Mesoscopic fluctuations of conductance of a helical edge contaminated by magnetic impurities
时间反演对称性（TRS）禁止沿螺旋边缘移动的电子的弹性背散射。然而，我们证明，一个合奏的磁性杂质可能会导致TRS保持准弹性背散射，导致在电导的干扰效应。由于局域自旋的RKKY相互作用，在反向散射事件中转移的特征能量被抑制（抑制在磁性杂质的总数中是指数的）。我们预测的统计电导波动不同于那些在常规情况下的一维系统与淬火无序。
2013-01-07 cond-mat.mes-hall
Topological Protection from Random Rashba Spin-Orbit Backscattering: Ballistic Transport in a Helical Luttinger Liquid
Rashba自旋轨道耦合和势无序的结合诱导了二维拓扑绝缘体边缘态的随机电流算符。我们证明，通过这样的边缘的电荷传输是弹道在任何温度下，有或没有Luttinger液体相互作用。该解决方案利用了一个映射到自旋1/2在一个随时间变化的字段，保留沿一个随机起伏的组件（可积动力学）的投影。我们的结果是准确的，并排除了随机Rashba后向散射作为一个来源的温度依赖性运输，缺乏可积性破坏条款。
2016-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Strongly anisotropic spin response as a signature of the helical regime in Rashba nanowires
当自旋轨道动量接近费米动量k_F \approx k_{SO}时，磁场中的Rashba纳米线呈现螺旋状.我们表明，这种制度的特点是由一个强烈的各向异性的电子自旋磁化率，在自旋空间中的一个方向上的指数抑制信号，并且没有沿这个方向的低频自旋波动。由于在无带隙区k_F \not \approx k_{SO}中的自旋响应在所有三个方向上具有幂律行为，因此自旋测量提供了补充自旋不敏感电导测量的螺旋区的特征。
2013-08-05 cond-mat.mes-hall
Helical edge transport in the presence of a magnetic impurity: the role of local anisotropy
二维拓扑绝缘体的螺旋边缘模被认为是不受时反不变弹性后向散射影响的。然而，通常在实验中观察到与理想电导的实质性偏差，直到非常低的温度。为了解决这个难题，我们考虑了一个单一的磁性杂质与任意自旋的螺旋边缘输运的效果。我们考虑杂质和边缘电子之间的交换相互作用的最一般的结构。此外，我们首次考虑了杂质的局部各向异性，并表明它在很宽的电压和温度范围内强烈影响背散射电流。我们发现，存在的局部各向异性的背散射电流的灵敏度是不同的半整数和整数值的杂质自旋。在后一种情况下，各向异性可以显著增加对电流的后向散射校正。
2019-02-08 cond-mat.mes-hall
Dynamic response functions and helical gaps in interacting Rashba nanowires with and without magnetic fields
由于施加磁场而产生的部分能隙谱是纳米线中Rashba自旋轨道耦合的主要探测器之一。这种“螺旋间隙”表现在线性电导，以及在动态响应函数，如光谱函数，结构因子，或隧道密度的状态。在本文中，我们从理论上研究了这些观测量中螺旋间隙的签名，特别关注Rashba自旋轨道耦合和电子-电子相互作用之间的相互作用。我们发现，在准一维导线中，即使没有磁场，相互作用也可以打开螺旋间隙。我们使用玻色化，重整化群分析，和新兴的sine-Gordon模型的确切形状因子计算动态响应函数。对于特殊的相互作用强度，我们验证了我们的结果，通过量子化。我们展示了如何在实验中区分由磁场或相互作用引起的两种类型的螺旋间隙。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall
Suppressing backscattering of helical edge modes with a spin bath
在本文中，我们解决了受保护的手征模式的稳定性问题（例如，在二维拓扑绝缘体的边界处的螺旋边缘状态）。也就是说，我们研究了当系统与环境之间存在不同的相互作用通道时，后向散射振幅的变化。根据库仑和自旋自旋通道的相对强度，我们发现三种不同的可能制度。虽然库仑相互作用本身自然地放大了背散射并破坏了手性模式的保护，并且自旋-自旋通道略微抑制了背散射，但它们的相互作用可以使背散射过程严格无关，从而打开了使用外部自旋浴作为稳定剂的可能性，该稳定剂消除了破坏性影响并恢复了手性保护。
2018-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Levitons in helical liquids with Rashba spin-orbit coupling probed by a superconducting contact
考虑了在Rashba自旋轨道耦合作用下，由两个含时外加电压驱动并与薄超导体相连的二维拓扑绝缘体的单边输运性质.我们专注于一个训练的洛伦兹形脉冲，这是已知的二维电子气中产生相干单电子激发的情况下，并证明他们是最小的激发电荷传输也在螺旋边缘状态，即使在存在的自旋轨道相互作用。重要的是，洛伦兹形脉冲的这些特性可以通过计算薄超导体上粒子散射产生的电荷噪声来测试。这代表了一种新的设置，其中可以实现电子量子光学实验与螺旋状态，超导接触作为一个有效的分束器。通过详细说明这种配置，我们还评估了碰撞Hong-Ou-Mandel配置中的电荷噪声，表明由于Rashba相互作用引起的特殊效应，在零延迟出现非零倾角。
