Effect of Berry connection on attosecond transient absorption spectroscopy in gapped graphene
通过数值求解四能带密度矩阵方程研究带隙石墨烯ATAS，发现Berry联络诱导了以泵浦激光频率振荡的额外光谱分量，并推导解析表达式揭示其强度与Berry联络及van Hove奇点处电子有效质量相关。
2025-06-27 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph
Nonlinear optical response induced by non-Abelian Berry curvature in time-reversal-invariant insulators
提出了一个由非阿贝尔Berry曲率引起的时反不变绝缘体中非线性光学的一般框架。我们发现TRI绝缘体在光场和太赫兹光场下的三阶响应与布里渊区上的非阿贝尔Berry曲率的积分直接相关。我们将结果应用于带边附近具有旋转对称性的绝缘体。在共振激发下，光学极化率与通过等能表面的Berry曲率的通量成正比，其等于表面的陈数乘以$2π$。对于III-V族化合物半导体，基于六带模型的微观计算给出了三阶极化率，其等能面的陈数等于3。
2014-08-15 cond-mat.mes-hall
Spin Berry phase in anisotropic topological insulators
三维拓扑绝缘体的特征在于存在受保护的无带隙自旋螺旋表面态。在实际样品中，这些表面状态从一个表面延伸到另一个表面，覆盖整个样品。通常，在拓扑绝缘体的曲面上，处于表面态的电子获得自旋Berry相位，作为有效表面自旋必须遵循实空间几何的切向表面的约束的表达。当电子环绕时，这样的Berry相位加起来为π，例如，一次绕圆柱体。现实的拓扑绝缘体化合物也常常是分层的，即，是各向异性的。我们明确地证明了存在这样一个π Berry相的存在和不存在（由于晶体各向异性）的圆柱对称性，也就是说，无论满足自旋到表面锁定条件。自旋Berry相位π对圆柱对称性破缺的鲁棒性是用π通量管穿透拓扑绝缘体纳米线的紧束缚模型实现数值证实的。
2011-10-14 cond-mat.mes-hall
Layer Hall effect induced by hidden Berry curvature in antiferromagnetic insulators
层霍尔效应描述了在不同层处自发地偏转到相对侧的电子，这已经在垂直电场下的MnBi $_2$ Te $_4$薄膜中实验性地报道[Gao等人，《自然》595、521（2021）]。在这里，我们揭示了一个普遍的起源层霍尔效应在所谓的隐藏贝里曲率，以及材料设计原则。因此，它在动量空间中产生零Berry曲率，但在实空间中产生非零层锁定隐藏Berry曲率。我们发现，与普通的绝缘体相比，层霍尔效应显着增强反铁磁拓扑绝缘体。我们的宇宙图景提供了一个范式，揭示了隐藏的物理学作为全球和局部对称性之间的相互作用的结果，并可以在各种情况下推广。
2022-08-21 cond-mat.mes-hall
Evolution of Berry curvature and reentrant quantum anomalous Hall effect in an intrinsic magnetic topological insulator
最近，磁性拓扑绝缘体MnBi $_2$ Te $_4$成为实现量子反常霍尔（QAH）态的竞争平台。我们报告了一个贝里曲率分裂机制，实现QAH效应的无序磁性TI多层膜时，从反铁磁顺序切换到铁磁顺序。我们发现，分裂的自旋分辨的Berry曲率，起源于分离的迁移率边缘在磁开关，可以产生一个QAH绝缘体，甚至\emph{without}关闭带隙。我们给出了一个整体相图，并提供了一个唯象图像来解释的Berry曲率分裂机制的拓扑电荷的演变。最后，我们预测Berry曲率分裂机制将导致重入QAH效应，这可以通过调节栅极电压来检测。本文的理论对今后MnBi $_2$ Te $_4$的QAH效应的研究具有指导意义。
2021-10-31 cond-mat.mes-hall
Topological Valley Transport of Gapped Dirac Magnons in Bilayer Ferromagnetic Insulators
双层海森堡铁磁绝缘体保持与六边形布里渊区的两个相对谷相关联的简并太赫兹狄拉克磁振子模式。我们表明，这种能量简并可以通过破坏反演对称性（I），导致拓扑磁振子谷电流。我们进一步表明，该电流导致谷塞贝克效应的磁振子，从而可检测。我们在双层CrBr 3的具体例子中进行计算，其中我可以通过静电掺杂来打破。
2020-08-22 cond-mat.mes-hall
Tuning anti-Klein to Klein tunneling in bilayer graphene
我们发现，在有间隙的双层石墨烯，准粒子隧穿和相应的Berry相可以控制，使其表现出单层石墨烯的功能，如克莱因隧道。Berry相位由基于双层石墨烯的高质量Fabry-Pérot干涉仪检测。通过提高电荷载流子的费米能级，我们发现在带隙双层石墨烯中，Berry相可以从$2π$连续调谐到$0.68π$，与原始双层石墨烯中$2π$的恒定Berry相相反。特别地，我们观察到$π$的Berry相，其为单层石墨烯的标准值。随着Berry相的减小，正入射时载流子的相应传输概率清楚地表明了从反Klein隧穿到近乎完美的Klein隧穿的转变。
2018-02-12 cond-mat.mes-hall
