Phononic topological insulators with tunable pseudospin physics
声子的有效控制对能量信息技术至关重要，但由于缺乏可调自由度（如电荷或自旋）而受到限制。在这里，我们建议利用晶体的自旋保护赝自旋作为新的量子自由度来操纵声子。值得注意的是，我们揭示了声子赝自旋和电子自旋之间的对偶性提出Kramers类简并和赝自旋自旋对应的自旋轨道耦合，奠定了基础的“赝自旋声子学”。此外，我们还报道了两种三维声子拓扑绝缘体，它们分别具有线性和二次带简并的拓扑保护的无隙表面态。这些拓扑表面态显示出非常规的声子输运行为归因于独特的赝自旋动量锁定，这是有用的声子电路，晶体管，天线等新兴的赝自旋物理提供了新的机会，发展未来的声子。
2018-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sign freedom of non-Abelian topological charges in phononic and photonic topological insulators
三带系统中节线的拓扑性质可以用称为四元数的非阿贝尔拓扑荷来描述。由于本征态的规范自由度，非阿贝尔拓扑荷的符号可以通过执行规范变换来翻转，即，选择不同的本征态基。然而，在诸如声子和光子拓扑绝缘体的现实系统中，符号翻转还没有被明确地示出。在这里，我们阐述了符号自由度的可视化数值计算的拓扑电荷的声子和光子拓扑绝缘体。在这样做时，我们采用多个节点线的公共参考点方法来确认符号翻转不会在构建四元数组时引起任何问题。
2021-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Real-projective-plane hybrid-order topological insulator realized in phononic crystals
该研究在声子晶体中通过引入Z_2规范场实现了实射影平面混合阶拓扑绝缘体，揭示了布里渊流形从环面变为实射影平面时同时产生的克莱因瓶与四极子拓扑，并实验观测了相关对称性、边缘态和角态。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall
Experimental realization of three-dimensional elastic phononic topological insulator
三维（3D）弹性声子拓扑绝缘体，其特征在于二维（2D）表面态，其支持在所有空间维度中没有后向散射的高效和鲁棒的弹性波传播，由于多个偏振弹性模式的性质及其在3D中的复杂杂交，仍然是一个挑战。在这里，一个三维弹性声子拓扑绝缘体的设计和实验观察通过模拟量子谷霍尔效应。相邻原子的空间反转产生了一个山谷拓扑阶段的绝缘制度与完整的三维拓扑声子带隙。数值模拟了谷拓扑结构保护下的二维表面态，实验证实了谷拓扑结构对直沟道和急弯具有很强的鲁棒性。通过适当的层间耦合进一步设计弹性谷层，我们还证明了在三维弹性系统中可以产生层赝自旋，从而导致二维拓扑层相关的表面态和层选择性输运。我们的工作将为二维拓扑平面内弹性波的操纵和三维弹性拓扑绝缘体基层选择性功能器件的应用迈出关键的一步。
2020-04-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Magnon-induced phononic Chern insulator
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Zhejiang University（浙江大学）
本文提出一种磁振子诱导的声子陈绝缘体，通过蜂窝状声子晶体与铁磁岛杂化，利用磁振子-声子耦合打开陈能隙，可实现可调陈数，为磁可重构拓扑声子学提供新途径。
2026-08-28 cond-mat.mes-hall cs.AI physics.app-ph
Spiral-based phononic plates: From wave beaming to topological insulators
声子晶体和超材料利用预先设计的几何结构来塑造弹性波，使用不同的机制控制它们的色散。这些机制主要围绕布拉格散射（BS），局部共振（LR）和惯性放大（IA），采用特别的，往往是特定问题的几何形状。在这里，我们使用参数化，螺旋形的单位单元作为构建模块，用于设计各种类型的声子材料。我们专注于平面螺旋，易于制造，但产生理想的复杂动力学。通过对螺旋线的简单修改，我们使用BS，LR和IA打开了全带隙。此外，我们改变了基本的晶胞对称性和晶格矢量，以创建波束和拓扑保护带隙，两者都影响波长远大于周期性的波。
2017-12-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Pseudospin-valley-coupled phononic topological insulator with edge and corner states
