Magnon-mediated electric current drag and nonlocal spin-Peltier effect in the ac regime
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
本文研究了在交流电场作用下，正常金属与磁序绝缘体界面处电子-磁激子耦合导致的自旋电子学和自旋热学效应，分析了磁激子介导的电流拖拽及非局域自旋-珀蒂效应的机制。
2026-01-19 cond-mat.mes-hall
Nonlocal optical generation of spin and charge currents on the surface of magnetic insulators using total absorption and surface plasmons
研究了磁性绝缘体（如\tcb{yttrium iron garnet}）表面金属有限单元中由于磁性表面等离子体（MSP）的吸收而产生的非局域自旋和电荷电流。表面等离子体激元完全被金属反射，而\tcb{an} MSP \tcb{can be}吸收了\tcb{due to the absence of backward states}。\tcb{injection of} MSP在平行于波矢量的纵向产生电压，\tcb{with the voltage}与输入功率成比例。如果金属是铁磁体，则自旋电流在纵向方向上也可以是\tcb{induced}。我们的\tcb{results provide a way to improve upon}自旋电子学和自旋波逻辑器件集成电路。
2012-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Transport in disordered two-dimensional topological insulator
实验研究了与二维拓扑绝缘体相关的“倒置”半导体碲化汞量子阱在扩散输运区的输运性质。我们在没有磁场的情况下进行非局域电测量，并观察到由于边缘状态而产生的大信号。结果表明，边缘态可以传播超过1mm的距离，因此，在拓扑绝缘体中，局域和非局域电测量没有差别。在面内磁场的存在下，我们发现局部电阻的强烈下降和非局部电阻的完全抑制。我们将这一观察归因于面内磁场诱导的拓扑绝缘体和体金属之间的转变。
2011-06-09 cond-mat.mes-hall
Electrostatic effects and topological superconductivity in semiconductor-superconductor-magnetic insulator hybrid wires
研究了静电场对超导体-磁绝缘体混合结构中磁绝缘体和半导体导线之间邻近效应的影响。通过使用混合系统的有效模型进行自洽Schr $\ddot{\rm o}$ dinger-Poisson计算，我们发现在具有磁性绝缘体和超导体的重叠层的导线中，与拓扑超导性的出现一致的大的有效塞曼场出现在大的参数窗口内，而不是在非重叠结构中。我们表明，这种行为基本上是静电效应的结果，确定附近的超导体-磁性绝缘体界面的低能量波函数的振幅。
2020-11-03 cond-mat.mes-hall
Spin-charge transport driven by magnetization dynamics on disordered surface of doped topological insulators
利用格林函数方法，研究了掺杂三维拓扑绝缘体/磁性绝缘体结无序表面上的自旋、电荷产生和电子输运.我们发现掺杂拓扑绝缘体的无序表面上的自旋杂质散射不仅由局域磁化动力学引起，而且由非局域磁化动力学引起。我们还澄清了自旋电流以及电荷密度诱导的空间非均匀磁化动力学，和自旋电流扩散传播的无序表面上。利用这些结果，我们讨论了自旋和自旋流在表面产生前后的局域和非局域自旋力矩，并提供了一个检测自旋流的方法。
2015-05-01 cond-mat.mes-hall
Hybrid-order topological insulators in a phononic crystal
拓扑相，包括传统的一阶和高阶拓扑绝缘体和半金属，已经成为凝聚态物理和材料科学领域的一个热门话题。通常，一个拓扑绝缘体的特征在于一个固定的顺序拓扑不变量，并表现出相关的体边界对应。在这里，我们实现了一种新型的拓扑绝缘体的双层声子晶体，同时主机的一阶和二阶拓扑，这里称为混合阶拓扑绝缘体。一维无带隙螺旋边态和零维角态共存于同一系统中。这种新的混合阶拓扑相位可能在拓扑声学器件中产生新的应用。
2020-12-29 cond-mat.mes-hall
Robust Surface Hall Effect and Nonlocal Transport in SmB6: Indication for an Ideal Topological Insulator
拓扑绝缘体（TI）是一种不寻常的量子态，其中绝缘体在拓扑上不同于真空，从而产生独特的金属表面，其对时间反演不变扰动具有鲁棒性。然而，这些表面输运性质仍然难以从现有的TI晶体（Bi 2Se 3、Bi 2 Te 3和Sb 2 Te 3）中的体中分离，这是由于杂质引起的体传导。我们报道了拓扑近藤绝缘体（TKI）候选材料SmB 6的大晶体中的与厚度无关的表面霍尔效应和非局域输运，其对包括机械磨损在内的扰动是鲁棒的。这些结果证明，在低温下，SmB 6具有坚固的金属表面，包围着真正绝缘的大块，为在这种拟议的TKI材料中进行表面态的传输研究铺平了道路。（xia. uci.edu）。
2013-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The hybrid-order topology of weak topological insulators
我们考虑弱拓扑绝缘体的双重旋转对称周围的黑暗的方向，并表明，这些系统可以被赋予的拓扑晶体结构的高阶拓扑绝缘体的旋转对称性保护。这些混合阶弱拓扑绝缘体在所有表面上显示表面狄拉克锥。平移对称性破缺扰动间隙的狄拉克锥的侧表面留下异常螺旋铰链模式。我们还证明了这种拓扑相的存在是由于量子自旋霍尔绝缘体的一个隐藏的晶体拓扑不变量，既不能通过对称性指标，也不能使用威尔逊圈不变量。考虑到最小的对称性要求，我们预计我们的研究结果可以适用于大量的弱拓扑绝缘体。