Nonstandard electron dynamics in topological insulators subjected to magnetic field: the Berry phase effects
研究了静态磁场作用下Bi2Te3型三维拓扑绝缘体表面载流子运动的准经典动力学。连接到电子等能面（轮廓）的对称性变化和非零的Berry曲率的影响被考虑在内。结果表明，与电子在恒定均匀磁场中沿方程E（k）=const和pz=const所定义的轨道运动的标准动力学相反，这里出现了一些新的效应，与Berry曲率成正比的反常速度项的出现有关，以及与波包的轨道动量成比例的能量的附加项有关的轨迹弯曲。这将导致表面电子回旋共振条件的变化。虽然在磁场中时间反演不变性和拓扑顺序被打破，但是回旋共振的调查允许确定该绝缘体在零磁场下是平凡的还是非平凡的。
2015-03-31 cond-mat.mes-hall
Protection of the surface states in topological insulators: Berry phase perspective
拓扑绝缘体（TI）的金属表面态不仅具有拓扑保护性，而且具有在曲面上诱导有效矢势的显著性质。对于处于球形或圆柱形TI（TI纳米颗粒或纳米线）表面状态的电子，有效地感应出伪磁单极或虚拟螺线管，对系统的几何形状进行编码。在这里，通过采取一个双曲曲面的例子，我们证明，由于这个属性源于其积极的自旋自由度，表面状态本身的拓扑保护。
2013-02-28 cond-mat.mes-hall
Quantum oscillations and Berry's phase in topological insulator surface states with broken particle-hole symmetry
通过改变外部磁场的大小和方向，量子振荡可以用来确定金属费米面的性质。拓扑绝缘体表面态是正常费米子和狄拉克费米子的不寻常混合。与石墨烯和简单金属不同，拓扑绝缘体表面态的Berry几何相不一定是量子化的。我们表明，可靠地提取这个几何相位与量子振荡的相位偏移是微妙的。这在狄拉克能隙的存在下尤其如此，例如与塞曼分裂或层间隧穿相关联的狄拉克能隙。我们发展了一个半经典理论一般混合正常狄拉克系统中存在的差距，并在这样做澄清的作用，拓扑结构和破缺的粒子-空穴对称性。我们提出了一个系统的程序，在大的填充因子拟合朗道水平指数图可靠地提取相位偏移与贝里的相位。
2012-10-29 cond-mat.mes-hall
Particle-Hole Asymmetry in Gapped Topological Insulator Surface States
本文研究了能隙和塞曼相互作用对存在于拓扑绝缘体表面的螺旋狄拉克费米子的联合作用。磁光性质，磁化强度，霍尔效应和状态密度被认为是强调粒子-空穴的不对称性时出现的次主导薛定谔片包括随着主导狄拉克部分的哈密顿量。在适当的情况下，我们将我们的结果与塞曼分裂行为不同的单谷间隙石墨烯系统的结果进行比较。在不需要半经典Onsager量子化条件的情况下，我们给出了由带隙项和薛定谔项的组合效应引起的磁振荡中的相位偏移的推导。我们的结果同意以前的讨论的基础上半经典的论点。
2015-05-25 cond-mat.mes-hall
Tunable and giant valley-selective Hall effect in gapped bilayer graphene
贝里曲率类似于磁场，但在动量空间中，并且通常存在于具有非平凡量子几何的材料中。它赋予布洛赫电子横向反常速度，即使在没有磁场的情况下也能产生类霍尔电流。我们报道了原位可调谐的谷选择性霍尔效应（VSHE）的直接观测，其中反转对称性，从而电子的几何相位，是由一个面外电场控制。我们使用高品质的双层石墨烯与固有的和可调的带隙，照射圆偏振的中红外线，并确认所观察到的霍尔电压产生的光诱导谷人口。与二硫化钼相比，我们发现的数量级更大的VSHE，由于带隙的Berry曲率的逆缩放。通过对谷选择性霍尔电导的监测，研究了带隙对Berry曲率的影响。这种VSHE的原位操作为拓扑和量子几何光电器件铺平了道路，例如更鲁棒的开关和检测器。
2022-04-20 cond-mat.mes-hall
Gapped energy spectra around the Dirac node at the surface of a 3D topological insulator in the presence of the time-reversal symmetry
讨论了三维拓扑绝缘体表面狄拉克节点附近的激发谱。通过图解展开，我们证明了在杂质散射存在下电子与规范场的耦合在狄拉克节点周围打开了一个能隙。这一结果与T. Sato，et. al. [ Nature Phys. \textbf{7}，840（2011）]。我们还讨论了在时间反演对称性存在下，本结果与拓扑绝缘体的体-边界对应之间的一致性。该结论适用于任何二维无质量费米子。
2013-01-04 cond-mat.mes-hall
Fingerprints of Berry phases in the bulk exciton spectrum of a topological insulator
我们研究激子形成的大量的拓扑绝缘体的系统是通过拓扑和平凡的绝缘相之间的参数调谐，认为非平凡的拓扑结构的指纹在这些激子的光谱。众所周知，与之密切相关的氢原子问题由于隐藏的对称性而具有简并性，并且我们发现的激子光谱的变化可以理解为由于Berry相位而破坏这种潜在对称性的结果。此外，这一阶段被发现影响的拓扑参数政权的频谱更强烈地比在平凡政权。我们首先构建了一个半经典的系统模型，以发展定性的直观的效果在发挥作用，然后移动到一个更强大的数值模拟的全量子系统，与Bernevig-Hughes-Zhang模型的二维拓扑绝缘体。