拓扑保护的无隙边缘态是量子物质的相，其表现为无质量的狄拉克费米子，对无序和连续扰动免疫。最近，一类新的具有拓扑角态的拓扑绝缘体（TI）在电学系统中得到了理论预测，并在二维力学和电磁系统、电路、光学和声学晶体以及弹性声子板中得到了实验实现。在这里，我们展示了一个赝自旋谷耦合声子TI，它同时表现出带隙的边缘状态和拓扑角状态。赝自旋-轨道耦合边态和谷极化边态分别由晶格形变和对称性破缺引起。当它们共存时，这些拓扑边态将被大大地开缺，出现拓扑角态。在直接场测量下，实验证实了作为弹性波导的鲁棒边缘传播和作为鲁棒局部谐振的拓扑角模。我们的声子TI中的赝自旋-谷耦合可以很好地控制，这为多个边和角态提供了一个可重构的平台，并在拓扑弹性能量恢复和高灵敏度传感中显示出良好的应用。
2019-08-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Edge states and corner modes in second-order topological phononic crystal plates
我们在正方晶格的双面柱撑声子晶体中实现了一个同时具有一维带隙边缘态和零维带隙角模的弹性二阶拓扑绝缘体。改变两个相邻柱的宽度破坏反转对称性并诱导带反转以模拟量子自旋霍尔效应，其中获得无带隙边缘态。进一步破坏了界面处的空间对称性，无隙边缘态被带隙，导致边缘拓扑跃迁，从而产生零维带隙内角模。我们的工作为弹性波的捕获和鲁棒导引提供了一种新的途径。
2019-05-21 cond-mat.mes-hall physics.class-ph
Thermal metal-insulator transition in a helical topological superconductor
具有时间反演对称性的二维超导体具有Z_2拓扑不变量，它可以区分有无螺旋Majorana边态的相。我们研究了DIII类网络模型中的拓扑相变，并表明它与螺旋超导体热导的金属-绝缘体转变有关。局域化长度发散的临界指数约为2.0，约两倍的手征超导体中的已知值的过渡。
2012-05-07 cond-mat.mes-hall
Phononic dynamical axion in magnetic Dirac insulators
本文理论上证明在破坏时间与空间反演对称性的磁性 Dirac 绝缘体中，普通晶格振动可形成声子轴子准粒子，其表现为磁场诱导的声子有效电荷，可通过光谱学探测，从而拓宽了轴子准粒子的可观测范围。
2024-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Robustness of the helical edge states in topological insulators
拓扑绝缘体（TI）是在本体中具有能带隙并且在表面上传导螺旋电子态的材料。螺旋态受到时间反演对称性的保护，因此有望对静态无序散射具有鲁棒性。在这项工作中，我们报告原子的第一性原理分析的无序散射在两个探针的三维TI材料Bi2Se3的传输结。对无序散射的设备的鲁棒性定量确定。检查许多不同的散射配置，一个总的趋势出现在如何强大的扰动电位和它是如何空间分布，可以出轨的螺旋状态的Bi2Se3表面。
2012-11-22 cond-mat.mes-hall
Robustness of Helical Hinge States of Weak Second-Order Topological Insulators
研究了三维弱二阶拓扑绝缘子（WSOTI）螺旋铰链态对无序的鲁棒性。纯WSOTI是由弱$\mathbb{Z}_2$一阶拓扑绝缘体通过表面能带反转得到的。WSOTI中的体态和表面态都是带隙的，带隙中的谷动量锁定螺旋铰链态受到表面谷陈数的拓扑保护。在弱无序的情况下，螺旋铰链态对无序是鲁棒的，而态的量子化电导由于谷间散射是脆弱的。随着无序度的增加，系统经历了一系列的量子相变：从WSOTI到弱一阶拓扑绝缘体，然后到扩散金属，最后到Anderson绝缘体。因此，我们的研究结果完全建立了WSOTI相作为一个真正的物质状态，并打开了一扇门的二阶valleytronics，允许一个控制谷自由度通过螺旋铰链状态。
2020-09-04 cond-mat.mes-hall
Weak topological insulator with protected gapless helical states
提出了一个描述三维拓扑绝缘体中位错线的可行模型。我们展示了弱拓扑绝缘体的脆弱表面狄拉克锥如何演化为局限于位错线附近的受保护的无带隙螺旋模。证明了拓扑绝缘体（无论强或弱）的表面狄拉克锥，当表面变形为穿透无表面系统的圆柱体时，获得有限尺寸的能隙.我们发现，当引入具有非平凡Burgers矢量的位错时，有限尺寸的能隙起到稳定一维无隙态的作用。
2011-06-23 cond-mat.mes-hall
Helical Luttinger liquid in topological insulator nanowires