2020-08-03 cond-mat.mes-hall
Nonlocal signatures of hybridization between quantum dot and Andreev bound states
我们研究了具有多个侧面探针的InAs栅纳米线中量子点态和扩展Andreev束缚态（ABS）之间的局域和非局域杂化特征。当侧探针之一中的量子点与纳米线中的ABS杂交时，在局部观察到特征光谱图案，即，在具有量子点的探针中，以及非局部地，在远程探针的隧道电导中。杂交的非局部签名揭示了ABS的扩展性质。
2022-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Circular photogalvanic effects in topological insulator/ferromagnet hybrid structures
我们用两种互补的实验方法研究了铁磁体/拓扑绝缘体界面的激光驱动自旋电流效应。研究了铁磁/拓扑绝缘体双层膜中的直流光电流。动态界面电流探索通过发射太赫兹辐射发射这些电流具有高的时间分辨率。从我们的实验中，我们揭示了铁磁体和拓扑绝缘体界面的横向和动态相互作用。
2022-02-03 cond-mat.mes-hall
Green's function formalism for nonlocal elliptical magnon transport
我们发展了一个非平衡格林函数体系来研究磁子自旋通过金属导线接触的强各向异性铁磁绝缘体的输运。我们将铁磁绝缘体建模为有限尺寸的一维自旋链，在第一个和最后一个站点处具有金属接触，该金属接触以磁振子的形式注入和检测自旋。在各向异性的存在下，这些铁磁振子成为椭圆极化，自旋守恒被打破。我们发现，这引起了一个新的寄生自旋电导，这在高各向异性成为主导。此外，在高各向异性区域，铁磁体的自旋态被压缩。我们表明，压缩可以通过局部自旋偏置的应用程序在全球范围内减少。
2021-10-22 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic study of spin transport in easy-plane antiferromagnetic insulators
针对易面反铁磁绝缘体磁振子本征模被认为无净自旋角动量的问题，通过微磁学模拟发现外磁场可调控磁振子本征模与自旋输运偏振，其机制为正交线偏振磁振子的相干拍频，为按需调控自旋信号开辟了路径。
2023-05-12 cond-mat.mes-hall
Effect of surface state hybridization on current-induced spin-orbit torque in thin topological insulator films
研究了在顶、底表面态杂化的情况下，拓扑绝缘体（TI）薄膜中的电流诱导自旋轨道矩。给出了自旋力矩与TI厚度之间的关系，并由此导出了使自旋力矩最大化的TI厚度的最佳值。我们数值计算表明，在典型的TI薄膜制成的$\mathrm{Bi_2Se_3}$，最佳的厚度约为3-5 nm。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall
Modification of the hybridization gap by twisted stacking of quintuple layers in a three dimensional topological insulator thin film
扭曲分层材料的堆叠会产生丰富的新物理学。三维（3D）拓扑绝缘体膜在顶表面和底表面上具有二维无带隙狄拉克电子，当膜低于某一临界厚度时，所述狄拉克电子将杂化并在表面态结构中打开带隙。根据文献，可以通过各种参数（例如膜厚度、反转对称性等）来调节杂化带隙。三维强拓扑绝缘体Bi（Sb）Se（Te）族具有通过范德华相互作用堆叠在一起的五重层（QL）组成的层状结构。在这里，我们成功地生长扭曲堆叠的Sb 2 Te 3量子点，并研究扭曲角度的影响下的厚度限制的杂交间隙。我们发现，可以调整的杂化间隙的薄膜的三个量子阱，这可能会导致量子自旋霍尔态。在3-QL膜中发现间隙闭合的特征。该方法的成功应用为研究拓扑绝缘体中的奇异物理开辟了一条新的途径。
2021-08-09 cond-mat.mes-hall
Nonlocal entanglement in hybrid superconducting and normal-metal three terminal devices
非局域纠缠是量子信息处理的关键。虽然光子已经实现了非局域纠缠，但要证明电子的非局域纠缠要困难得多。已经提出的一种方法是使用混合超导/普通金属器件，其中库珀对在两个空间上分离的普通金属引线中分裂成自旋纠缠电子。这个过程中的非本地Andreev反射预计将导致一个负的非本地电阻和积极的电流-电流相关性。通过互相关测量以及局域和非局域电阻的测量，我们在这里提出的实验证据表明，通过独立控制电子的能量在超导体/正常金属界面，非局域Andreev纠缠，自旋纠缠的签名，可以最大化。
2009-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnon transport and thermoelectric effects in ultrathin Tm3Fe5O12/Pt nonlocal devices
电激发和检测磁绝缘体中的磁振子电流的可能性为在电子器件中传输自旋信息开辟了激发前景。然而，磁场和非局域热梯度对磁振子输运的作用仍然不清楚。在这里，通过进行非局域谐波电压测量，我们研究磁振子输运垂直磁化的Tm 3Fe 5 O 12（TmIG）薄膜耦合到Pt电极。我们发现，第一谐波非局域电压捕获自旋驱动的磁振子输运TmIG，正如预期的那样，和第二谐波是由热电电压驱动的电流诱导的热梯度在检测器。TmIG中的磁振子扩散长度在0.5T时约为0.3 μm，在0.8T时逐渐衰减到0.2 μm，这是由于Gilbert阻尼随磁场的增加而增加，从而抑制了磁振子的弛豫时间。通过执行电流，磁场，和距离相关的非本地和本地的测量，我们表明，二次谐波非本地电压表现出五个热电贡献，这源于非本地自旋Seebeck效应和普通，平面，自旋，和异常能斯特效应。我们的工作为如何从非局域磁振子器件中不同的自旋和磁源的热电势中分离出磁振子信号，以及建立金属/绝缘体双层膜中热电势的标度律提供了指导.