2019-11-09 cond-mat.mes-hall
Signatures of Rashba spin-orbit interaction in the superconducting proximity effect in helical Luttinger liquids
考虑二维拓扑绝缘体边缘螺旋Luttinger液体中的超导邻近效应，导出了与s波超导体隧道耦合的边缘态的低能哈密顿量.除了左右移动模式之间的相关性之外，耦合可以在单个模式内诱导它们，因为边缘模式的自旋轴不一定是恒定的。这可以通过Rashba自旋轨道耦合在HgTe/CdTe量子阱中可控地诱导，并且是边缘态波函数的2D性质的结果。这两个特征在邻近效应中的区别对于使用这种螺旋模式以分裂库珀对也是至关重要的。我们讨论了随之而来的运输签名，并指出了一个长期的功能，在直流电导测量，可用于区分两种类型的相关性存在，并确定Rashba相互作用的大小。
2012-01-20 cond-mat.mes-hall
Finite frequency backscattering current noise at a helical edge
具有足够各向异性的磁性杂质可以解释所观察到的2D拓扑绝缘体的边缘电导与预期量子化值的强烈偏差。在这项工作中，我们考虑这样一个螺旋边缘耦合到稀释杂质与任意自旋$S$和一般形式的交换矩阵。我们计算了在有限的频率作为温度和施加的偏压的函数的后向散射电流噪声。我们发现，除了在零频率的洛伦兹共振，后向散射电流噪声功能Fano型共振在非零频率。共振的宽度由相应的科林加率的频谱控制。在一个固定的频率的反向散射电流噪声具有非单调的行为作为偏置电压的函数。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Helical gaps in interacting Rashba wires at low electron densities
Rashba自旋轨道耦合和垂直于Rashba轴的磁场已经被预测在非相互作用或弱相互作用的一维量子线的能谱中打开部分能隙（“螺旋能隙”）。通过比较动能和库仑能，我们表明，这种间隙开放通常发生在低电子密度的库仑能占主导地位。为了解决这个强相关的限制，我们调查Rashba线使用维格纳晶体理论。我们发现即使在强相互作用的极限下也存在螺旋能隙，但它对电子密度的依赖性与弱相互作用的情况有很大的不同。特别地，我们发现打开间隙的临界磁场成为电子密度的振荡函数。这强烈地改变了电导测量中螺旋间隙的预期特征。
2016-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Unrestricted electron bunching at the helical edge
二维时反不变拓扑绝缘体边缘的自旋为$S$的量子磁杂质可能引起后向散射。本文研究了任意$S$的后向散射电流散粒噪声。我们完整的解析解表明，对于$S>\frac{1}{2}$，Fano因子可以任意大，反映了大批量电子的聚束。相比之下，我们严格证明，对于$S=\frac{1}{2}$的Fano因子之间有界的$1$和$2$，推广早期的研究。
2019-08-08 cond-mat.mes-hall
Conductance suppression by nonmagnetic point defects in helical edge channels of two-dimensional topological insulators
我们研究了在二维拓扑绝缘体中，当存在能产生束缚态的临界点缺陷时，自旋对称性破缺的螺旋边缘通道中的电子背散射和电导抑制。在这个系统中的边缘和束缚态的隧穿耦合的结果在形成复合螺旋边缘状态，其中所有四个合作伙伴的两个Kramers对传统的螺旋边缘状态和束缚态的混合。后向散射被认为是电子的非弹性两粒子散射的结果，这是在这些复合状态。在这种方法中，我们发现，即使缺陷只产生一个能级，也会发生足够强的背散射。这种效应是由复合态之间的电子跃迁引起的，其能量接近束缚态能级。研究了单个缺陷散射引起的量子化电导偏离随温度和费米能级的变化。结果被推广到散射的情况下，由许多不同的缺陷与能级分布在带隙。在这种情况下，电导偏差证明是相当强的，即使在足够低的缺陷密度与实验相当。有趣的是，在某些条件下，电导偏差的温度依赖性在很宽的温度范围内变得很弱。
2021-04-26 cond-mat.mes-hall
Backscattering of topologically protected helical edge states by line defects
本研究提出线性排列的在位杂质可解除Kane-Mele模型中螺旋边缘态的拓扑保护，通过紧束缚模型与非平衡格林函数方法计算发现正在位势下体带隙下边缘附近电导受抑，源于带隙束缚态交叠形成的杂质通道引发背散射。
2023-07-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generic helical edge states due to Rashba spin-orbit coupling in a topological insulator