2018-01-04 cond-mat.mes-hall
Non-adiabatic Hall effect at Berry curvature hot spot
Berry曲率的热点通常出现在布洛赫带反交叉处，在那里由于Berry相位而产生的霍尔效应最为显著。在小间隙的情况下，在中等电场中可以超过现有霍尔电流公式的绝热极限。本文提出了一种非绝热霍尔效应的理论，即非微扰地捕获跨隙电子-空穴受电场的激发。我们发现了场诱导的电子-空穴相干性和本征霍尔速度之间的一般联系。在相干演化中，电子-空穴相干性可以表现为相当大的ac霍尔速度。当考虑到环境噪声时，它与电场的联合作用有利于电子-空穴相干的形式，该形式仅是波矢和场的函数，导致直流非线性霍尔效应。霍尔电流在场中具有所有奇阶项，并且仍然保留Berry曲率的固有作用。以带隙的狄拉克锥为例进行了定量研究，我们的理论可以用来描述带隙边缘绝缘体如石墨烯和二维MnBi $_{2}$ Te $_{4}$中的体赝自旋霍尔电流
2020-04-03 cond-mat.mes-hall
Gate Tunable Relativistic Mass and Berry$'$s phase in Topological Insulator Nanoribbon Field Effect Devices
在拓扑绝缘体中，自旋螺旋无质量Dirac费米子表面态的输运对于实现从量子反常霍尔效应到Majorana费米子等各种新的物理现象具有重要意义.然而，拓扑表面状态的最重要的标志之一，狄拉克线性带色散，一直难以直接在输运测量中揭示。在这里，我们报告的实验Bi 2 Te 3纳米双极场效应器件上的高k SrTiO 3衬底，在那里我们实现了栅极调谐的体金属-绝缘体过渡和拓扑传输制度与大量的表面态传导。在这方面，我们报告了两个明确的传输证据门可调狄拉克费米子通过π Berry $'$的相位Shubnikov-de Haas振荡和有效质量成正比的费米动量，表明线性能量动量色散。我们还测量了一个门可调弱反局域化（WAL）与2个相干导电通道（表示2去耦表面）附近的电荷中性点，和一个过渡到弱本地化（表示崩溃的Berry $'$ s相）时，费米能量接近体导带。门可调谐狄拉克费米子拓扑表面态为各种拓扑电子器件的发展铺平了道路。
2014-02-11 cond-mat.mes-hall
$π$ phase difference between Hall oscillation and SdH oscillation and non trivial Berry Phase in a topological insulator
由于Shubnikov-de Haas振荡可以提取Berry相位，而Berry相位是检测拓扑表面态的关键，因此量子振荡是通过电输运检测拓扑绝缘体（TI）表面态的重要探针。在这里，我们提取了1 $\%$ Sn掺杂强TI $Sb_2Te_2Se$的非平凡Berry相。我们还观察到霍尔电阻的振荡，并表明这既不是由于SdH对霍尔数据的支配，也不是量子霍尔效应的前兆，而是由于费米能级的钉扎而发生的。另外，霍尔振荡与SdH振荡具有正好180 °的$^\circ$相位差，并且该相移与磁场强度无关。有人认为，这种不寻常的现象源于内朗道级散射的朗道级间散射的优势，它取决于散射势的强度。因此，我们的工作铺平了理解通过量子振荡的散射物理的道路。
2020-01-25 cond-mat.mes-hall
Berry phase theory of planar Hall effect in Topological Insulators
在体传导极限下，外磁场平行于外加电流方向时，外尔半金属和拓扑绝缘体的纵向磁阻效应为负。拓扑半金属中的负纵向磁电阻效应被认为是手征反常效应的结果，而拓扑绝缘体中的负纵向磁电阻效应还没有得到很好的定义。另一个有趣的现象，平面霍尔效应-在所施加的共面电场和磁场的平面中出现横向电压，其彼此不完全对准，其中传统的霍尔效应消失的配置，最近被认为存在于Weyl半金属中。本文提出了一种在体电导极限下三维拓扑绝缘体平面霍尔效应的准经典理论。从玻尔兹曼输运方程出发，导出了拓扑绝缘体的平面霍尔电导率和纵向磁导率的表达式，并指出了轨道磁矩对平面霍尔效应的重要作用。我们的理论结果预测特定的实验签名拓扑绝缘体，可以直接在实验中检查。
2017-07-19 cond-mat.mes-hall
Entropic uncertainty relations and topological-band insulator transitions in 2D gapped Dirac materials
研究了二维带隙Dirac材料与石墨烯同构的拓扑带绝缘体跃迁的不确定性关系。我们表明，相对或Kullback-Leibler熵的位置和动量空间，和标准的方差为基础的不确定性关系，给出尖锐的签名的拓扑相变在这些系统中。
2015-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fractional Chern Insulators in Bands with Zero Berry Curvature
即使一个无相互作用的系统在布里渊区各处的贝里曲率为零，也有可能引入相互作用来稳定分数陈氏绝缘体。这些相互作用必然打破时间反演对称性（自发地或明确地），并具有改变底层能带结构的效果。我们概述了一些方法，这可能是实现的，并显示如何类似的相互作用也可以用来创建一个（时间反演对称）分数拓扑绝缘体。虽然我们的方法是严格的限制长程相互作用，我们数值表明，即使是短程相互作用的分数陈省身绝缘体可以稳定在一个带零贝里曲率。