2022-01-27 cond-mat.mes-hall
Nonlocal Exciton-Photon Interactions in Hybrid High-Q Beam Nanocavities with Encapsulated MoS$_2$ Monolayers
原子薄的半导体可以容易地集成到广泛的纳米光子架构中，用于量子光子学和新型光电子器件中的应用。我们报道了\textit{free} trions在原始hBN/MoS $_2$ /hBN异质结构耦合到单模（Q $>10^4$）准0 D纳米腔的非局域相互作用的观察。相互作用系统的高激子和光子质量源于我们的集成纳米纤维方法，同时具有hBN封装和MoS $_2$单层内的最大化局部腔场振幅。我们观察到的腔-trion相互作用强度的非单调温度依赖性，一致的非局部的光-物质相互作用中的质量中心的波函数的范围是可比的腔模式体积在空间中。我们的方法可以推广到其他光学活性2D材料，开辟了利用量子光子学应用的新型光-物质相互作用机制的道路。
2022-12-25 cond-mat.mes-hall
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
Quantum transport in topological insulator hybrid structures -- A combination of topological insulator and superconductor
本文简要回顾了拓扑绝缘体的发展历史。然后，讨论了拓扑绝缘体-超导体混合结构中的电子输运实验，包括实验方法、物理性质和看似矛盾的观察结果。此外，还提出了一些新的拓扑绝缘体杂化结构。
2012-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Conductance Oscillations in a Topological Insulator-Disordered Superconductor Hybrid Interface
National Institute of Technology, Rourkela（鲁尔基拉国立技术学院）；Bar-Ilan University（巴伊兰大学）
研究通过拓扑绝缘体与无序超导体的耦合，揭示了近邻诱导超导性中的导电振荡现象及临界温度特性。
2026-01-16 cond-mat.mes-hall
Majorana fermions from Landau quantization in a superconductor--topological-insulator hybrid structure
我们表明，回旋运动和Andreev反射的相互作用所经历的无质量狄拉克类电荷载流子在拓扑绝缘体表面状态产生的马约拉纳粒子激发。基于Dirac-Andreev边缘态的一个近似函数描述，我们讨论了Majorana模的运动学性质，发现它们可以通过改变超导体的化学势和/或垂直磁场的大小来调谐.我们的建议开辟了新的可能性，研究马约拉纳费米子在一个可控的设置。
2012-10-15 cond-mat.mes-hall
Topological Phase Transitions in a Hybridized Three-Dimensional Topological Insulator
当三维（3D）拓扑绝缘体（TI）的厚度变得与表面态的穿透深度相当时，表面之间的量子隧穿将它们的无带隙狄拉克电子结构转变成带隙表面态。分析公式表明，杂交间隙的比例与层数的减少呈指数关系，而系统之间的拓扑平凡和非平凡的绝缘体振荡。这项工作探讨了在表面间杂交制度的三维TI的传输特性。通过实验探测的杂交间隙作为BiSbTeSe 2厚度的函数，使用三种不同的方法，我们映射的交叉从3D到2D状态。在二维拓扑态中，当费米能级在表面能隙内排列时，我们观察到一个约为2 e2/h的有限纵向电导，这表明量子自旋霍尔（QSH）态。此外，我们还研究了平凡和非平凡杂化带隙态受外部面外磁场和电场调制的响应。我们的启示的表面间隙关闭和/或重新打开功能是强烈的指示拓扑相变（TPTs）的杂化间隙制度，实现磁/电场带绝缘和QSH状态之间的切换具有巨大的实际应用潜力。
2020-04-10 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
Thermally-driven spin torques in layered magnetic insulators
热驱动的自旋转移力矩最近已被报道在电绝缘铁磁体$|$正常金属异质结构。在本文中，我们提出了两个物理上不同的机制，这样的扭矩。第一个是局部效应：铁磁体中的热激活磁振子在自旋塞贝克效应的驱动下，通过相干动力学的磁振子-磁振子散射对磁化施加扭矩。第二种是非局部效应，需要额外的磁性层来提供实现热扭矩所需的对称性破缺。最简单的结构，其中诱导一个非局部的热扭矩是一个自旋阀组成的两个绝缘磁铁由一个正常的金属间隔;在那里，热通量产生一个纯自旋电流通过自旋阀，这导致一个扭矩时，层的磁化不对齐。
2015-11-12 cond-mat.mes-hall
