理论框架，并首次通过非互易电路实验验证，将拓扑边缘态从有隙相扩展至无隙相。
2025-03-05 cond-mat.mes-hall
Topological Crystalline Materials - General Formulation, Module Structure, and Wallpaper Groups -
我们制定的扭曲等变$K$ -理论的基础上的拓扑晶体材料。扭曲的等变$K$理论的基本思想解释与应用的拓扑相保护的晶体对称性记住，和系统的方法的拓扑分类晶体材料。我们的配方是适用于散装gapful拓扑晶体绝缘体/超导体和它们的无隙边界和缺陷状态，以及散装gapless拓扑材料，如Weyl和狄拉克半金属，和节点超导体。作为我们的配方的应用，我们提出了一个完整的分类拓扑晶体表面状态，在没有时间反演不变性。该分类适用于三维绝缘体的无间隙表面状态，以及全间隙二维绝缘体。这样的表面状态和二维绝缘体被分类在一个统一的方式由17个墙纸组，连同存在或不存在（亚晶格）手征对称性。我们确定了墙纸组操作下的拓扑数及其表示。我们还证明了我们的配方在散装无间隙相的分类中的有用性。我们提出了一类新的Weyl半金属和Weyl超导体的拓扑保护的反演对称性。
2017-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con math-ph
Gapless higher-order topology and corner states in Floquet systems
本研究揭示了Floquet系统中临界点处的无隙高阶拓扑，提出体-角对应统一方案，证明零模和π角模可在拓扑转变中存续。
2025-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Nontrivial gapless electronic states at the stacking faults of weak topological insulators
晶格缺陷，如堆垛层错，可能会掩盖真实材料的电子拓扑特征。事实上，缺陷是无序的来源，其可以增强系统本体的态密度和导电性，并且它们破坏可以保护拓扑状态的晶体对称性。另一方面，近年来已经表明，晶格缺陷可以作为一个来源的非平凡拓扑结构。受最近的三维（3D）拓扑系统，如Bi $_2$ TeI和Bi $_{14}$ Rh $_3$ I $_9$实验的启发，我们研究了堆垛层错对弱拓扑绝缘体（WTI）的电子性质的影响。工作与一个简单的模型组成的3D WTI形成的弱耦合的二维（2D）拓扑层由平凡的间隔，我们发现，2D堆垛层错可以携带自己的，拓扑非平凡的无隙状态。取决于WTI性质以及实现堆垛层错的方式，后者可以形成拓扑保护的2D半金属，但也可以形成嵌入更高维WTI块体中的2D拓扑绝缘体。这表明了在实际材料中使用堆垛层错作为拓扑非平凡的、受保护的导电态的来源的可能性。
2022-06-14 cond-mat.mes-hall
Connection between Free-Fermion and Interacting Crystalline Symmetry-Protected Topological Phases
该研究提出了一个研究相互作用对晶体对称保护拓扑相影响的框架，借助阿蒂亚-赫泽布吕赫谱序列建立自由费米子与相互作用系统等价类的直接联系，并通过不同维度的例子验证了方法的应用。
2024-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Gapless interface states between topological insulators with opposite Dirac velocities
拓扑绝缘体表面上的狄拉克锥表现出类似于光学的线性色散，其速度依赖于材料。我们考虑两个不同速度的拓扑绝缘体的结，并计算其反射率和透射率。我们发现它们反映了螺旋表面态的无背散射性质。当两个速度具有相反的符号时，当保持垂直于结的镜面对称性时，垂直入射的透射和反射都被禁止。在这种情况下，我们证明了在两个拓扑绝缘体之间的界面处必然存在无隙态。它们的存在受到镜像对称性的保护，并且它们具有取决于系统对称性的特征色散。
2011-10-17 cond-mat.mes-hall
Higher-order topological insulators protected by inversion and rotoinversion symmetries
我们证明了高阶拓扑绝缘体的存在性：{ \it i}）四重旋转反转不变的大块晶体，和{ \it ii}）反转对称系统，或没有额外的三重旋转对称。这些状态的物质的特征在于由一个非平凡的$\mathbb{Z}_2$拓扑不变，我们定义的填充带的对称混合Wannier函数的条款，并可以很容易地计算出从知识的晶体对称标签的散装能带结构。拓扑不变量决定了受保护的手征无间隙一维模式的存在或不存在，这些模式局限于常规有间隙表面之间的铰链处。
2018-08-16 cond-mat.mes-hall
Controlling the layer localization of gapless states in bilayer graphene with a gate voltage