2015-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The Berry phase and the phase of the Shubnikov-de Haas oscillations in three-dimensional topological insulators
在半经典的方法，我们计算的Berry相位和塞曼耦合的电子与磁场的Shubnikov-de-Haas振荡的相位的Bi $_2$ X $_3$家庭的三维拓扑绝缘体（X代表Te或Se）的表面电子的贡献。我们还讨论了所获得的结果与发表的实验数据的Shubnikov-de Haas振荡这个家庭的拓扑绝缘体的关系。
2011-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Berry-Curvature Exchange Induced Anderson Localization in Large-Chern-Number Quantum Anomalous Hall Effect
本文从理论上研究了双层石墨烯和磁性拓扑绝缘体薄膜中大陈数$\mathcal{C}$量子反常霍尔效应（QAHE）的局域化机制。我们发现，在存在的非线性无序，QAHE在这两个系统中成为安德森绝缘的预期时，无序强度足够大。然而，在自旋翻转障碍的存在下，在这两个主机材料的本地化机制是完全不同的。对于具有Rashba自旋轨道耦合的双层石墨烯，含$\mathcal{C}=4$的QAHE首先进入Berry曲率介导的金属相，然后随着无序强度的增加局域化为Anderson绝缘体.而在磁性拓扑绝缘体薄膜中，含$\mathcal{C=N}$的QAHE首先进入Berry曲率介导的金属相，然后随着无序强度的增加，转变为含${\mathcal{C}}={\mathcal{N}}-1$的QAHE，最后在${\mathcal{N}}-1$ QAHE和金属相之间循环后局域化到Anderson绝缘体中.对于后一个系统中的异常发现，通过对Berry曲率演化的分析，得知相变起源于导（价）带携带的Berry曲率的交换。最后，我们提供了一个与拓扑荷相关的唯象图像，以帮助理解这两种不同相变机制的物理起源。
2020-04-23 cond-mat.mes-hall
The Topology of Mobility-Gapped Insulators
研究确定性算子，我们定义了一个适当的拓扑空间的迁移率缺口绝缘体，使拓扑不变量是连续映射到离散空间，我们证明了这确实是整数量子霍尔效应的情况下，最后我们显示为什么我们的“绝缘体”条件是有意义的局部化理论的角度来看，使用分数矩方法。
2019-08-13 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Weak localization and Berry flux in topological crystalline insulators with a quadratic surface spectrum
本文研究了拓扑晶体绝缘体中二次带交叉表面态的弱局域化。结果表明，二次带交叉点的拓扑结构决定了WL电导率校正的负号。对于破缺的时间反转对称性的表面状态，一个明确的依赖关系的WL电导率上的带Berry通量得到和分析不同的载流子密度制度和类型的能带结构（正常或倒置）。这些结果提出了一种通过WL测量来检测带Berry通量的方法。
2013-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle Berry curvature and Chern numbers in spin-orbit coupled bosonic Mott insulators
研究了冷原子光晶格中二维自旋轨道耦合玻色莫特绝缘体的基态拓扑和准粒子性质。我们证明了多体Chern数和自旋Chern数可以表示为布里渊区上准空穴Berry曲率的积分。使用强耦合微扰理论，对于实验上可行的自旋-轨道耦合，我们计算了Berry曲率和自旋Chern数，并发现这些量可以纯粹由相互作用产生。我们还计算了准粒子色散、谱权以及粒子和自旋密度的准动量空间分布，这些可以在冷原子实验中获得，并用于推导Berry曲率和Chern数。
2013-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin-Momentum Locked Topological Surface States, non-trivial Berry's phase and magnetoelectric quantization in topological insulators
三维拓扑绝缘体表面是一种新型的二维电子气。三维拓扑绝缘体的精确量子化磁光或轴子响应是其表面Berry相位保护自旋动量锁定态的直接结果。(PRL Viewpoint http：//physics.aps.org/node/3810）。
2011-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
The influence of proximity induced ferromagnetism, superconductivity and Fermi-velocity on evolution of Berry phase in Bi$_{2}$Se$_{3}$ topological insulator