Topological hybrid semimetal phases and anomalous Hall effects in a three dimensional magnetic topological insulator
在这项工作中，我们提出了一个铁磁性的Bi $_2$ Se $_3$作为候选人举行的Weyl和线半金属相共存，打破了时间反演对称性。我们证明了通过调节塞曼交换场强度和费米速度可以产生I型Weyl半金属相、I型和II型半金属相以及它们的混合型线半金属相。讨论了它们在U（1）规范场下的拓扑响应。我们的结果为实现Weyl和半金属线提供了一条新的途径，并将有助于理解三维物质系统中的拓扑输运现象。
2021-08-16 cond-mat.mes-hall
Experimental evidence on the dissipationless transport of chiral edge state of the high-field Chern insulator in MnBi2Te4 nanodevices
我们证明了量子反常霍尔绝缘体候选物MnBi 2 Te 4纳米器件中手征边缘态（CES）的无耗散输运。该器件的纵向电阻接近于零，在从很低的温度到22 K的Neel温度范围内，量子化霍尔平台超过0.97 h/e ~ 2。四探针非局部测量的每一个给出了接近零的电阻和两个探针测量表现出+1 h/e 2的平台，而三探针非局部测量的结果取决于磁场。这表明非耗散以及边缘状态的手性。CES显示了三种温度依赖性，即，在6 K以下的温度范围内保持了良好的无耗散输运，在22 K以上的温度范围内随温度的升高和热激活而变化。即使在最低温度下，超过1.4 μA的电流也会破坏无耗散传输。这些形成了MnBi_2 Te_4系统中陈氏绝缘体态的一套完整的证据。
2021-01-25 cond-mat.mes-hall
Engineering Two-Dimensional Hybrid-Order Topological Insulators via Trilayer Coupling
International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院量子材料科学中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
该研究提出层间工程方案，在耦合三层陈系统中实现二维混合阶拓扑绝缘体，通过层间隧穿杂化边缘态形成手性边缘模式并打开能隙，呈现边缘态与角态共存，绘制相图表明其对无序有鲁棒性，确定层间杂化是有效策略。
2026-07-15 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of an ultra-thin topological insulator
本文给出了超薄拓扑绝缘体的热电系数。拓扑绝缘体的顶表面态和底表面态之间的杂化起着重要的作用。在无磁场作用下，随着杂化能的增加，热电势增加，热导率减小。在垂直于超薄拓扑绝缘体方向的磁场作用下，热电系数随反磁场的变化呈现量子振荡，其频率受塞曼能量的影响，相位因子由Lande g因子与杂化能的乘积决定.除数值计算结果外，还提供了热电系数的低温近似解析结果。还观察到，对于一个给定的磁场，这些输运系数振荡的杂化能量，其频率取决于朗德g因子。
2014-04-04 cond-mat.mes-hall
Tunable THz Surface Plasmon Polariton based on Topological Insulator-Layered Superconductor Hybrid Structure
从理论上研究了三维强拓扑绝缘体（TI）与层状超导-磁绝缘体结构界面处的表面等离子体激元（SPP）。当层状结构的磁导率变高时，通过电子掺杂可以增强SPP的可调谐性。当界面被超导或垂直磁性带隙时，SPP色散进一步畸变，并伴随着群速度和穿透深度的移动。当费米能级接近能隙值时，SPP的位移达到最大值，并可能产生可观测的效应。在TI表面附近的层状超导体与磁性材料之间的界面处的可调谐SPP可能为Majorana费米子的探测提供新的见解。
2014-03-05 cond-mat.mes-hall
Neutral edge modes in a superconductor -- topological-insulator hybrid structure in a perpendicular magnetic field
研究了在垂直磁场作用下超导体-三维拓扑绝缘体混合结构（NS结）的低能边缘态。由于Andreev反射，类电子和类空穴朗道能级的杂化在每个朗道能级内产生手征边缘态。我们表明，通过改变超导体的化学势，这个结可以放置在一个政权的边缘状态的有效电荷的符号在第零朗道水平的变化不止一次导致中性边缘模式与有限值的指导中心坐标。我们发现，这些中性边缘模的出现与光谱中第零和第一朗道能级之间的能级排斥有关。我们还发现，这些中性的边缘模式来对，一个在第零朗道水平和其相应的对在第一。
2014-10-09 cond-mat.mes-hall