实验中的门控双层石墨烯堆叠畴壁的拓扑无隙状态保护的无谷混合。在这里，我们研究这些状态下的栅极电压使用原子模型，这使我们能够阐明它们的起源。我们发现，栅极电位控制层本地化的两个状态，这取决于所施加的栅极电压的大小层之间的开关非平凡。我们还展示了如何通过分析层间碳键的形成，这些双层无隙状态产生的单层石墨烯带。在此基础上，我们提供了一个模型哈密顿解析解，它解释了层的本地化作为一个函数的比例之间的应用潜力和层间跳跃。我们的研究结果为电子器件中的无隙态的操纵开辟了一条途径，类似于拓扑绝缘体中的写入和读取存储器。
2017-09-22 cond-mat.mes-hall
Topological Crystalline Magnets: Symmetry-Protected Topological Phases of Fermions
我们介绍了一类新的相互作用使拓扑晶体绝缘体在二维和三维电子系统，我们称之为“拓扑晶体磁铁。“它受到时间反演对称性$\mathcal{T}$和镜像对称性或旋转对称性$\mathcal{R}$的乘积的保护。拓扑晶体磁体表现出两个有趣的特征：（i）它不能与任何斯莱特绝缘体电连接;（ii）边缘状态对电子耦合到边缘是鲁棒的。这些特征受到边缘态的反常对称变换性质$(\mathcal{R} \mathcal{T})^2=-1$的保护。对外部磁场的各向异性响应可以是实验特征。
2017-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quantum transport of Dirac fermions in HgTe gapless quantum wells
研究了具有临界阱厚的碲化汞量子阱的输运性质，其中带隙是封闭的，低能谱由单个狄拉克锥描述。在这项工作中，我们检查了宏观和微米尺寸（介观）的样品。在微米尺寸的样品中，我们观察到磁场诱导，量子化电阻（$\sim h/2e^{2}$）在朗道填充因子$ν=0$，对应于形成的螺旋边缘状态为中心的电荷中性点（CNP）。在宏观样品中，零朗道能级（LL）附近的电阻显示出强烈的振荡，我们归因于边缘$ν=0$态和体$ν\neq 0$空穴LL之间的散射。我们提供了一个模型，采取实证的方法来构建一个LL图的基础上的油藏的情况下，形成的沉重的孔。
2022-06-14 cond-mat.mes-hall
Topological Gapless Matters in Three-dimensional Ultracold Atomic Gases
三维拓扑无隙物质具有定义在动量空间中的闭流形上的拓扑不变量所保护的无隙简并性，在从凝聚态材料到超冷原子气体的各个领域都引起了相当大的兴趣。超冷原子气体作为一种高度可控、无无序的体系，为模拟拓扑无带隙物质提供了一个通用的平台。本文综述了近年来三维冷原子系统中拓扑无带隙现象的研究进展。主要研究了冷原子中的Weyl点、结构（Ⅱ型）Weyl点、Dirac点、结环和Weyl例外环。由于冷原子中的相互作用可以通过费什巴赫共振来控制，本文综述了吸引相互作用超流体和非相互作用冷原子气体超流体的研究进展。
2019-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Phonon-induced Floquet second-order topological phases protected by space-time symmetries
空间和非空间对称性的共存以及它们之间适当的对易/反对易关系可以产生静态高阶拓扑相，其具有比一更高的余维的无间隙边界模式。或者，时空对称性在Floquet系统中也可以导致更高的co-dimensions的异常Floquet边界模式，大概与相对于非空间对称性的对易/反对易关系的改变。我们展示了如何相干激发声子模式可以用来促进空间对称性的静态系统总是平凡的，支持非平凡的Floquet高阶拓扑相位的时空对称性。我们提出了两个例子-一个在D类和另一个在AIII类相干激发声子模式促进反射对称性的时间滑移对称性，使空间和非空间对称性之间的换向/anticommutation关系被修改。这些改变的关系允许以前平凡的系统主机无间隙模式的共维2反射对称边界。
2019-11-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Genus-protected higher-order topological phases
National Institute of Technology, Rourkela（鲁尔克拉国立理工学院）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；IFW Dresden（德累斯顿亥姆霍兹中心）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）
本文提出通过基本对称性和系统形状的全局拓扑（即 genus）保护高阶拓扑相，无需晶格对称性，边界态受基本局部对称性保护。
2026-05-07 cond-mat.mes-hall
Topologically protected gap states and resonances in gated trilayer graphene
门控三层石墨烯在其最稳定的ABC堆叠中表现出能隙。在这里，我们表明，当堆叠顺序从ABC到CBA的变化，三个无隙状态出现在每个谷。这些态是拓扑保护的，它们的数目与谷陈数在堆叠边界上的变化有关。堆叠变化是通过在顶层和底层中的剥离或脱层来实现的，这同时在相邻层对中（在双层中）产生两个AB/BA堆叠畴壁。这又导致对于某些栅极电压，两对拓扑共振另外出现在传导带和价带连续带中。