Bi $_{2}$ Se $_{3}$是众所周知的3D拓扑绝缘体（TI），其具有归因于能带结构的拓扑的非平凡Berry相$ \left(2n+1\right)π$. Berry相位在存在破坏时间反演对称性的微扰的情况下显示出与$ \left(2n+1\right)π$的非拓扑偏差，并产生具有大质量狄拉克费米子和有限带隙的量子系统。这样的带隙开放是由于铁磁体的交换场或超导体的本征能隙而实现的，所述本征能隙借助于邻近效应影响拓扑绝缘体表面态。在这项工作中，贝里阶段的这种带隙系统与大量狄拉克费米子被认为是。此外，它示出，这样的系统的Berry相也取决于\textit{Fermi} -速度的表面状态，可以调谐为TI膜厚度的函数。
2014-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantized Berry Phases for a Local Characterization of Spin Liquids in Frustrated Spin Systems
最近，利用量子化Berry相位，给出了一种描述带隙拓扑绝缘体局部特性的方法。一种是要求基态是带隙的，并且在某些反幺正操作下是不变的。自旋液体是一个典型的目标系统，它被实现为一个独特的基态的海森堡自旋系统的挫折，因为成对的交换耦合总是时间反演不变量，即使有挫折。对于具有有限激发能隙的一般海森堡模型，我们只在特定的环节上用连续SU（2）扭曲局部地修正了哈密顿量，并由导数定义了Berry联系。然后，由整个多自旋波函数计算的Berry相位被用来定义链接处的局部拓扑序参量。我们数值计算了几种自旋液体，并证明了它的物理有效性。
2006-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Optical characterization of topological insulator surface states: Berry curvature-dependent response
本文从理论上研究了拓扑绝缘体表面态的光学响应，特别是利用圆偏振光产生螺旋度相关的直流电流。有趣的是，占主导地位的电流，由于带间过渡，是由表面带的Berry曲率控制。这扩展了光电流和贝里曲率之间的联系，超越了它已被证明成立的准经典近似。导出了拓扑绝缘体Bi_{2} Se_{3}（111）面的显式表达式，当面内磁场或应变破坏该面的旋转对称性时，我们发现了显著的螺旋度相关的光电流.此外，主导电流随时间线性增长，直到发生散射，这提供了确定散射时间的方法。表面上产生的直流自旋也主要由线性的时间，Berry曲率依赖的贡献。
2010-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effective description of Chern insulators
在陈氏绝缘体的贝里曲率似乎是一个非规范不变的量，并不立即允许本地长度表征。然而，在我们讨论的2带和3带模型的两个示例中，我们发现布里渊区中的高对称点在对角规范变换下具有Berry曲率不变，并且可以作为几何描述的扩展点。在几何描述的基础上，在基于Dirac的2带Chern绝缘体的情况下，如Haldron模型，我们得出结论，基于膨胀点处的Berry曲率值的特征长度在霍尔粘性的表达式中起着磁长度的作用。在2带模型的情况下，特征“回旋”自旋等于1/2，而在3带kagome的情况下，这种自旋可能是非量子化和非普适的。
2014-03-17 cond-mat.mes-hall
Anomalous Behaviour in the Magneto-Optics of a Gapped Topological Insulator
在拓扑绝缘体表面引入磁性掺杂物可以使狄拉克费米子产生带隙。或者，在厚度为表面态范围数量级的超薄板中，顶表面态和底表面态获得共同的间隙值（$Δ$），但符号相反。在拓扑绝缘体中，哈密顿量（$\hat{H}$）的主要部分具有相对论性质。一个次优势的非相对论性的部分也存在，并且在垂直于表面施加的外部磁场（$B$）中，$N=0$朗道能级不再处于零能量，而是被薛定谔磁能移动到正能量。当存在间隙时，对于正$Δ$，它进一步将该水平向下移动$-Δ$，对于负间隙，它进一步将该水平向上移动$|Δ|$。这对这种系统的磁光性质具有重要影响。特别是，在电荷中性，最低的能量跃迁显示异常的非单调行为作为$B$在其位置的能量和其光谱权重的函数。间隙也可以有一个深刻的影响的光谱权重的带间线和相应的结构中的实部的动态霍尔电导率。相反，零场中的带间背景保持不变的非相对论项在$\hat{H}$（虽然它的开始频率被修改）。
2015-12-15 cond-mat.mes-hall
Appearance of hinge states in second-order topological insulators via the cutting procedure
近年来，二阶拓扑绝缘体作为一类新的拓扑绝缘体被提出。二阶拓扑绝缘体是一种具有带隙结构的材料，但在两个表面的相交处具有拓扑保护的无隙状态。这些无间隙状态被称为铰链状态。本文给出了当$\mathbb{Z}_{4}$拓扑指数$μ_{1}$为$μ_{1}=2$时，任何具有反演对称性和带隙面的A类绝缘体都具有铰链态的一般性证明.我们考虑一个三维绝缘体，其边界条件沿两个方向的变化，通过改变跨越边界的跳跃幅度。通过沿两个方向连续改变边界条件，研究了无带隙态的行为，揭示了无带隙态的行为是由$\mathbb{Z}_{4}$强拓扑指数决定的.从这个讨论中，我们表明，无隙态不可避免地出现在铰链的三维绝缘体与带隙表面的强拓扑指数为$\mathbb{Z}_{4}=2$和弱拓扑指数为$ν_{1}=ν_{2}=ν_{3}=0$。