Optical Conductivity of Topological Insulator Thin Films in a Quantizing Magnetic Field
我们确定了量子化外部磁场存在下拓扑绝缘体薄膜的光学响应。我们明确地考虑到杂交之间的顶部和底部表面的状态。杂化和塞曼能量之间的相互作用引起拓扑和正常的绝缘体相和它们之间的相变。研究了两相中以及相变点的光学响应。我们发现，磁光响应的差异可以用来区分系统的正常相位的拓扑相位。此外，光学响应还允许我们确定由拓扑绝缘体薄膜的顶表面态和底表面态之间的杂化产生的间隙。
2014-12-04 cond-mat.mes-hall
Hybrid spin Hall nano-oscillators based on ferromagnetic metal/ferrimagnetic insulator heterostructures
自旋霍尔纳米振荡器（SHNO）是一种很有前途的自旋电子器件，可以在纳米尺度器件中实现电流控制的GHz频率信号，用于神经形态计算和创建Ising系统。然而，传统的SHNO（基于过渡金属的器件）具有高自振荡阈值电流以及低品质因数和输出功率。在这里，我们展示了一种新型的混合SHNO的基础上坡莫合金（Py）铁磁金属纳米线和低阻尼铁磁绝缘体，在外延锂铝铁氧体（LAFO）薄膜的形式。这种SHNO的优越特性与更大的自旋旋进角和体积的激发有关。我们进一步发现，亚铁磁绝缘体的存在下，增强了自旋波边缘模式的自振荡幅度，与我们的微磁模型一致。这种混合SHNO扩展了自旋电子学的应用，包括为神经形态计算和推进磁振子提供耦合多个SHNO的新方法。
2023-03-19 cond-mat.mes-hall
Exotic surface states in hybrid structures of topological insulators and Weyl semimetals
拓扑绝缘体（TI）和Weyl半金属（WSM）是自然界中两种常见的拓扑物质。然而，它们通过拓扑相变彼此直接相关。在本文中，我们调查的问题，这两个拓扑阶段是否可以同时存在于一起，在联合边界的组合，混合表面状态。我们分析了有效的模型的三维TI和反演对称WSM和耦合的方式，某些对称性，如反转，被保存。隧道耦合的方法使我们能够获得的混合表面态哈密顿解析。这提供了一个详细的研究其色散关系取决于所调查的耦合的可能性。对于自旋对称耦合，我们发现两个狄拉克节点可以出现一个单一的狄拉克节点和费米弧的组合。对于自旋非对称耦合，色散关系是缺口和前狄拉克节点得到自旋极化。我们提出了不同的实验实现的混合系统，包括压缩应变碲化汞以及异质结构的TI和WSM材料。
2017-03-03 cond-mat.mes-hall
Nonlocal transistor based on pure crossed Andreev reflection in a EuO-graphene/superconductor hybrid structure
我们研究了具有EuO诱导交换作用的石墨烯超导器件中的带间输运。我们表明，纯交叉Andreev反射可以产生专门没有寄生的本地Andreev反射和弹性cotunnelling在很宽的范围内的偏压和费米能级的EuO-石墨烯/超导体/EuO-石墨烯设备。当正常引线和超导引线中的费米能级变化时，纯非局域电导表现出快速的开/关切换和振荡行为。该振荡反映了准粒子在超导引线中的传播，可以作为探测超导石墨中亚能隙准粒子模的工具，而这是电流-电压特性无法达到的。我们的研究结果表明，该设备可以用作一个高度可调的晶体管，纯粹在非本地和自旋极化输运制度。
2016-01-13 cond-mat.mes-hall
Magnon, phonon and electron temperature profiles and the spin Seebeck effect in magnetic insulator/normal metal hybrid structures
我们计算的声子，电子和磁振子的温度分布在钇铁石榴石/铂双层扩散理论与适当的边界条件，特别是考虑到界面热阻。计算结果表明，在薄膜杂化材料中，界面磁热导定性地影响磁振子温度。基于公布的材料参数，我们评估的非平衡在钇铁石榴石/铂界面的程度。自旋Seebeck效应的大小来自这种方法比较好的纵向自旋Seebeck效应的实验结果。此外，我们解决的横向自旋塞贝克效应的温度分布。
2013-09-12 cond-mat.mes-hall
Nonlocal thermoelectric effects in high-field superconductor-ferromagnet hybrid structures
我们报道了超导体-铁磁体多端结构中非局域自旋相关热电效应的实验观察。我们的样品是由一根细的超导铝丝和几个铁磁隧道结组成的，当超导体的态密度存在塞曼分裂时，对其中一个铁磁隧道结施加热激励，在距离超过$10~\mathrm{μm}$的远距离结中观察到热电流。这一结果可以用最近的高场超导体中自旋和热输运耦合理论来解释。
