Thermopower generation and thermoelectric cooling in a Kane-Mele normal-insulator-superconductor nano-junction
本文用改进的Blonder-Tinkham-Klapwijk（BTK）理论研究了Kane-Mele正常绝缘体-超导体（KMNIS）结在超低温下的热电效应。由于（电子）电荷和热电流由于载流子是敏感的自旋-轨道耦合（SOC）的强度存在于凯恩-梅勒模型，这个结器件的热电性能的可调谐性，可以通过实验实现某些技术，用于操纵自旋-轨道耦合的值。我们计算了Seebeck系数，品质因数，热电冷却，KMNIS结作为自冷却器件的性能系数，并研究了Rashba SOC（RSOC）和固有SOC（ISOC）参数在其中的作用。我们的热电冷却的结果表明，实际的可实现性和有效的冷却探测器，传感器和量子器件的有用性，因此可能是至关重要的实验成功的热电应用这种结器件。此外，我们还简要地讨论了区分通过拓扑绝缘体的传输与通过普通绝缘体的传输的条件。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall
Emerging nonlinear Hall effect in Kane-Mele two-dimensional topological insulators
近年来，在二维过渡金属二硫族化物和Weyl半金属中，由于面内磁场的作用，在时间反转对称保护系统和三维拓扑绝缘体表面上观察到的非线性霍尔效应引起了大量的实验和理论研究。这种类型的二阶效应的起源已被归因于Berry曲率偶极子的出现，这需要一个低对称性的环境。在这里，我们提出了一种机制，产生这样的二阶非线性霍尔效应在凯恩-梅勒二维拓扑绝缘体由于空间和时间反转对称性破缺的存在下的塞曼和Rashba耦合。通过主动调整与外部电磁场的能隙，我们还表明，非线性霍尔效应显示出显着的签名的拓扑相变存在于所考虑的二维系统。
2021-10-13 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional Weyl nodal-line semimetal and antihelical edge states in a modified Kane-Mele model
研究改进的Kane-Mele模型在无Rashba耦合时演化为二维Weyl节线半金属，预测并分析了支持同向自旋极化电流的反螺旋边缘态及其在无序下的脆弱性。
2024-08-11 cond-mat.mes-hall
The General Principle behind Magnetization-induced Second-Order Topological Corner States in the Kane-Mele Model
提出在修正Kane-Mele模型中通过调整边缘子晶格磁化方向诱导Dirac质量畴壁实现二阶拓扑角态的普遍原理，证明其实现不受边界类型或纳米片形状限制。
2024-03-04 cond-mat.mes-hall
The topological Anderson insulator phase in the Kane-Mele model
有人提出，在拓扑平凡的碲化汞/碲化镉（HgTe/CdTe）量子阱中加入无序可以诱导跃迁到拓扑非平凡态。由此产生的状态被称为拓扑安德森绝缘体，并在Bernevig-Hughes-Zhang模型的计算机模拟中发现。在这里，我们表明，拓扑安德森绝缘体是一个更普遍的现象，也出现在蜂窝晶格上的拓扑绝缘体的凯恩-梅勒模型。我们数值研究了相关参数的相互作用，并建立了拓扑安德森绝缘体存在的参数范围。一个交错的亚晶格势原来是一个必要的条件，过渡到拓扑安德森绝缘体。对于足够弱的无序，计算的基础上的最低阶玻恩近似定量再现的数值数据。因此，我们的研究结果大大增加了拓扑安德森绝缘体相的候选材料的数量。
2016-04-06 cond-mat.mes-hall
Long-lived Topological Flatband Excitons in Semiconductor Moiré Heterostructures: a Bosonic Kane-Mele Model Platform
本文提出一种基于TMD莫尔异质结构的最小结构，利用层间激子杂化实现可调的拓扑平带，为玻色子Kane-Mele模型及玻色子分数量子反常霍尔效应提供固态平台。
2024-09-30 cond-mat.mes-hall
Topological characterization of modified Kane-Mele-Rashba models via local spin Chern marker
本研究利用局域自旋陈标记分析三种含强Rashba自旋轨道相互作用的修正Kane-Mele模型的拓扑性质，验证了该方法的有效性，拓展了自旋陈数方法的适用范围。
2025-01-16 cond-mat.mes-hall
Floquet topological transitions in extended Kane-Mele models with disorder
本文利用Floquet理论研究了圆偏振光对无序二维模型拓扑跃迁的影响。我们发现，圆偏振光可以诱导扩展的Kane-Mele模型，包括额外的跳跃项和现场无序的拓扑转变。拓扑转变是从清洁系统的Floquet-Bloch能带结构在第一布里渊区的高对称点理解的。光以这样的方式修改清洁系统的平衡能带结构，使得布里渊区中的最小带隙可以从$M$点移动到$K(K')$点、$Γ$点或甚至其他较低对称点。通过布里渊区作为激光参数的函数的最小间隙点的运动被解释在高频区通过马格努斯展开。在无序模型中，我们计算Bott指数来揭示拓扑相和相变。这种无序可以诱导从拓扑非平凡态到平凡态的转变，反之亦然，这两个例子都是Floquet拓扑安德森转变。作为一个函数的激光参数的最小间隙点通过布里渊区的运动的结果，拓扑相位和过渡的性质是激光参数依赖-对比的凯恩-梅勒模型的行为。
2018-05-10 cond-mat.mes-hall