我们研究了由于Rashba自旋轨道相互作用而不具有轴向自旋对称性的二维拓扑绝缘体的螺旋边缘态。缺乏轴向自旋对称性可以导致所谓的通用螺旋边缘状态，其具有能量依赖的自旋取向。这开启了非弹性后向散射的可能性，从而非量子化的传输。在这里，我们发现解析的新的色散关系和能量依赖的自旋取向的一般螺旋边缘状态中存在的Rashba自旋轨道耦合内的Bernevig-Hughes-Zhang模型，为一个单一的孤立的边缘和有限宽度的带。在单边的情况下，我们分析量化的自旋取向，这原来是一个现实的碲化汞量子阱弱的能量依赖。然而，有限的尺寸效应结合Rashba自旋轨道耦合的结果在两个避免交叉的能量色散，其中的边缘状态的自旋取向变化是非常显着增加的现实参数。最后，我们的分析结果被发现比较好的数值紧束缚正则化的模型。
2016-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Aharonov-Bohm effect in a helical ring with long-range hopping: Effects of Rashba spin-orbit interaction and disorder
研究了具有长程跳跃的两端螺旋环中存在Rashba自旋轨道相互作用时的Aharonov-Bohm效应。我们探讨了自旋极化行为的变化取决于所施加的磁通量和传入的电子能量。我们在这个系统中阐明的最有趣的特征是，零能量交叉出现在$Φ=0$处的能谱中，并且也出现在所施加的磁通量的半通量量子值（$n Φ_0/2$，$n$是整数）的整数倍处。我们调查的传输性能的环使用格林函数形式主义，并发现零能量传输峰对应于这些零能量交叉消失的存在下Rashba自旋轨道相互作用。我们还将静态随机无序在我们的系统中，并表明，零能量交叉和传输峰是不能免疫的混乱，即使在没有Rashba自旋轨道相互作用。后者阻止了在环状拓扑绝缘体边缘态中表现这些螺旋态的可能性。
2016-11-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Spin transmission control in helical magnetic fields
我们计算了空间调制塞曼分裂能带存在下的二维波导中的自旋输运。我们表明，在自旋演化主要是绝热的制度中，自旋背散射率可以通过自旋分裂带之间的非绝热朗道-齐纳跃迁来调节[C。贝特豪森等例如，Science 337，324（2012）]。这种机制是容忍对自旋无关的散射过程。完全自旋极化的系统表现出完全的自旋反向散射，因此电流开关。在部分自旋极化系统中，Landau-Zener跃迁点的空间序列通过背散射自旋极化输运模式的重新占据来增强电阻调制。我们讨论一个可能的应用作为自旋晶体管。
2012-07-23 cond-mat.mes-hall
Rashba-controlled thermal valve in helical liquids
在一维费米子系统的背景下，螺旋Luttiger液体不仅具有有趣的自旋性质，而且还具有利用有限Rashba耦合通过静电门进行操纵的可能性。我们使用这个属性表明，一个异质结构组成的螺旋Luttinger液体，接触到两个金属引线和顶栅补充，可以用作一个可调的热阀。通过依赖于玻色化技术和散射的等离子体模式，我们调查的性能，这个阀门相对于电子-电子相互作用，温度和属性的门。对于实验相关参数，所提出的装置可以实现的热导的最大调制在$7 \%$附近。这种变化既可以是正的，也可以是负的。此外，浇口的几何形状的修改可能导致与干涉效应相关的特定温度依赖性。我们还认为，我们预测的效果可以用来建立在二维拓扑绝缘体的边缘状态的螺旋性质。
2021-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Renormalization group approach for the scattering off a single Rashba impurity in a helical liquid
据推测，在拓扑绝缘体的螺旋边缘状态中会发生两粒子非弹性反向散射，并且预计会改变输运。在这封信中，通过使用一个重整化群的方法，我们提供了一个微观的推导过程中，存在一个时间反演不变的Rashba杂质势。与以前的方法不同，我们能够证明这种效应只发生在电子-电子相互作用的存在下。此外，我们发现，作为温度的函数的线性电导表现出两个标度行为之间的交叉：$K>1/2$的$T^{4K}$和$T^{8K-2}$的$K<1/2$，与$K$的Luttinger参数。
2012-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Finite frequency noise in a quantum point contact between helical edge states
我们提出并分析了非平衡有限频率电流-电流关联作为一种手段来表征量子自旋霍尔几何中边缘态的螺旋性质。我们表明，有限频率的噪声，使明确区分一个粒子和两个粒子的过程中发生的螺旋液体隧道或弱背散射制度。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall
Elastic backscattering of quantum spin Hall edge modes from Coulomb interactions with non-magnetic impurities
我们证明了在量子自旋霍尔绝缘体边缘的螺旋电子和动态杂质之间的静电相互作用可以诱导准弹性背散射。模型的杂质作为一个两级系统，我们表明，反向传播的Kramers简并电子态之间的过渡可以发生不打破时间反演对称性，只要杂质也经历了过渡。相关的电阻具有弱的温度依赖性，直到非通用的温度标度。我们的研究结果扩展了已知的背散射机制在螺旋边缘模式的范围，包括电子隧穿出系统是不存在的情况下。