2019-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hybridization and Field Driven Phase Transitions in Hexagonally Warped Topological Insulators
本文讨论了量子相变中材料参数和外场效应对薄膜拓扑绝缘体（TI）的影响。首先，我们考虑一个面内倾斜的磁场，并确定表面态的能带结构作为倾斜角的函数。我们发现，存在的杂交项或六方翘曲或两者的组合导致半金属到绝缘体的相变，这是由它们的${\cal PT}$对称性破缺字符促进。然后我们注意到，虽然电场的引入不允许这种QPT，因为它不破坏${\cal PT}$对称性，但它可以与隧穿元件结合使用以有效地达到相变。相应的临界点则非平凡地依赖于电场，这是在这里指出的。然后，我们证明，包括一个六边形的翘曲项导致立即${\cal PT}$对称违反QPT。
2016-07-02 cond-mat.mes-hall
Tuning insulator-semimetal transitions in 3D topological insulator thin films by inter-surface hybridization and in-plane magnetic fields
一对狄拉克点（类似于涡旋-反涡旋对）与相反的拓扑数（具有$\pmπ$ Berry相位）相关联，可以通过参数调整合并在一起，并被湮灭以间隙狄拉克谱，提供拓扑相变的典型例子。在这里，我们报告的薄膜的BiSbTeSe $_2$（BSTS），这是一个三维TI主机自旋螺旋无隙（半金属）狄拉克费米子表面态（SS）足够厚的样品，与观察到的电阻率接近$h/4e^2$在电荷中性点的运输研究。当样品厚度减小到$\sim$ 10 nm厚时，来自顶面和底面的狄拉克锥可以杂化（类似于实空间中的“合并”）并变得有间隙，从而得到平凡绝缘体。此外，我们观察到，在平面内的磁场可以驱动系统再次向金属行为，具有突出的负磁阻（MR，高达$\sim$ $-$ 95\%）和温度不敏感的电阻率接近$h/2e^2$在电荷中性点。观察解释的预测效果的面内磁场，以减少杂交间隙（如果足够小，可能会被抹黑的无序和金属行为）。预测一个足够强的磁场恢复和分裂的狄拉克点在动量空间中，诱导一个独特的二维拓扑半金属（TSM）阶段与2个单倍狄拉克锥相反的自旋-动量绕组。
2019-04-07 cond-mat.mes-hall
Effect of surface hybridization on RKKY coupling in ferromagnet/topological insulator/ferromagnet trilayer system
本文从理论上研究了被拓扑绝缘体膜隔开的两个铁磁体之间的RKKY交换耦合。我们发现一个不寻常的依赖关系的RKKY交换耦合的TI厚度（$t_{TI}$）。首先，当$t_{TI}$减小时，耦合振幅先增大，在某一临界厚度处达到最大值，低于该临界厚度时，耦合振幅逐渐减小。这种趋势归因于TI膜表面之间的杂化，其在临界厚度以下打开间隙，从而使表面从半金属状态转变为绝缘状态。在绝缘相，由间隙打开引起的抗磁性补偿了狄拉克态的顺磁性，导致磁化率和RKKY耦合减小。对于典型的参数，Bi_2Se_3薄膜的临界厚度估计在3-5 nm的范围内。
2016-12-01 cond-mat.mes-hall
Nonlocal Spin Transport Mediated by a Vortex Liquid in Superconductors
从传统的观点出发，超导涡旋作为一个寄生源的耗散电荷输运，我们建议使用移动涡旋作为拓扑稳定的信息载体自旋输运。为此，我们首先构建了一个唯象理论自旋和涡旋之间的相互转换，一个拓扑电荷携带的涡旋，在磁绝缘体和超导体之间的界面，通过调用界面自旋霍尔效应。然后，我们表明，在超导体中的涡旋液体可以作为两个磁性绝缘体之间的自旋输运通道编码的涡旋信息。两个磁性绝缘体之间的涡旋介导的非局部信号被示出为代数衰减作为它们的分离的函数，与准粒子介导的自旋输运的指数衰减形成对比。我们设想，流体动力学的拓扑激发，如超导体中的涡旋和磁体中的畴壁，可以作为一个通用的框架来讨论有序材料的长程输运性质。
2018-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Engineering the breaking of time-reversal symmetry in gate-tunable hybrid ferromagnet/topological insulator heterostructures
研究破缺时间反演对称性对拓扑绝缘体表面态的影响是当前凝聚态物理中的一个重要问题，并且可以提供一条通向利用自旋织构表面态的概念验证自旋电子器件的途径。在这里，我们开发了一个新的模型系统，用于研究打破时间反转对称性的效果：混合异质结构，其中的铁磁半导体Ga 1-xMnxAs，与面外的磁化分量，干净地与三维拓扑绝缘体（Bi，Sb）2（Te，Se）3通过分子束外延接口。在这个双层中的横向电输运由通过拓扑绝缘体的导电性占主导地位，其导电性比具有低Mn浓度的高电阻铁磁半导体高几个数量级。电传输测量的顶栅异质结器件揭示了一个交叉从弱反本地化（负磁导）到弱本地化（正磁导）的温度降低或作为化学势的狄拉克点的方法。这伴随着异常霍尔效应的系统出现。这些结果被解释在狄拉克点的间隙作为交换耦合的结果之间的拓扑绝缘体表面状态和铁磁有序的Ga 1-xMnxAs层的开口。我们的研究表明，这种混合系统非常适合于探索拓扑量子现象，并在低温下实现拓扑自旋电子器件的概念验证演示。