2020-03-30 cond-mat.mes-hall
Electrically switchable Berry curvature dipole in the monolayer topological insulator WTe2
单层WTe $_2$中量子自旋霍尔（QSH）态的最新实验证据已经连接了凝聚态物理、二维材料和拓扑物理这两个最活跃的领域。这种二维拓扑晶体还显示出非常规的自旋扭矩和门可调超导性。虽然QSH的实现已经证明了单层WTe $_2$的电子波函数的非平凡拓扑，波函数的几何性质，如Berry曲率，仍然没有研究。另一方面，人们越来越认识到Berry曲率在凝聚态物理的多个领域中起着重要的作用，包括非互易电子输运、对映选择性光学响应、手征极化激元甚至非常规超导。在这里，我们利用中红外光电显微镜研究单层WTe $_2$的Berry曲率。通过光学激发电子穿过倒置的QSH间隙，我们观察到一个平面内的圆形光电流，即使在正常入射。面外位移场的应用进一步系统地控制光电流的方向和幅度。我们观察到的光电流揭示了一种新的Berry曲率偶极子，它产生于倒置的间隙边缘附近的非平凡波函数。单层WTe $_2$的反向能带结构和倾斜晶格使这些以前未实现的Berry曲率偶极子和强电场效应成为可能。这种电可切换的Berry曲率偶极子打开了观察各种量子几何现象的大门，如量子非线性霍尔，轨道Edelstein和手征极化激元效应。
2018-07-03 cond-mat.mes-hall
$Z_2$ topological signatures of the optical bound on maximal Berry curvature: Application to two-dimensional time-reversal symmetric insulators
National Chengchi University（国立政治大学）；National Tsing Hua University（国立清华大学）
本文提出通过光学电导数据提取二维时间反演对称绝缘体拓扑特征的方法，利用光学限制和拓扑下界揭示量子体积与边界态的关系。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall
Berry phases and zero-modes in toroidal topological insulator
给出了一个描述环形拓扑绝缘体表面态的有效哈密顿量，它同时支持束缚态和荷电零模。实际上，由环面曲率引起的自旋连接可以看作是一个位置相关的有效矢势，它最终产生零模，其波函数绕环面谐振。此外，两个不同的Berry阶段预计将发生凭借的环形拓扑结构。
2016-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tracing out the Berry curvature dipole and multipoles in second harmonic Hall responses of time-reversal symmetric insulators
固体的各种非线性特性，如时间反演对称绝缘体的圆形光电流效应、Weyl半金属的量子化光电流效应和时间反演对称金属的非线性霍尔效应，都与Berry曲率偶极子（BCD）有关。在这里，我们探讨的问题是否可以追溯到非线性光学响应的时间反演对称绝缘体的Berry曲率偶极子和多极。我们进行了实时的含时密度泛函理论计算，并研究了二次谐波产生的磁化率张量。磁化率张量的两个波段项与带间BCD成正比，一旦多次反射对称性的抵消效应被解除，则在霍尔响应上占主导地位。我们认为，非线性霍尔成分的二次谐波谱的绝缘体也可以作为一个有效的工具，提取能带结构几何通过Berry曲率偶极子和可能的多极子。
2021-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Berry curvature for coupled waves of magnons and electromagnetic waves
本文介绍了铁磁绝缘体中磁振子与电磁波杂化产生的Berry曲率、拓扑Chern数和拓扑手征边模。从能量守恒出发，首先将Landau-Lifshitz-Maxwell方程转化为厄米特本征值方程。从本征值方程出发，定义了磁振子-光子耦合波的Berry曲率。结果表明，引入的Berry曲率在磁振子模和光子模的杂化点附近有一个明显的峰值，由于磁振子-光子耦合，大质量杂化模具有非零的陈氏数（$\pm 1$）.根据非零的陈氏数，拓扑边缘模式出现在杂交间隙内的畴壁之间的两个铁磁绝缘体具有相反的磁化。
2020-05-03 cond-mat.mes-hall
Berry phase of phonons and thermal Hall effect in nonmagnetic insulators
对外加磁场作用下非磁性绝缘体中声子霍尔效应的产生机理进行了理论研究。PHE在（顺）磁性化合物中是已知的，其中磁矩和自旋轨道相互作用起着重要作用。与此形成鲜明对比的是，我们在这里表明，一个非零的声学声子的Berry曲率是由一个外部磁场由于绝热Born-Oppenheimer近似的修正。这导致了微带绝缘体中有限的霍尔热导率$κ_H$。我们对一个简单模型的$κ_H$的估计给出了在$ B=10 $ [T]和$ T=150 $ [K]处的$κ_H \sim 1.0\times 10^{-5} $ [W/Km]。
2019-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantization of intra- and inter-band Berry phases in the shift current