2020-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Gap formation in helical edge states with magnetic impurities
螺旋边缘态出现在二维拓扑绝缘体的表面，其特征在于自旋向上沿一个方向传播，自旋向下沿相反方向传播。这样的状态受到时间反演对称性的保护，并且不会发生由于标量杂质引起的背散射。然而，磁性杂质打破时间反演对称性，导致背散射。它们的存在通常是无意的，但在某些情况下，它们被引入样品中以打开光谱中的间隙。我们调查的影响随机杂质的螺旋边缘状态，特别是如何在现实的情况下，具有磁性和标量成分的杂质的间隙行为。事实证明，对于一个固定的磁贡献的间隙关闭时，无论是标量分量，或费米速度增加。我们比较图表技术的自洽玻恩近似数值计算，产生良好的协议。对于实验相关的参数，我们发现，即使是温和的标量组件可以是相当有害的间隙形成。
2018-07-04 cond-mat.mes-hall
Manipulation of helical states revealed by crossed Andreev reflection
本文提出利用交叉安德烈耶夫反射定量表征Rashba自旋轨道耦合对量子自旋霍尔绝缘体螺旋边缘态自旋的栅压调控效率，并通过非平衡格林函数计算发现微分电导与自旋旋转角呈$G_2\propto-\cosθ$关系，为实验检验提供了可行方案。
2025-02-20 cond-mat.mes-hall
Rashba spin precession in quantum Hall edge channels
在强垂直磁场作用下的二维电子系统的边界上形成准一维边缘沟道。我们考虑Rashba自旋-轨道耦合，诱导结构反转不对称性，对它们的电子和输运性质的影响。我们的分析和数值计算结果表明，自旋分裂量子霍尔边缘通道表现出类似于Rashba分裂量子线的性质。抑制后向散射和长的自旋寿命使这些边缘通道观察电压控制的自旋进动的理想系统。基于后者，我们提出了一种无磁体自旋相关电子干涉仪。
2004-09-22 cond-mat.mes-hall
Electrically controlled spin-transistor operation in helical magnetic field
提出了一种螺旋磁场中的电控自旋晶体管的方案。在所提出的器件中，晶体管动作由朗道-齐纳跃迁驱动，朗道-齐纳跃迁导致自旋极化电子的反向散射并将晶体管切换到高电阻状态（关断状态）。晶体管的开/关状态可以通过使用Rashba自旋轨道耦合的全电装置来控制，该Rashba自旋轨道耦合可以通过施加到侧电极的电压来调谐。
2015-12-11 cond-mat.mes-hall
Sub- to Super-Poissonian crossover of current noise in helical edge states coupled to a spin impurity in a magnetic field
二维拓扑绝缘体的边缘态是螺旋形的，时间反演对称性禁止了单粒子的背散射。在这项工作中，我们表明，一个各向同性交换耦合的螺旋边缘状态（HES）的自旋1/2杂质受到磁场的结果在特征背散射电流噪声（BCN）作为偏置电压和倾斜角之间的函数的磁场的方向和HES的量子化轴。特别是，我们发现从亚泊松（反聚束）到超泊松（聚束）行为的过渡作为边缘态电子的螺旋度的直接后果。我们采用主方程方法中的全计数统计方法，微扰地处理自旋为1/2的杂质与HES之间的交换耦合。我们表示的BCN通过符合关联函数的散射过程之间的HES，给出了一个精确的解释的Fano因子的电子跳跃事件的聚束和反聚束行为。根据Tomonaga-Luttinger液体理论，我们还研究了HES中电子-电子相互作用的影响。
2021-07-31 cond-mat.mes-hall
Spatially resolved study of backscattering in the quantum spin Hall state
量子自旋霍尔态和一般拓扑绝缘体的发现，引发了强大的实验努力。量子自旋霍尔态的传输研究证实了边缘状态的存在，显示弹道边缘传输微米尺寸的样品，并证明了螺旋边缘状态的自旋极化。虽然这些实验已经证实了广泛的理论模型，但QSH边缘态的性质尚未在局部尺度上进行研究。使用扫描门显微镜扰动的QSH边缘状态在亚微米尺度上，我们确定良好的本地化散射网站，这可能限制预期的非耗散传输的螺旋边缘通道。在散射位点之间的微米级区域中，边缘状态似乎如理想QSH系统所预期的那样不受干扰地传播，并且被发现对弱诱导电势波动是鲁棒的。
2012-11-16 cond-mat.mes-hall
Electrical control and interaction effects of the RKKY interaction in helical liquids
研究了在外加电场诱导的Rashba自旋轨道耦合和电子-电子相互作用下，量子自旋霍尔绝缘体螺旋边态介导的RKKY相互作用.我们发现，在Rashba耦合的存在下，由螺旋边缘态诱导的RKKY相互作用不仅包含Heisenberg类和Dzyaloshinskiiii-Moria项，而且还包含原来不存在的向列型项，范围函数取决于Rashba耦合的强度。我们还表明，电子-电子相互作用改变的RKKY相互作用的强度，通过修改的权力的$1/|x|$依赖的范围功能。特别地，通过改变相互作用或Rashba耦合的强度，存在涉及在Luttinger液体参数$K=1/2$的值处的RKKY相互作用的符号变化的（杂质）量子相变。由于Rashba耦合的强度和螺旋边缘态的化学势都可以通过外部栅极电压进行电学控制，我们的结果不仅揭示了二维拓扑绝缘体边缘磁杂质关联的本质，而且为量子计算中操纵量子比特铺平了道路.