2017-06-14 cond-mat.mes-hall
Hybrid symmetry class topological insulators
本文提出混合对称类拓扑绝缘体（HSCTIs）概念，通过融合两个正交的AZSC拓扑绝缘体，在三维等系统中实现具有相反边界陈数、霍尔或热霍尔电导率且对弱无序及晶体缺陷稳定的拓扑响应。
2025-06-27 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional topological insulator state in double HgTe quantum well
二维拓扑绝缘体相已被观察到在单一的碲化汞基量子阱与反转的子带顺序。在双量子阱（DQW）中，层间的耦合引入了额外的自由度，从而产生丰富的相位图。通过研究碲化汞双量子阱的局域电阻和非局域电阻，我们观察到了无带隙半金属相和拓扑绝缘体相，这取决于样品的参数，并根据理论预测。我们的工作为实现多层拓扑绝缘体奠定了基础。
2020-04-08 cond-mat.mes-hall
Anomalous insulator metal transition in boron nitride-graphene hybrid atomic layers
二维电子系统的研究在物理学中具有重要的基础性意义。石墨烯和六方氮化硼（h-BNC）杂化结构的原子层构成了一种新型的二维无序电子系统。在低温下在气相合成的h-BNC原子层中进行的磁电输运测量显示出在冷却时从绝缘到金属行为的清晰和异常的转变。所观察到的绝缘体到金属的转变可以通过电子和空穴掺杂以及通过施加外部磁场来调制。从头计算支持的这些结果表明，这种转变在h-BNC有明显不同的特性相比，其他2D电子系统，是两种不同的机制，即通过金属石墨烯网络和跳跃导电之间的边缘状态随机分布的绝缘h-BN域的渗透共存的结果。
2011-11-29 cond-mat.mes-hall
Nonlocality of Majorana Modes in Hybrid Nanowires
Majorana零模的空间分离区分了平凡态和拓扑中隙态，并且是量子计算应用中拓扑保护的关键。虽然在隧道光谱中的马约拉纳零模式的签名已经在许多研究中报道，但尚未报道出现的零模式的分离度或非定域性的定量测量。在这里，我们提出的超导半导体混合纳米线器件中出现的零模的非局部性的实验研究结果。这种方法利用了最近的理论，表明非局部性可以从分裂测量，由于杂交的零模式与量子点状态在纳米线的一端共振。从这些分裂以及anticrossing的点状态，测量为偶数和奇数占用量子点状态，我们提取出的程度的非局域性的紧急零模式，以及自旋倾斜角的非局域零模式。根据测量的设备，我们得到一个中等程度的非局域性，这表明部分分离的Andreev subgap状态，或高度非本地状态符合发达的马约拉纳模式。
2020-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Charge-neutral nonlocal response in superconductor-InAs nanowire hybrid devices
在正常超导正常（NSN）混合结构的非局域准粒子输运探测子间隙状态的邻近区域，是特别有吸引力的马约拉纳研究的背景下。电导测量只能提供类电子和类空穴准粒子激发的非局域响应的部分信息。在这项工作中，我们将展示如何非本地散粒噪声测量提供了一个失踪的拼图在NSN InAs的基于MEMS的设备。我们表明，在一个平凡的超导相准粒子的响应几乎是电荷中性的，占主导地位的热传输组件的热导的顺序上的电导量子。这是定性地解释了大量的Andreev反射的扩散准粒子，使其电荷完全不确定。一致的，强烈的波动和符号反转观察到的子间隙非局域电导，包括偶尔的Andreev整流信号。我们的研究结果证明电导和噪声作为补充测量，以表征准粒子输运超导邻近装置。
2021-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin Superfluidity in Biaxial Antiferromagnetic Insulators
由于偶极相互作用很弱，反铁磁体可能表现出自旋超流性。我们试图建立这种现象发生在绝缘体，如NiO，这是一个很好的自旋导体根据以前的研究。研究了具有弱单轴各向异性的平面反铁磁绝缘体中的非局域自旋输运。各向异性通过创建电流必须克服的实质性阈值来阻碍自旋超流性。然而，我们表明，施加高磁场消除了反铁磁体的自旋翻转过渡附近的这个障碍。重要的是，自旋超流性可以持续许多微米，甚至在脏的样品中。
2017-03-29 cond-mat.mes-hall
Quantitative study of the spin Hall magnetoresistance in ferromagnetic insulator/normal metal hybrids