2020-05-23 cond-mat.mes-hall
Topologically Protected Doubling of Tilted Dirac Fermions in Two Dimensions
从理论上研究了二维晶格上无质量狄拉克费米子的加倍。证明了在手征对称性破缺的格点上，即使狄拉克锥倾斜，无质量狄拉克费米子的加倍也是拓扑保护的。这是由于为晶格系统定义的广义手征对称性，其中这种模型可以通过手征对称晶格模型的变形来生成。本文表明，两个带晶格模型，这是一个一般的方式来产生系统的广义手征对称性，这样的系统总是可以转换回一个晶格模型与传统的手征对称性。我们特别表明，零模的数量是一个不变量的变换，导致拓扑保护à la尼尔森-二宫的倾斜和无质量狄拉克费米子在二维中的两倍。
2019-04-11 cond-mat.mes-hall
Effects of first- and second-order topological phases on equilibrium crystal shapes
本文通过紧束缚模型和Wulff construction方法，研究了TI、TCI和SOTI的平衡晶体形状，发现拓扑边界态的存在与否以不同于平庸绝缘体的方式影响特定晶面的出现。
2023-06-28 cond-mat.mes-hall
Anomalous magnetic transport and extra quantum oscillation in semi-metallic photon-like fermion gas
在没有洛伦兹对称性的情况下，具有线性色散和精确平带的Weyl费米子（feroton）的赝自旋-1对应物可以在凝聚态系统中出现。费罗子的平带分支等价于麦克斯韦理论中的纵光子，由于出射（费米子）规范对称性，它是一个多余的自由度。在耦合到外部磁场时，费米子规范对称性被打破，并且平带费米子成为以朗道能级指数（$n>1$）为特征的无隙激发。在长波长范围内，这些无带隙模具有与手征反常相关的零朗道能级相反的手征性，从而导致更丰富的磁输运性质。为了进一步探索这些无带隙模式的新颖性质，我们通过广义Lieb晶格模型研究了量子振荡。我们发现了一个额外的振荡行为，这表明这些奇异的无隙模式的存在。我们收集了文献中已知的{ \it ab initio}计算数据，讨论了在实际材料中实现半金属费洛蒙气体的可能性。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall hep-th
Three-Dirac-fermion approach to unexpected universal gapless surface states of van der Waals magnetic topological insulators
本文提出三狄拉克费米子方法，揭示MnBi$_2$Te$_4$表面vdW间隙微小膨胀可产生拓扑保护的无能隙狄拉克锥表面态，为解释实验观测并实现大能隙磁性量子反常霍尔效应提供机制。
2023-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Dirac Fermions Protected by Space-Time Inversion Symmetry in Black Phosphorus
我们报道了在表面掺杂的二维半导体黑磷中实现新颖的受保护的狄拉克费米子。通过表面斯塔克效应的黑磷的宽可调带隙被用来实现高达~ 0.6eV的令人惊讶的大带反转。高分辨率角分辨光电子能谱直接揭示了狄拉克点对的产生及其沿滑动镜对称轴的运动。与石墨烯不同，黑磷的狄拉克点是稳定的，即使在存在自旋轨道耦合的情况下，也受到时空反演对称性的保护。我们的研究结果建立了黑磷在倒置制度作为一个简单的模型系统的二维保维（拓扑）狄拉克半金属，提供了一个前所未有的机会，发现二维外尔半金属。
2017-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental realization of a topological crystalline insulator in SnTe
拓扑绝缘体实现了物质的拓扑量子态，其中在边缘或表面处出现由时间反演对称性保护的不寻常的无隙金属态。他们的发现刺激了对受其他对称性保护的新拓扑状态的探索，最近的一个理论预测了“拓扑晶体绝缘体”（TCI）的存在，其中金属表面状态受到晶体镜像对称性的保护。然而，其实验验证尚未报道。在这里，我们展示了第一个和决定性的实验证据TCI相碲化锡（SnTe），这是最近预测的TCI。我们的角分辨光电子能谱显示出清晰的签名的金属狄拉克锥表面带与其狄拉克点稍微远离边缘的表面布里渊区在SnTe。另一方面，这种无隙表面状态是不存在的表亲材料碲化铅（PbTe），与理论预测。我们的研究结果建立了TCI相的存在，并开辟了新的途径奇异的拓扑现象。
2012-06-23 cond-mat.mes-hall
Topological transition between gapless phases in quantum walks
本文提出利用三步离散时间量子行走模拟费米子链中无能隙相之间的拓扑转变，通过曲率函数标度理论、重正化群流及绕数等方法验证了多临界点处的转变特征。
2025-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.stat-mech