2015-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Suppression of ballistic helical transport by isotropic dynamical magnetic impurities
动态磁性杂质（MI）被认为是抑制二维拓扑绝缘体边缘弹道螺旋输运的可能来源。MI提供巡游螺旋电子的自旋翻转反向散射。如果MI和电子之间的交换相互作用是各向异性的，并且Kondo屏蔽不重要，则这样的背散射减小弹道电导。众所周知，各向同性的MI不抑制电子轴自旋对称系统中的螺旋输运。我们表明，如果这种对称性被打破，各向同性MI获得有效的各向异性和抑制螺旋电导。其独特的基本机制是电子的连续反向散射，这些电子在同一方向上传播，但具有不同的能量。对线性电导的相应修正由电子的允许相空间决定，并与温度成比例，即T^4。因此，它在低温下消失。这定性地区分由MI与诱导和裸各向异性的影响，后者是温度无关的。如果T小于所施加的偏压，即有限e V，则允许的相空间由偏压提供，微分电导的标度为（e V）^[4]。
2021-07-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Magnetic AC control of the spin textures in a helical Luttinger liquid
我们证明了诱导和控制特殊的自旋纹理的螺旋Luttinger液体的可能性，通过一个随时间变化的磁散射。打破时间反演对称性的扰动的存在在光谱中打开了一个缺口，引起单粒子反向散射和特殊的自旋响应。我们表明，在弱的背散射制度的不对称自旋纹理出现在左侧和右侧的散射体，其空间振荡的磁化频率和费米能量之间的比率和电子相互作用控制。这种特殊的自旋响应标志着螺旋和非螺旋液体之间的强烈差异，预计即使在AC制度中也会产生对称的自旋纹理。
2014-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Missing Shapiro steps and the $8π$-periodic Josephson effect in interacting helical electron systems
在时间反演不变的相互作用螺旋电子系统中，两粒子的背散射可以导致带电荷$e/2$的准粒子的形成。我们提出了一种方法来检测这种状态的约瑟夫森效应的存在下的邻近诱导超导。在这种情况下，$e/2$电荷的存在导致约瑟夫森电流的$8 π$周期分量，其可以通过测量约瑟夫森结中的夏皮罗台阶来识别。特别是，我们表明，即使有弱显式时间反演对称性破缺，这使得两个粒子的背散射是一个子领先的效果在低能量，它的存在仍然可以检测到驱动，电流偏置夏皮罗步骤测量。其中一些步骤作为驱动频率的函数的消失与非阿贝尔零能态的存在直接相关。我们认为，这种效果可以在目前最先进的Rashba线测量。
2017-05-22 cond-mat.mes-hall
Synthetic helical liquid in a quantum wire
我们表明，Dresselhaus相互作用和空间周期性Rashba相互作用的组合，导致在量子线的螺旋液体的形成时，电子-电子相互作用是弱屏蔽。这种效应是持续的螺旋度依赖的有效带隙，这取决于Dresselhaus和Rashba自旋轨道耦合的大小。我们提出了一种半导体器件的设计，其中螺旋液体可以实现和实验探测。
2014-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Helical edge transport in the presence of a magnetic impurity
研究了电子散射量子磁性杂质对二维拓扑绝缘体螺旋边电流-电压特性的影响。我们计算了一般形式的交换相互作用矩阵和任意值的磁性杂质自旋的后向散射沿边缘的电流的贡献。我们发现微分电导是电压的非单调函数，有多个极值。
2017-10-10 cond-mat.mes-hall
2D SNS junction with Rashba spin-orbit interaction
研究了洁净极限下Rashba自旋轨道相互作用对S-2DEG-S邻近结中超电流的影响。本文将Andreev能级的Beenakker公式推广到自旋轨道散射的情形。自旋轨道诱导的Andreev束缚态的分裂的无限宽的结的预测，并与非零的正常背散射在S/N界面。然而，只要忽略2DEG中的电子-电子相互作用，约瑟夫森电流的半经典平均值对Rashba耦合不敏感。
2005-10-21 cond-mat.mes-hall
Rashba Sandwiches with Topological Superconducting Phases
我们介绍了一个多功能的异质结窝藏各种拓扑超导相，其特征在于存在螺旋，手性，或单向边缘状态。改变参数，例如有效塞曼场或化学势，可以在同一设置中在这三个拓扑相之间进行调谐。我们的模型只依赖于传统的非拓扑成分。双层结构由一个s波超导体夹在两个二维电子气层之间，具有很强的Rashba自旋轨道相互作用。两种不同的配对机制，邻近诱导的直接和交叉Andreev超导配对之间的相互作用，产生多个拓扑相位。特别是，如果交叉Andreev超导配对占主导地位，螺旋边缘状态发生。此外，面内塞曼场导致具有单向边缘态的2D无带隙拓扑相，其先前被预测仅存在于非中心对称超导体中。如果塞曼场倾斜出平面，则系统处于具有手征边缘态的拓扑相。
2018-03-02 cond-mat.mes-hall
Tunneling between helical edge states through extended contacts