推导并分析了强拓扑绝缘体构成的圆柱形纳米线中电子相互作用的有效低能理论。三种不同的方法提供了一个一致的图片的能带结构，其中表面状态内形成的散装间隙对应于一维带索引的总角动量。当半整数磁通量穿过纳米线时，我们发现了一种强关联的螺旋Luttinger液体，它在拓扑上受到了弱无序的保护。我们描述了如何运输实验可以检测到这种状态。
2010-06-23 cond-mat.mes-hall
Probing the helical edge states of a topological insulator by Cooper-pair injection
研究了单重态s波超导体与量子自旋霍尔（QSH）拓扑绝缘体边缘的邻近效应。我们建立了在QSH边缘态/超导体界面的Andreev反射是完美的，而通过超导体的非局域Andreev过程被完全抑制。我们计算相应的电导和噪声。
2010-08-05 cond-mat.mes-hall
Tunable topological phononic crystals
首先在电子系统中观察到的拓扑绝缘体激发了光子晶体和声子晶体中的许多类似物，其中显著的单向传播边缘态由拓扑非平凡带隙支持。这种带隙可以通过打破时间反演对称性来实现，以提升与布里渊区角落处的狄拉克锥相关的简并性。在这里，我们报告我们建设的声子晶体表现出Dirac-like锥的布里渊区中心。我们证明，同时打破时间反演对称性和改变的几何尺寸的单位细胞的结果，在拓扑结构的转变，验证了陈数计算和边缘模式分析。通过改变速度场和几何尺寸，带隙的拓扑结构是可调谐的;这种可调谐性可以极大地丰富声学拓扑绝缘体的设计和使用。
2015-12-02 cond-mat.mes-hall
Observation of a phononic quadrupole topological insulator
固体中电荷极化的现代理论是以Berry相的推广为基础的。它可能的量子化是我们理解过去几十年中发现的所有具有拓扑能带结构的系统的核心。虽然基于“电荷”极化的概念，相同的理论可以被用作一个优雅的工具来表征中性玻色子系统，如光子晶体或声子晶体的布洛赫带。最近，这种量子化极化的理论从偶极子扩展到更高的多极矩。特别是，一个二维量子化的四极绝缘体被预测有间隙的拓扑一维边缘模式，这反过来又稳定零维的间隙角状态。然而，这样的物质状态还没有在实验中观察到。在这里，我们提供了声子四极绝缘体的第一次测量。我们的实验表征的机械超材料的体积，边缘和角落的物理，并找到预测的间隙边缘和间隙角落状态。我们进一步证实了我们的研究结果，通过比较的拓扑非平凡系统的力学性能的样品在其他阶段的四极理论预测。从应用的角度来看，这些拓扑角态是通往更高维度的拓扑保护波导的重要垫脚石，从而为超材料开辟了一条新的设计道路。
2020-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Odd-Frequency Triplet Superconductivity at the Helical Edge of a Toplogical Insulator
在二维拓扑绝缘体的边缘靠近$s$波超导体的非局域配对过程通常被螺旋性抑制。然而，铁磁绝缘体的额外接近可以实质上影响螺旋约束，并且因此通过允许交叉Andreev反射（CAR）过程来打开新的传导通道。我们显示了一个一对一的对应关系CAR和奇频三重态超导的出现。因此，在螺旋液体中识别CAR的非局域输运实验为非常规超导性提供了确凿的证据。有趣的是，我们确定了一种设置-由两个铁磁绝缘体两侧的超导体组成-使我们能够支持CAR而不是电子共隧穿，这是一项困难但必不可少的任务，能够测量CAR。
2015-10-06 cond-mat.mes-hall
Optical properties of helical edge channels in zinc-blende-type topological insulators: Selection rules, circular and linear dichroism, circular and linear photocurrents
我们发展了一个基于锌量子阱的二维拓扑绝缘体螺旋边缘沟道的电子-光子相互作用理论。结果表明，在这种结构中缺乏空间反演对称性，使电偶极光学跃迁之间的自旋分支的拓扑边缘状态。此外，我们证明了与边缘状态和边缘光电流的产生辐射偏振控制的线性和圆二色性。
2018-05-11 cond-mat.mes-hall
One-dimensional helical transport in topological insulator nanowire interferometers
三维（3D）拓扑绝缘体的发现为产生由螺旋表面电子组成的不寻常相和粒子打开了一扇大门，提出了使用不寻常自旋性质的新应用。螺旋电子输运的证明是拓扑绝缘体物理和器件应用的关键一步。拓扑绝缘体纳米线的自旋织构表面电子在封闭的磁通量作用下形成一维能带，为实现自旋-动量锁定性质的量子输运提供了独特的纳米尺度平台。在这里，我们报告了一个拓扑保护的一维模式的表面电子在拓扑绝缘体纳米线存在于只有两个值的半磁量子通量（$\pm$ h/2 e）由于自旋贝瑞相（$π$）的观察。螺旋一维模式对无序是鲁棒的，但对垂直磁场破坏时间反演对称性是脆弱的。这一结果证明了一个设备具有强大的和容易访问的1D螺旋电子状态从3D拓扑绝缘体，一个独特的纳米电子系统，研究拓扑现象。