本文提出一类仅与非中心对称空间群相容的新型拓扑绝缘体，证明其位移矢量被量子化为Bravais晶格矢量的有理倍数，并揭示带内与带间Berry相的量子化相互作用可显著增强位移电流，电导率远超传统铁电材料。
2024-07-31 cond-mat.mes-hall
Symmetric-Gapped Surface States of Fractional Topological Insulators
我们构造了具有电磁$θ$角$θ_{em} = \fracπ{3}$和离散$\mathbb{Z}_3$规范场的分数拓扑绝缘体的能隙表面态。它们是T-pffnan态和pfnan/anti-semion态的适当推广，并且与“整数”拓扑带绝缘体对应物相比具有扩展的周期性。我们证明了表面态具有与时间反演对称性和电荷守恒相关的正确异常。
2017-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Nonlinear Layer Hall Effect and Detection of the Hidden Berry Curvature Dipole in $\mathcal{PT}$-Symmetric Antiferromagnetic Insulators
本研究预测了PT对称层状反铁磁体中的非线性层霍尔效应，明确其与线性效应的对称性差异，区分了隐藏贝里曲率偶极子和量子度量偶极子诱导的霍尔电流特征，为探测隐藏贝里曲率偶极子量子几何提供了实验可行的新框架。
2025-10-28 cond-mat.mes-hall
Identifying topological-band insulator transitions in silicene and other 2D gapped Dirac materials by means of Rényi-Wehrl entropy
我们提出了一种新的方法来识别硅烯（石墨烯的硅等价物）中的拓扑绝缘体到能带绝缘体的转变，在存在垂直磁场和电场的情况下，通过使用相空间中量子态的Rényi-Wehrl熵。电子-空穴熵在任意朗道能级的电荷中性点处都表现出反转/交叉行为，粒子和空穴的综合熵在此临界点处最大。用相空间中量子态的离域性解释了这一结果。在这项工作中提出的熵描述将是有效的一般二维带隙狄拉克材料，具有较强的内在自旋轨道相互作用，与硅烯等构。
2015-02-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological Effect of Surface Plasmon Excitation in Gapped Isotropic Topological Insulator Nanowires
从轴子电动力学和修正的本构关系出发，对拓扑非平凡圆柱核与拓扑平凡周围材料界面处的表面等离子体激元（SP）进行了理论研究.我们发现拓扑效应总是导致SP能量的红移，而能量的红移随着核直径的减小而单调减小。基于经典微扰理论给出了一个定性的图像来解释这些现象，我们还推断，为了加强移动，两种材料的介电常数的倒数之间的差异应增加。我们还发现，周围的磁环境抑制拓扑效应。所有这些特征都可以用一个简单的反射表面波很好地描述，它与全电磁本征模很好地一致。此外，通过高分辨电子能量损失谱图像测量，得到半导体Bi_2Se_3纳米粒子的体等离子体激元能量为ω_{P}=17.5 \pm 0.2eV。
2013-09-24 cond-mat.mes-hall
Large anomalous Hall and Nernst effect from nodal line symmetry breaking in Fe$_2$MnX (X=P,As,Sb)
为了获得大的反常霍尔和能斯特效应，需要在费米能附近有大的贝里曲率。这种Berry曲率可以由Weyl点和有间隙的节线引起。一种可能的机制发生在具有对称群的系统中，其中镜像平面导致受保护的节线结构。当这些镜像对称被打破时，e。G.通过固定磁化方向，前节线中的间隙可以沿着间隙线产生Weyl点和大的Berry曲率。在这项工作中，我们研究了这种效应在一个最小的有效模型，并与真正的正规Heusler化合物Fe $_2$ MnX（X=P，As，Sb）的结果。这些材料在非磁性的情况下有三个镜像平面，导致费米能级附近的三个节线。然而，取决于磁化的方向，一些镜像平面被破坏，并且相应的线被隔开，从而产生大的Berry曲率。由于费米能级位于带隙线附近，这导致了很大的反常霍尔和能斯特效应，在系统中掺杂一点点就可以将其调谐到甚至更高的值。
2018-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hall conductance from Berry curvature in carbon nanotubes
我们分析表明，一个间隙诱导周围的狄拉克点在电子光谱的先前金属纳米管，在存在的电场和磁场垂直于管轴。对于场的实际值，可以出现至少几毫电子伏的间隙。尽管系统的准一维性质，但带隙态与非零拓扑不变量相关联，并且支持霍尔效应。当通过管的通量变化一个通量量子时，这就显示出来了，这导致每个自旋正好有一个电子在管的两端之间传输。
2011-05-24 cond-mat.mes-hall
Reflection symmetric second-order topological insulators and superconductors