我们考虑一个量子自旋霍尔系统在一个双终端设置，与一个扩展的隧道连接的上，下边缘。我们分析了这种几何形状对背散射电流的影响，作为电压，温度和电子相互作用强度的函数。我们发现，这种配置可能是有用的，以确认边缘状态的螺旋性质，并提取其传播速度。通过与通常的量子点接触几何的比较，我们观察到，预测的反向散射电流和线性电导的幂律行为恢复足够低的能量，而不同的幂律也出现在更高的能量。
2012-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic-field switchable metal-insulator transitions in a quasi-helical conductor
我们研究了无序螺旋导体中的安德森局域化，这些导体是由具有自旋-轨道相互作用的一维导体和磁场，或由等效系统获得的。我们称这种导体为“准螺旋”，因为反向传播模式的自旋不是完全反平行的，并且具有小的自旋波函数重叠，该重叠可由磁场调谐。由于重叠，无序背散射是可能的，并允许本地化过渡。随着场的增加，导体可以通过两个局部化转变，一个是从常规局部化系统到准螺旋导体（局部化长度超过系统长度），另一个是在更高的场处再次到局部化状态，然而，这是由于在磁场诱导的伪间隙下方的反向散射。我们使用统一的两步重整化群方法研究这些跃迁。
2013-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin-orbit interactions in a helical Luttinger liquid with a Kondo impurity
研究了Rashba和Dresselhaus自旋轨道相互作用对耦合近藤杂质的螺旋Luttinger液体物理的联合作用。Rashba偶联可能在某些参数范围内破坏Kondo单线态形成[Phys.Rev.B86，161103（R）（2012）]。这种影响在这里示出为足够强的Dresselhaus相互作用消失。通过计算电导、电流和电流波动以及热导来研究系统的输运性质。
2013-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Evidence for broken Galilean invariance at the quantum spin Hall edge
我们研究了量子自旋霍尔（QSH）绝缘体的螺旋边缘通道的输运性质，在存在电子-电子相互作用和弱的，局部Rashba自旋轨道耦合。两者的组合允许非弹性后向散射，不打破时间反演对称性（TRS），导致相互作用相关的幂律校正的电导。在这里，我们使用一个非平衡Keldysh形式主义来描述的情况下，一个长的，一维的边缘通道耦合到外部水库，其中所施加的偏压是领先的能量尺度。通过明确计算的修正电导高达四阶的杂质强度，我们分析相关的单粒子和两个粒子的背散射过程在微观水平上。有趣的是，我们表明，建模的铅一起打破伽利略不变性的输运性质具有重要的后果。这种破缺的发生是因为体光谱的伽利略不变性转变为边缘光谱的突现洛伦兹不变性。与此打破伽利略不变性在QSH边缘，我们发现一个贡献单粒子背散射与一个非常低的功率标度，而在伽利略不变性的存在下，领先的贡献将是由于相关的两个粒子的背散射。这种差异进一步反映在散粒噪声的Fano因子的不同值中，Fano因子是实验上可观察到的量。所描述的行为是特定的Rashba散射体，并没有发生在反向散射的情况下，时间反演打破，磁性杂质。
2016-01-13 cond-mat.mes-hall
Single and multi-particle scattering in Helical liquid with an impurity
本文研究了螺旋液体中单个非磁性杂质的散射行为。螺旋液体是具有一对反向传播边缘态的一维系统，它们是时间反转伙伴。在没有磁场的情况下，时间反演对称性是守恒的，因此禁止单粒子散射。然而，多粒子过程是可能的。我们研究了后向散射电流和噪声，并推导出有效的散射电荷。磁场增强了后向散射电流，但减少了有效散射电荷。我们发现，散射电荷可以在$e$和$2e$之间变化，这取决于电子-电子相互作用的强度和磁场。
2012-01-30 cond-mat.mes-hall
Controlling spin polarization of a quantum dot via a helical edge state
利用广义主方程方法研究了自旋为1/2的塞曼分裂量子点与螺旋Luttinger液体的弱耦合.当量子点和HLL的量子化轴非共线时，HLL在量子点上感应出由施加的偏置电压控制的可调磁化方向。HLL的背散射电导（BSC）是有限的，并显示出共振特性时，偏置电压等于塞曼能量的幅度。所观察到的偏置电压的BSC不对称性直接反映了HLL自旋的量子化轴。
2014-07-11 cond-mat.mes-hall
Current-induced Orbital and Spin Magnetizations in Crystals with Helical Structure
我们从理论上证明了在具有螺旋晶格结构的晶体中，沿螺旋轴的轨道和自旋磁化由沿螺旋轴的电流引起。我们提出了一个简单的紧束缚模型进行计算，结果可以推广到任何螺旋晶体。感应磁化是相反的右手和左手螺旋。沿螺旋轴的电流诱导自旋磁化来自费米表面上的径向自旋织构。这与Rashba系统形成鲜明对比，在Rashba系统中，感应自旋磁化垂直于施加的电流。
2015-07-10 cond-mat.mes-hall
Effects of nuclear spins on the transport properties of the edge of two-dimensional topological insulators