2014-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Helical Dirac-Majorana interferometer in a superconductor-topological insulator sandwich structure
在拓扑绝缘体与两个s波超导体构成的异质结构中，当两个s波超导体形成具有π相移的约瑟夫森结时，存在具有螺旋Majorana边缘模的时反不变性拓扑超导相.基于这样的异质结构，螺旋Dirac-Majorana干涉仪被提出来直接测量螺旋Majorana模式的独特输运特征。此外，我们设想如何在现有材料如Bi 2 Se 3或Bi 2 Te 3薄膜的基础上实现我们的提议。
2011-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous helical edge states in a non-Hermitian Chern insulator
研究了陈氏绝缘体的非厄米扩张及其体边界对应。结果表明，除了强大的手征边缘状态，反映了非平凡的拓扑结构的散装（非零陈数），反常的螺旋边缘状态本地化只在一个边缘可以出现，这是唯一的非厄米陈绝缘体。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Electron Transport along Screw Dislocations in a Strong Topological Insulator
本研究通过计算两端电导，证实了强拓扑绝缘体中螺旋位错诱导的螺旋模式可作为连接顶底表面的一维导电通道，并在特定情况下其贡献超过表面态。
2024-05-27 cond-mat.mes-hall
Spin Susceptibility and Helical Magnetic Orders at the Edges/Surfaces of Topological Insulators Due to Fermi Surface Nesting
我们研究了费米面嵌套时二维和三维拓扑绝缘体边缘/表面的自旋磁化率和磁序。我们发现，由于自旋动量锁定以及时间反演对称性，自旋磁化率在嵌套波矢具有很强的{ \em螺旋}功能。由于费米面的嵌套，在低温下出现{ \em螺旋}自旋密度波（SDW）态。自旋磁化率的螺旋特性对三维拓扑绝缘体磁掺杂表面的磁有序性也有着深刻的影响。在这样的系统中，从平均场Zener理论，我们预测了一个{ \em螺旋}磁序。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Cherenkov sound on a surface of a topological insulator
拓扑绝缘体由于其表面的螺旋态而具有特殊的电子性质，目前引起了人们极大的兴趣。在这里，我们证明了在拓扑绝缘体的表面上的螺旋粒子激发的声音有几个异国情调的性质从根本上不同于在非螺旋甚至各向同性的螺旋系统中传播的声音。具体地，声音可以具有严格向前传播，而各向同性螺旋状态不存在。它对实际表面态的各向异性的依赖性具有显著的特性，可以作为测量各向异性强度的另一种实验工具。从基本的角度来看，向后或反常的，切伦科夫声音被激发高于临界角$π/2$时，各向异性超过一个临界值。引人注目的是，在强各向异性下，声音局限于沿着特定方向传播的几个向前和向后的波束。
2013-11-07 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
Dynamic Nuclear Polarization from Topological Insulator Helical Edge States
拓扑绝缘体由于其自旋动量锁定的边缘态而在自旋电子学和相关技术中具有很好的应用前景，而这种边缘态又受到时间反转对称性的保护。除了这些系统中出现的独特的基础物理学之外，这些受保护状态的潜在技术应用也在过去十年中推动了TI的研究。然而，大多数已知的拓扑绝缘体材料天然含有自旋核，并且它们与螺旋边缘态的超精细耦合本质上破坏了时间反演对称性，去除了拓扑保护并使得能够通过超精细辅助的反向散射建立动态核自旋极化。在这里，我们计算散射概率和核极化的边缘通道包含高达$34$核自旋使用数值精确分析，利用对称性的问题，大大降低了计算的复杂性。然后，我们展示了普遍的缩放特性的出现，使我们能够将我们的发现外推到更大的和实验相关的系统尺寸。我们发现，相对较弱的螺旋边缘电流可以导致显着的核极化，这表明它可能是一个重要的因素，影响自旋输运的拓扑绝缘体设备。
2018-12-11 cond-mat.mes-hall