二阶拓扑绝缘体是晶体绝缘体，具有带隙的本体和带隙的晶界，但是在两个边界的交叉处具有拓扑保护的无隙状态。在没有进一步空间对称性的情况下，Altland-Zirnbauer的十个对称类中有五个允许在二维和三维中存在这种二阶拓扑绝缘体。我们表明，反射对称性可以用来系统地产生二阶拓扑绝缘体和超导体的例子，虽然拓扑保护状态的角落（在二维）或晶体边缘（在三维）继续存在，如果反射对称性被打破。具有破缺时间反转对称性的三维二阶拓扑绝缘体的霍尔电导以$e^2/h$为单位量子化。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Non-linear spin current in the surface states of topological insulators
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究利用守恒自旋输运形式，结合布洛赫态微扰与玻尔兹曼输运方程，探究Bi₂Te₃等拓扑绝缘体表面态的线性与非线性自旋电流，揭示了带几何量对自旋电导率张量分量的选择作用。
2026-08-04 cond-mat.mes-hall
Spin-textures, Berry's phase and Quasiparticle Interference in Bi2Te3: A Topological Insulator with Warped Surface States
理想的“氢原子”拓扑绝缘体表面上的电子的能量-动量关系形成一个圆锥-狄拉克圆锥，当它被扭曲和扭曲时（不再由狄拉克方程描述），可以导致不寻常的现象，例如缺陷周围的电子干扰增强（在STM中观察到）和失去拓扑保护的磁有序对称破缺表面。详细的自旋纹理和六角翘曲映射Bi 2 Te 3在这种情况下，作为一个观点L.傅，物理评论快报。\textbf{103}，266801（2009）。
2009-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Hall Shift Current and Nonlinear Anomalous Hall Effect in Gapped Dirac Fermion Systems
The University of Tokyo（东京大学）
探讨倾斜二维带隙狄拉克费米子系统中非线性反常霍尔效应新机制，源于与跨越能隙的朗道-齐纳隧穿相关的侧跳位移，为有机狄拉克费米子系统中现象提供解释。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall
Lecture Notes on Berry Phases and Topology
在这些笔记中，我们审查的Berry相位和拓扑结构的作用，在非相互作用的电子系统。主题包括绝热定理，平行输运，和Wannier函数进行了审查，重点是连接到拓扑绝缘体。
2021-11-16 cond-mat.mes-hall
Ferroic Berry Curvature Dipole in a Topological Crystalline Insulator at Room Temperature
与Berry曲率有关的物理是当前凝聚态物理的一个中心研究课题。Berry曲率偶极（BCD）是一种重要而有趣的凝聚态现象，涉及反转对称性破缺。然而，BCD的产生和可控性迄今为止被限制在远低于室温（RT）和非挥发性（即，铁性）BCD尚未被发现，阻碍了拓扑物理学的进一步发展。在这项工作中，我们证明了一个可切换的和非易失性BCD效应在RT拓扑晶体绝缘体，Pb 1-xSnxTe（PST），这是由于铁性畸变。令人惊讶的是，铁性BCD的数量级比非铁性BCD的数量级大几个数量级，例如在过渡金属二硫属化物中。在PST中发现这种铁性的超大BCD可以为拓扑材料科学和新型拓扑器件工程的进一步发展铺平道路。
2023-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gapped Symmetry Preserving Surface-State for the Electron Topological Insulator
具有电荷守恒和时间反转对称性的三维电子拓扑绝缘体（TI）不可能具有保持对称性的平凡绝缘表面。它通常隐含地假设，如果TI表面保持两种对称性，那么它必须是无间隙的。在这里，我们表明，它是可能的TI表面是有间隙的和保序的，以牺牲表面拓扑秩序。与类似的玻色子拓扑绝缘体相比，这种对称表面拓扑序本质上是非阿贝尔的。我们表明，表面拓扑秩序提供了一个完整的非微扰定义的电子TI，超越了自由粒子的带结构图片，并可以提供一个有用的角度研究强相关的拓扑莫特绝缘体。
2014-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Adiabatic observables and Berry curvatures in insulators and metals
本文明确了“绝热”的定义，推导出绝热极限下量子力学可观测量的含时期望值可通过Berry曲率表达，并给出了绝缘体、金属等多体框架下Born有效电荷、量子化Faraday电荷和直流电导率的显式公式。
2025-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral plasmon in gapped Dirac systems
研究了一般带隙狄拉克材料在圆偏振光泵浦下的电磁响应和表面电磁模。由于泵浦导致的谷不平衡导致净Berry曲率，从而产生有限的横向电导率。我们讨论了非互易手性边缘模式的外观，他们的杂交和波导在纳米几何形状，和巨大的偏振旋转纳米阵列。
2015-12-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