二维拓扑绝缘体边缘沟道中的电子可以描述为螺旋Tomonaga-Luttinger液体。它们通过超精细相互作用耦合到嵌入在主体材料中的核自旋，因此受到核自旋上的弹性自旋翻转背散射。我们调查的核自旋引起的边缘电阻由于这样的背散射进行重整化群分析。值得注意的是，这种背散射机制的效果是强的螺旋边缘比在非螺旋通道，这被认为是存在于平凡的制度的InAs/GaSb量子阱。在具有足够长边缘的系统中，无序的核自旋导致边缘电阻，其在降低温度时呈指数增长。另一方面，来自边缘态的电子介导各向异性的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida核自旋-自旋相互作用，这诱导了低于转变温度的螺旋核自旋序。我们讨论的螺旋秩序的特点，以及它的实验签名。在有序相，我们确定了两个背散射机制，由于电荷杂质和磁振子。内部产生的磁场允许电荷杂质上的背散射，并导致边缘态的安德森型局域化。磁振子介导的背散射导致幂律电阻，其在零温度下被抑制。总的来说，我们发现，在一个足够长的边缘的核自旋，是否有序，抑制边缘电导为零的温度接近零。
2018-03-29 cond-mat.mes-hall
Point contacts and localization in generic helical liquids
我们考虑两个螺旋液体的相对边缘上的一个狭窄的二维拓扑绝缘体，这是由一个或几个本地隧道结连接。在空间非均匀Rashba自旋轨道耦合的存在下，螺旋态相对边缘的自旋织构是不同的。我们证明，这对边缘之间的电子输运有很强的影响。特别是，在许多随机隧道接触的情况下，本地化长度强烈依赖于边缘状态的自旋纹理。
2013-10-28 cond-mat.mes-hall
Signatures of Helical Edge Transport in Millimetre-Scale Thin Films of Na3Bi
二维拓扑绝缘体（2DTI）具有绝缘体和螺旋自旋极化边缘模式，对非磁性无序的反向散射具有鲁棒性。虽然弹道输运已被证明在2DTI在短距离内，较大的样品显示出显着的后向散射和几乎与温度无关的电阻，其起源尚不清楚。2DTI边缘显示了自旋极化，然而螺旋度的程度难以从自旋测量中量化。在这里，我们研究2DTI少层Na 3Bi绝缘Al 2 O3。非局部电导测量几何结构使得能够灵敏地检测拓扑区域中的边缘电导，边缘平均自由程约为100 nm。磁场抑制了自旋翻转散射，产生了巨负磁电阻（GNMR），在0.9 T时高达80%.与理论的比较表明>98%的散射是螺旋自旋散射，显著超过了非螺旋金属预期的最大值（67%）。GNMR，再加上非本地测量证明边缘传导，从而提供了一个明确的实验签名的螺旋边缘，我们希望是通用的理解2DTI有用。
2019-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-universal conductance in quasi-helical quantum wires
在具有理想螺旋模式的量子线中，电导以e^2/h为单位进行量子化，前提是量子线连接到费米液体导线。我们表明，这种普遍性不持有部分间隙准螺旋系统，如拉什巴纳米线受到磁场，这是常用的模仿螺旋Luttinger液体。相反，它们的电导具有一个非普适值，该值取决于导线中的相互作用，即使在费米液体铅存在的情况下也是如此。非普适电导的根源在于自旋和电荷自由度的非平凡混合，这反过来又定义了非螺旋低能哈密顿量。
2013-08-19 cond-mat.mes-hall
Ballistic quantum spin Hall state and enhanced edge backscattering in strong magnetic fields
在零磁场下观察到的碲化汞量子阱中的量子自旋霍尔态（QSH）具有时间反演对称性，与量子霍尔态（QH）不同。我们发现，QSH状态持续在强量子化领域，并确定由反向传播（螺旋）的边缘通道与带隙内的非线性色散。如果费米能级移动到朗道量子化导带或价带，我们发现QSH和QH之间的过渡区。在跃迁附近，由于光谱非线性和增强的后向散射的综合作用，螺旋通道的纵向电导被强烈抑制。它表现出一个幂律衰减1/B^2N，磁场B由边缘的后向散射体的数量N决定。这表明一个相当简单和实用的方法来探测最近实现的准弹道QSH设备的质量使用磁阻测量。
2010-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing variations of the Rashba spin-orbit coupling at the nanometer scale
Rashba效应作为一种电可调的自旋-轨道相互作用是众多可能应用的基础，例如自旋滤波器、自旋晶体管和使用纳米线中的马约拉纳态的量子计算。此外，这种相互作用可以决定二维自旋退相和反定域化现象。然而，Rashba参数的真实空间模式从未被探索过，尽管它严重影响，例如，在拓扑保护的沟道中使用自旋螺旋状态和另外禁止的电子反向散射的自旋晶体管更鲁棒。在这里，我们将这种模式映射到纳米长度尺度，通过使用扫描隧道光谱测量最低朗道能级的自旋分裂。我们揭示了强烈的波动与当地的静电势的InSb反型层与一个大的Rashba系数（~1 eV）。这种新型的Rashba场映射能够更全面地理解临界波动，这可能对基于自旋电子器件的鲁棒性具有决定性意义。
2016-04-25 cond-mat.mes-hall
Influence of Helical Spin Structure on the Magnetoresistance of an Ideal Topological Insulator