本文对铁磁绝缘体/铂和铁磁绝缘体/非铁磁金属/铂混合结构中的自旋霍尔磁电阻效应进行了实验研究和定量分析。对于铁磁绝缘体，我们使用钇铁石榴石、镍铁氧体或磁铁矿，而对于非铁磁体，我们使用铜或金。自旋霍尔磁电阻效应理论上归因于铂金属顶层的自旋霍尔效应和反自旋霍尔效应的共同作用。因此，它的特性应该取决于相邻铁磁体的磁化方向，并且即使在Pt和铁磁体之间插入额外的非铁磁金属层也会占上风。我们的实验数据证实了这些理论假设。利用自旋霍尔磁电阻理论对实验数据进行了分析，得到了铂的自旋霍尔角和自旋扩散长度。对于$4\times10^{14}\;\mathrm{Ω^{-1}m^{-2}}$的自旋混合电导，我们得到了我们的薄膜样品中Pt的$0.11\pm0.08$的自旋霍尔角和$(1.5\pm0.5)\;\mathrm{nm}$的自旋扩散长度。
2013-04-23 cond-mat.mes-hall
Long-Range Phonon Spin Transport in Ferromagnet-Nonmagnetic Insulator Heterostructures
研究了绝缘铁磁-非磁-铁磁异质结构中声子自旋输运。我们表明，自旋和声子之间的磁弹性相互作用导致非局域自旋转移磁铁之间。这种转移是由本地声子自旋电流介导的，并伴随着声子自旋积累。自旋电导依赖于非平凡的系统大小，并衰减超过毫米长度尺度的实际材料参数，远远超过磁振子自旋电流的衰减长度。
2020-03-18 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent electronic lenses based on hybrid graphene nanostructures
我们研究了石墨烯/铁磁绝缘体混合器件中的电子输运。该系统包括一个扶手椅型石墨烯纳米管与透镜形的EuO铁磁绝缘体层沉积在它的顶部。当该设备支持大量的传播模式，电子与铁磁绝缘体的磁性离子的邻近交换相互作用的结果在电子被空间定位在不同的点取决于他们的自旋。我们发现，自旋相关的电子聚焦是稳健的中度边缘无序。通过将第三触点放置在适当的位置，可以产生自旋极化的电流。这打开了利用这些效应来制造极化电子的可调谐源的可能性。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall
Refined Majorana phase diagram in topological insulator-superconductor hybrid system
该研究针对拓扑绝缘体-超导体混合体系，通过引入依赖表面能隙的二阶近邻效应配对项，重新绘制了马约拉纳相图，发现与先前假设配对强度恒定导致的锥形相边界存在显著差异。
2023-03-26 cond-mat.mes-hall
Nonlocal thermoelectric engines in hybrid topological Josephson junctions
对拓扑约瑟夫森非定域热机的热电性能进行了深入研究。非局部响应是通过使用一个正常的金属探针耦合只有一个接近的螺旋边缘在中间的结。在这种结构中，我们研究了磁通偏置和相位偏置如何触发超导终端之间的温差的应用下的非局部热电效应。可能的实验非理想性，如不对称接近超导间隙被认为是显示如何的非局部响应可以受到影响。多普勒频移，这往往会关闭的差距，和Andreev干涉，这会影响粒子-空穴共振传输之间的相互作用，明确确定不同的操作制度。最后，我们讨论的功率和效率的拓扑热电引擎，达到最大功率在最大效率的耦合正常探头。我们发现相当高的非本地塞贝克系数的顺序的十分之$μ$ V/K在几开尔文，一个信号，这将是明确的检测也对任何虚假的本地效果，即使有适度的不对称的差距。
2021-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Aharonov Bohm effect in 2D topological insulator
我们测量了具有反转能带结构的碲化汞量子阱的磁输运性质，该量子阱是一个具有带隙的二维拓扑绝缘体，其边缘是螺旋形的无带隙态.在局域电阻和非局域电阻结构中观察到负磁电阻效应，并随磁场的变化出现周期振荡。我们将这种行为归因于Aharonov-Bohm效应，该效应是由于磁通量通过耦合到螺旋边缘态的载流子水坑而引起的。这些熔池的特征尺寸约为100 nm。
2015-01-15 cond-mat.mes-hall
Unconventional Josephson Effect in Hybrid Superconductor-Topological Insulator Devices
我们报道了超导-拓扑绝缘体混合器件中约瑟夫森结的输运性质，它与普通的约瑟夫森结行为有两个显著的不同：一个是特征能量与结宽成反比，另一个是低特征磁场抑制超导电流.为了解释这些效应，我们提出了一个唯象模型，扩展了现有的拓扑绝缘体约瑟夫森结的理论。
2012-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