Half-Quantized Helical Hinge Currents in Axion Insulators
提出轴子绝缘体中由侧面狄拉克电子全反射的古斯-汉欣位移产生的半量子化螺旋铰链电流，揭示其拓扑起源，并设计六端器件通过非互易电导进行实验探测。
2022-03-24 cond-mat.mes-hall
Helical edge and surface states in HgTe quantum wells and bulk insulators
量子自旋霍尔（QSH）效应是一种新的物质状态的性质，其保持时间反演，在体中具有能隙，但在边缘具有拓扑鲁棒的无隙态。最近，它已被证明，碲化汞量子阱实现这种新颖的效果。在本工作中，我们从现实的紧束缚模型出发，证明了HgTe量子阱中螺旋边态的存在，并计算了它们的物理性质。我们还表明，3d碲汞是一个拓扑绝缘体单轴应变下，并表明，表面状态描述的单组分无质量的相对论狄拉克费米子在2+1维。实验预测的基础上从现实的计算得到的定量结果。
2007-05-10 cond-mat.mes-hall
Helical bound states in the continuum of the edge states in two dimensional topological insulators
研究二维拓扑绝缘体中嵌入边缘态连续体的束缚态。这些状态出现在耦合到边界的结构缺陷的短程电位的存在下。在这种情况下，边缘态围绕缺陷流动，并且在局域态密度中具有两个共振。当共振态接近简并度时，由于共振态的干涉而产生连续束缚态（BIC）。我们找到了BIC出现的条件，研究了电子密度的空间分布，表明BIC具有螺旋结构，电子流围绕缺陷循环。
2015-05-07 cond-mat.mes-hall
Quantized spin pump on helical edge states of a topological insulator
本文对基于量子自旋霍尔绝缘体螺旋边态的传统双参数量子泵器件中的量子自旋泵进行了理论研究。通过引入两个与时间相关的反相磁化作为泵浦参数，我们发现当费米能级位于磁化打开的能隙中时，在一个泵浦周期内可以泵浦出整数个电荷或自旋，这归因于两个泵浦势之间可能存在的拓扑界面态。量子化的泵浦电流可以是完全自旋极化的、自旋非极化的或纯自旋电流，而其方向可以通过一些系统参数（如泵浦相位和局部栅极电压）突然反转。我们的研究结果可能有助于量子化自旋泵的产生。
2018-03-06 cond-mat.mes-hall
Helical Majorana edge mode in a superconducting antiferromagnetic quantum spin Hall insulator
二维时间反演对称拓扑超导体是一个边缘具有螺旋Majorana模的完全能隙系统。这种螺旋马约拉纳边缘模式（HMEM），这是一个克雷默对两个手性马约拉纳边缘模式在相反的传播方向，是强大的时间反演对称性保护。通过研究超导反铁磁量子自旋霍尔绝缘体，我们提出了一种可行的装置和可获得的测量方法，为HMEM的实现提供了初步的步骤。由于这种反铁磁拓扑绝缘体具有螺旋电子边缘模式并保持有效的时间反转对称性，这是时间反转对称性和晶体对称性的组合，因此传统s波超导配对的邻近效应可以直接诱导单个HMEM。我们进一步表明，HMEM导致观察到的$e^2/h$电导，这种量化的电导生存，即使在存在小的破坏性障碍。
2018-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Weak topological insulators with step edges: Subband engineering and its effect on electron transport
三维弱拓扑绝缘体（WTI）可以看作是二维量子自旋霍尔绝缘体的堆叠层，每个量子自旋霍尔绝缘体容纳一个一维螺旋边缘模.无质量的狄拉克电子出现在WTI的侧表面上作为这种螺旋边缘模式的杂交的结果。我们研究了阶跃边存在时Dirac电子在侧面上的能谱和输运，这显著地改变了杂化的方式。结果表明，以一定的方式操纵台阶边缘，可以产生具有几乎无间隙线性色散的伪螺旋模。我们数值计算了弱无序WTI的平均电导，并表明它是显着增强的伪螺旋模式。
2016-02-26 cond-mat.mes-hall
RKKY interaction in helical higher-order topological insulators
该研究理论探究螺旋高阶拓扑绝缘体中由铰链和狄拉克型体载流子介导的RKKY相互作用的不同形式、演化规律及磁行为，为相关量子器件设计提供参考。
2024-06-06 cond-mat.mes-hall
Josephson Junction through a Disordered Topological Insulator with Helical Magnetization