在理想的拓扑绝缘体中，表面电子的螺旋自旋结构抑制背散射，因此可以增强表面导电性。研究了垂直磁场对费米能级下电子自旋结构的影响，并计算了从短程无序到屏蔽库仑势的不同无序势的磁场依赖的拓扑增强因子.在玻尔兹曼近似下，短程无序的拓扑增强因子在零磁场下达到最大值4，在高磁场下接近1，与无序势的性质无关。
2014-12-04 cond-mat.mes-hall
Helical liquid of snake states
我们导出了在非均匀磁场中由Rashba自旋轨道场和塞曼场的联合作用诱导的自旋蛇态问题的精确解。在反对称磁场中，自旋蛇态是非定域复合粒子，起源于空间分离的纠缠自旋。加入外部均匀磁场打破了自旋宇称对称性，使光谱分支出现间隙，从而导致自旋电流的规则拍频模式。这些新的现象，在螺旋液体的蛇态提出了一个实验实现。
2013-05-30 cond-mat.mes-hall
Spintronics in MoS_2 monolayer quantum wires
本文对MoS_2单层扶手椅型量子线和量子点中的自旋效应进行了解析和数值研究。由电场引起的内禀和Rashba自旋轨道相互作用之间的相互作用导致螺旋模式，从而在时间反演不变系统中引起自旋过滤。Rashba自旋轨道相互作用也可以通过空间变化的磁场产生。在这种情况下，系统可以处于具有几乎完美的自旋极化的螺旋状态。如果这样的量子线被带到接近s波超导体，系统可以被调谐到拓扑相，导致在线端的中隙马约拉纳费米子。
2013-04-16 cond-mat.mes-hall
Edge stability and edge quantum criticality in 2D interacting topological insulators
二维拓扑绝缘体（TI）中螺旋边缘态对强相互作用的鲁棒性仍然是一个有趣的问题。在这里，通过执行第一个无符号量子蒙特卡罗（QMC）模拟的Kane-Mele-Hubbard-Rashba模型，该模型描述了一个相互作用的2D TI与两个粒子的背散射的边缘，我们验证了无间隙的螺旋边缘状态是强大的对有限范围的两个粒子的背散射时，库仑排斥不强。然而，当库仑排斥足够强时，螺旋边缘态可以通过无穷小的两粒子背散射而被带隙，导致边缘磁有序。我们进一步揭示了磁边量子临界点（EQCP）的普遍性质。在边缘的磁畴壁上，我们发现出现了e/2的分数电荷。我们的研究结果的影响，最近的输运实验中的InAs/GaSb量子阱，这是一个二维TI与强相互作用，也将被讨论。
2017-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic moments in a helical edge can make weak correlations seem strong
研究了局域磁矩对螺旋边电导的影响。与局域磁矩的相互作用是边缘电子的一种有效的背散射机制。我们评估所得到的微分电导作为温度$T$和施加的偏压$V$的任何值的$V/T$的函数。反向散射的磁矩，结合边缘电子之间的弱排斥力的结果在幂律温度和电压依赖性的电导;相应的小的正指数是绝缘行为的指示。在窄禁带半导体中，由于电荷无序，局部矩可以自然地出现。我们的研究结果提供了一个替代的解释最近的实验由李等。\cite{Li15}的幂律抑制的电导归因于强电子排斥的边缘内，与Luttinger液体参数$K$微调接近$1/4$的值。
2016-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Building topological device through emerging robust helical surface states
我们提出了一种通过在Z_2=0拓扑系统中产生鲁棒螺旋表面态来构造拓扑器件的非局域操纵方法。具体地说，在具有有限尺寸效应的Z_2=0 Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）模型的带中，如果在顶边（底边）掺杂磁性杂质，则底边（顶边）的边态可以根据磁性杂质的强度和方向而改变。因此，由于有限尺寸的限制，新兴的鲁棒螺旋边缘状态和带隙的正常边缘状态之间的后向散射也被改变，这使得系统在完美的单通道导体和完美的绝缘体之间交替。这种效应使我们能够制造具有高开关比的拓扑器件。此外，它也可以推广到三维模型和更现实的Cd_3As_2型狄拉克半金属。
2015-03-25 cond-mat.mes-hall
Interplay between Rashba interaction and electromagnetic field in the edge states of a 2D topological insulator
用非微扰方法研究了Rashba相互作用和电磁场对二维拓扑绝缘体边缘态的影响。我们表明，电子动力学是相当于一个问题的无质量狄拉克费米子传播的非均匀速度，提高了Rashba配置文件相对于裸费米值$v_F$。尽管电磁场诱导的非弹性和时间反演破裂过程，没有反向散射发生没有相互作用。的光激发电子密度明确获得的电场和Rashba相互作用的条款，并示出满足广义手征异常方程。本文详细分析了高斯电磁脉冲的情况。当光激发发生在远离Rashba区域时，后者有效地充当“超光速门”，将光激发波包推到由$v_F$确定的光锥之外。相反，对于与Rashba区域重叠的电脉冲，出现的波包以依赖于重叠面积的方式被压缩。讨论了自旋内和自旋间密度耦合的电子-电子相互作用效应。结果表明，Rashba相互作用，通常被认为是一个不必要的无序效应，可以利用定制的形状和光激发的自旋极化波包的传播时间。
2017-02-24 cond-mat.mes-hall