本文研究了由三维拓扑绝缘体无序表面态构成的约瑟夫森结中的超导和邻近涡旋。在一个政权的螺旋磁化的旋转周期大于结的宽度，我们发现超导0-π交叉作为结的厚度，磁化强度和固有的螺旋调制和表面状态的参数的函数。超导电流反转与邻近诱导的涡旋相关联，沿着结宽度成核，其中涡旋的数量和它们的位置可以通过超导相位差和上述参数来操纵。
2018-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Helical Quantum Edge Gears in 2D Topological Insulators
我们发现，两端输运可以测量Luttinger液体（LL）参数$K$，在螺旋LLS的边缘的二维拓扑绝缘体（TI）与Rashba自旋轨道耦合。我们考虑一个库仑阻力几何与两个共面TI和短程自旋翻转边缘间散射。注入一个边缘回路的电流在第二个边缘回路中引起循环，第二个边缘回路在没有引线的情况下漂浮。在低温（$T \rightarrow 0$）理想阻力区，电导为$(e^2/h)(2 K + 1)/(K + 1)$。在较高的$T$下，我们预测电导率为$\sim T^{-4K+3}$。还计算了单个边缘的电导率。
2015-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Photogalvanic probing of helical edge channels in 2D HgTe topological insulators
报道了太赫兹（THz）激光在碲化汞基二维拓扑绝缘体（TI）螺旋边缘通道中激发的圆形光电流的观测结果。光电流的方向通过将辐射偏振从右手切换到左手而反转，并且对于固定的光子螺旋度，对于相对的边缘是相反的。光电流检测在很宽的范围内的栅极电压。随着费米能级降低到导带底部以下，电流出现，达到最大值，降低，改变其符号接近电荷中性点（CNP），并再次上升。在CNP下在7 $μ$ m距离上测量的电导接近2 e2/h，这是二维TI中弹道输运的特征值。结果表明，光电流是由螺旋边电子向导带的光电离引起的。我们讨论了这种现象的微观模型，并与实验数据进行比较计算。
2016-12-28 cond-mat.mes-hall
Anisotropic surface transport in topological insulators in proximity to a helical spin density wave
研究了由于螺旋自旋密度波（HSDW）的存在，拓扑绝缘体（TI）表面时间反演对称性的空间局域击穿效应。HSDW的作用就像一个外部施加的一维周期性（磁）势的自旋表面上的TI，呈现狄拉克锥上的TI表面高度各向异性。沿自旋势方向$\hat{x}$的群速度减小量是垂直于$\hat{x}$的两倍。在布里渊区边界（BZB），它也产生了新的半狄拉克点，具有线性色散沿$\hat{x}$，但二次色散垂直于$\hat{x}$。在这些新的半狄拉克点的电子群速度也被证明是高度各向异性。在多铁性衬底上使用TI系统的实验应该实现我们的预测。进一步讨论了其他形式的自旋密度波对拓扑绝缘体表面输运性质的影响。
2011-02-26 cond-mat.mes-hall
Helical Andreev bound states and superconducting Klein tunneling in topological insulator Josephson junctions
目前，人们正致力于探测基于拓扑绝缘体（TI）的约瑟夫森结中的非常规p波超导性。为此，我们建议使用超导克莱因隧道，即库珀对通过门控弹道结中的势垒的无反射通道。这种现象的发生是由于超导体是由螺旋Andreev束缚态（ABS）携带的，其特征是类似于正常态载流子的自旋动量锁定。我们推导出了在三维TI表面上形成的结的螺旋形ABS的谱和相应的约瑟夫森电流。超导Klein隧穿将产生非正弦电流-相位关系和不随势垒强度增加而消失的反常临界电流$I_c$。我们还分析了I_cR_n乘积（其中R_n是正常态结电阻）对超导体/TI界面微观参数的依赖性，这导致I_cR_n值低于以前的邻近效应约瑟夫森结模型的预期值。
2013-08-03 cond-mat.mes-hall
Helical Metal Inside a Topological Band Insulator
拓扑缺陷，如畴壁和涡旋，长期以来一直吸引着物理学家。一个新的扭曲被添加到量子系统中，如超流氦He $_3$的B相，其中涡旋与核心中的低能激发相关联。类似地，宇宙弦可能与传播的费米子模式有关。类似的现象会发生在具有大量拓扑缺陷的晶体固体中吗？在这里，我们表明，确实位错线与一维费米激发在“拓扑绝缘体”，一种新的带绝缘体被认为是实现在散装材料Bi $_{0.9}$ Sb $_{0.1}$。与常规量子线中的费米子激发相反，这些模式像量子自旋霍尔绝缘体的螺旋边缘状态一样受到拓扑保护，并且不会因无序而散射。由于位错在实际材料中普遍存在，这些激发可以支配拓扑绝缘体中的自旋和电荷输运。我们的研究结果提供了一个新的路线，创造一个潜在的理想量子线在散装固体。
2008-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interplay of chiral and helical states in a Quantum Spin Hall Insulator lateral junction
我们研究了在有和没有外加磁场的情况下，碲化汞量子阱（一种规范的二维拓扑绝缘体）中的静电门控横向结的电子输运。我们独立地控制结区域内部和外部的载流子密度，从而调整在这些区域中的每个区域中传播的1D边缘模式的数量和性质。在二维带隙外，磁场驱动系统进入量子霍尔区，手征态在边缘传播。在这个制度中，我们观察到分数高原，反映了1D手性模式之间的平衡跨越交界处。随着载流子密度在中心区域和中等场接近于零，我们观察到电阻的振荡，我们归因于法布里-珀罗干涉的螺旋状态，使时间反演对称性破缺。在更高的领域，这些振荡消失，与预期的螺旋状态时，带反转解除协议。
2017-12-13 cond-mat.mes-hall
Gapless helical superconductivity on the surface of a three-dimensional topological insulator
最近的角分辨光电子能谱实验在超导NbSe $_2$衬底上生长的三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$薄膜的螺旋表面态中观察到了邻近诱导的超导能隙。当拓扑绝缘体中掺杂磁性Mn杂质时，电子态密度中的超导相干峰被强烈抑制，这被解释为拓扑表面态中螺旋超导性的完全破坏。受这些实验的启发，我们探索了一种不同的可能性：无带隙螺旋超导，其中无带隙电子态密度与非零螺旋超导序参量共存。我们在Abrikosov-Gor'kov框架下研究了一个与随机磁性杂质耦合的超导狄拉克费米子模型，在系统的相图中发现了有限的无带隙螺旋超导区域，包括邻近诱导超导和内禀超导。对于后者，我们推导出由于磁散射的超导转变温度的普遍抑制率，并在狄拉克点的费米能级，量子临界吸引强度的普遍增加率。
2016-12-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dynamical response of dissipative helical edge states
量子自旋霍尔绝缘体的特征在于拓扑保护的反向传播边缘状态。在这里，我们研究这些螺旋边缘状态下的动态响应的时间依赖的磁通偏置，在存在的热浴。结果表明，边缘载流子的弛豫时间可以从拓扑绝缘体盘的耗散响应的测量中确定。各种微扰，包括塞曼耦合和无序的影响，也进行了讨论。
2014-11-06 cond-mat.mes-hall
Spin-plasmons in topological insulator
研究了三维强拓扑绝缘体表面螺旋电子液体中的集体等离子体激元激发。这些激发的性质和内部结构进行了研究。由于拓扑绝缘体表面上的螺旋液体中的自旋动量锁定，集体激发应该表现为耦合的电荷和自旋密度波。
2011-07-23 cond-mat.mes-hall
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
Elastic higher-order topological insulators with quantization of the quadrupole moments
我们证明了在二维弹性声子晶体中可以实现四极矩量子化的HOTI。一维（1D）拓扑边缘状态和零维（0D）拓扑角状态都是可视化的，并且可以通过调整分级结构中的晶体对称性来相互转换。系统的能带结构计算结果表明，该结构中的弹性波能量具有很强的局域化能力，这对新一代集成固态声子电路具有很好的应用前景。
2019-09-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Snowflake Topological Insulator for Sound Waves
我们展示了如何雪花声子晶体结构，这已经实现了最近的实验，可以变成一个拓扑绝缘体的声波。这个想法完全基于简单的几何修改，可以很容易地在纳米尺度上实现。
2017-01-23 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
$π$ Spin Berry Phase in a Quantum-Spin-Hall-Insulator-Based Interferometer: Evidence for the Helical Spin Texture of the Edge States
量子自旋霍尔绝缘体的特征在于螺旋边缘态，其中电子的自旋极化被锁定到其运动方向。虽然已经观察到边缘态导电，螺旋自旋织构的明确证据仍然缺乏。在这里，我们研究了相干边缘态输运在两个点接触箍缩干涉环。由于螺旋特性，前向边缘间散射强制$π$自旋旋转。两个连续的过程只能产生一个非平凡的$2π$或平凡的$0$自旋旋转，这可以通过Rashba自旋轨道耦合来控制。非平凡的自旋旋转导致几何$π$ Berry相位，这可以通过电导振荡相对于平凡情况的$π$相移来检测。我们的研究结果为边缘态的螺旋自旋织构提供了确凿的证据。此外，它也提供了机会，全电探索自旋依赖的Berry相位凝聚态物质。
2016-08-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Helical metals and insulators and sheet singularity of inflated Berry monopole
我们研究了相互作用的狄拉克物质的新阶段，主机新颖的贝瑞签名。我们预测的拓扑Lifshitz相变所造成的狄拉克锥相交从半金属相螺旋绝缘或金属相的变化。这些螺旋相位提供了无间隙拓扑相位的示例，其中拓扑保护不需要光谱间隙。为了实现节螺旋相，需要考虑各向同性的无限范围的粒子间相互作用。这种相互作用可能是由于电子从玻色子模式的动量守恒散射而出现的。对于密度/赝自旋通道中的排斥/吸引相互作用，系统经历了向螺旋绝缘体相的转变。对于一个有吸引力的密度-密度相互作用，一个新的金属相的形式，主机{ \it节圆}和{ \it节球}，分别在二维和三维。Berry曲率的{ \it片奇点}是三维中节球相的一个特殊特征，它代表了Berry曲率奇点向膨胀曲率的扩展.为了说明这些螺旋相的性质，我们调查朗道水平在金属和绝缘相。我们的研究提供了一个扩展的范例，在相互作用的狄拉克物质，并使一个有趣的连接膨胀的拓扑奇点在宇宙学。
2018-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Partial lattice defects in higher order topological insulators
非零弱拓扑指数被认为是将单螺旋模束缚于晶格位错的必要条件。在这项工作中，我们表明，高阶拓扑绝缘体（HOTI），事实上，主机沿螺旋或刃位错（包括阶梯边缘）的弱拓扑指数的情况下，一个单一的螺旋模式。当这种情况发生时，螺旋模式必然与位错相结合，位错的特征是分数伯格斯矢量，宏观上通过层错的存在来检测。的鲁棒性的螺旋模式上的部分缺陷证明了绝热变换，恢复平移对称性的堆垛层错。我们提出了两个HOTI的例子，一个内在的和一个外在的，显示螺旋模式在部分位错。由于部分缺陷和堆垛层错在大块晶体中是常见的，因此这种螺旋模式的存在可以对这些材料中的预期电导率产生可测量的影响。
2019-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity Effects in Topological Insulator Heterostructures
拓扑绝缘体（TI）是沿其与常规绝缘体的界面具有稳健的螺旋导电状态的块状绝缘体。TI基异质结是近年来研究的热点，它的邻近效应引起了一系列奇异的物理现象。本文综述了我们最近关于拓扑绝缘体与正常绝缘体或其他拓扑平凡系统界面上拓扑邻近效应的潜在存在性的工作。使用第一性原理方法，我们已经建立了拓扑螺旋状态的垂直位置的可调谐性，通过有趣的双邻近效应。为了进一步阐明这种效应的控制参数，我们使用基于石墨烯的异质结构作为原型系统来揭示更完整的相图。在拓扑螺旋态的应用方面，我们已经提出了一个催化的例子，拓扑螺旋态作为一个有效的电子浴，在促进表面反应中起着至关重要的作用。这些发现为精确控制TI基异质结构中拓扑螺旋态的实空间性质奠定了基础，并为实现拓扑绝缘体在未来器件应用中的突出功能铺平了道路。
2014-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unsupervised Manifold Clustering of Topological Phononics
拓扑声子的分类由于缺乏普适的拓扑不变量和结构模式的随机性而具有挑战性。在这里，我们展示了用于聚类拓扑声子的无监督流形学习，没有任何先验知识，既没有拓扑不变量，也没有监督训练，即使系统是不完美或无序的。这是通过利用有限声子晶格的实空间投影算子来描述振子之间的相关性。我们在典型的声子系统中，包括一维随机耦合的Su-Schrieffer-Heeger型声子链、非晶声子拓扑绝缘体、高阶声子拓扑态和随机耗散的非Hermitian声子链，研究了有效的无监督流形聚类.这些结果将激励人们在拓扑声子设备及其他领域的无监督机器学习应用方面做出更多努力。
2020-01-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.data-an
$\mathbb{Z}_{2}$ Spin Hopf Insulator: Helical Hinge States and Returning Thouless Pump
本文提出自旋 Hopf 绝缘体，通过引入粒子-空穴与空间反演对称性稳定表面的 Kane-Mele $\Z_2$ 拓扑，保护无能隙螺旋铰链态，并在四重旋转对称下实现返回式 Thouless 泵浦。
2023-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