Analytical and numerical calculation of the effect of edge states of the Kane-Mele model on the RKKY interaction
本文以线性色散一维量子导线近似Kane-Mele模型，解析揭示拓扑边缘态对RKKY相互作用的影响及其随远离边缘而衰减的规律，并以Landauer-Buttiker数值计算加以验证。
2023-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
What is a proper definition of spin current? -- Lessons from the Kane-Mele Model
针对固体自旋不守恒导致自旋流定义不唯一的问题，本文通过含Rashba项的Kane-Mele模型对比两种主流自旋流定义的自旋霍尔电导率与实时模拟的边缘自旋积累，发现Rashba项较大时二者均无法准确估计自旋积累，表明实时模拟的必要性。
2024-03-11 cond-mat.mes-hall
Meissner effect in the layered Kane-Mele model with Hubbard interaction
研究了具有Hubbard相互作用的层状Kane-Mele模型在量子自旋Hall相的磁响应，讨论了获得迈斯纳效应的条件. Rashba自旋轨道耦合的影响进行了讨论。
2011-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Phase diagram of the Kane-Mele-Coulomb model
我们用精确量子蒙特卡罗方法确定了具有长程库仑相互作用的Kane-Mele模型的相图。长程相互作用预计在蜂窝材料中发挥作用，因为在半金属弱耦合相的状态密度消失抑制屏蔽。根据我们的结果，Kane-Mele-Coulomb模型支持与Kane-Mele-哈伯德模型相同的相位。相互作用的非局部部分促进短程子晶格电荷波动，这与反铁磁序由现场排斥驱动的竞争。因此，临界相互作用的磁过渡是显着大于纯粹的本地哈伯德排斥。我们的数值计算结果与$SU(2)$ Gross-Neveu普适性的半金属反铁磁过渡，和三维XY的量子自旋霍尔反铁磁过渡的普遍性。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-lat
Analytic approach to the edge state of the Kane-Mele Model
基于Kane-Mele模型研究了二维拓扑绝缘体的边缘态。利用Bloch波函数的复波数，我们导出了具有直边的半无限蜂窝晶格的边缘态的解析表达式。为了比较边缘类型效应，在此计算中考虑两种类型的边缘;一种是锯齿形边缘，另一种是扶手椅边缘。复波数和边界条件给出了边缘态能量和波函数的解析表达式。方程的数值解揭示了边缘态的有趣的空间行为。我们定义了一个边缘态宽度来分析边缘态波函数的空间变化。我们的结果表明，边缘态宽度可以很容易地控制一对夫妇的参数，如自旋轨道耦合和亚晶格势。边缘状态宽度的参数依赖性显示出实质性的差异，取决于边缘类型。这些表明，即使边缘状态的拓扑性质的散装保护，他们的详细性质仍然是由他们的边缘歧视。这种边缘依赖性在制造小尺寸器件中可能是至关重要的，因为边缘状态的长度尺度高度受制于边缘。
2014-08-20 cond-mat.mes-hall
Prediction of a large-gap and switchable Kane-Mele quantum spin Hall insulator
拓扑绝缘体的基础研究和技术应用受到罕见的材料表现出强大的拓扑非平凡相，特别是在二维。在这里，通过广泛的第一性原理计算，我们提出了一种新的量子自旋霍尔绝缘体，具有相当大的带隙$\sim$ 0.5 eV，这是一个单层的Jacutingaite，一种天然存在的层状矿物首次发现于2008年在巴西和最近合成。该系统实现了量子自旋霍尔绝缘体在一个潜在的可剥离的二维单层，具有强大的螺旋边缘状态，可以利用自旋轨道耦合，晶体对称性破缺和介电响应之间的独特的强相互作用进行操纵的典范凯恩-梅勒模型。
2018-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of Kane-Mele Model in $\pmb X\bf{N_4}$-Embedded Graphene ($\pmb X$=Pt, Ir, Rh, Os)
嵌入有过渡金属氮化物的单层石墨烯（即，$X$ N $_4$），其中过渡金属原子与四个氮原子一起作为单元嵌入石墨烯中以形成稳定的平面单原子厚度结构。我们利用第一性原理计算和紧束缚模型对这些$X$ N $_4$嵌入石墨烯的结构、电子和拓扑性质进行了系统的研究。我们发现$X$ N $_4$嵌入的石墨烯（$X$ =Pt，Ir，Rh，Os）可以打开容纳\emph{two-dimensional} $\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体的拓扑非平凡带隙。我们进一步表明，带隙附近的低能带可以被一个修改的凯恩-梅勒模型哈密顿量完美地捕获。我们的工作不仅提供了实现\emph{two-dimensional} $\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体的非常罕见的具体二维材料，而且使石墨烯体系在承载Kane-Mele型$\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体方面成为现实。
2022-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Altermagnetism Induced Topological Phase Transitions in Kane-Mele Model
本文在Kane-Mele模型中引入d波交变磁性，通过调控Néel矢量方向和Rashba自旋轨道耦合，实现了二阶拓扑绝缘体和陈数可调的量子反常霍尔效应，并发现混合手性QAHE现象。
2024-12-28 cond-mat.mes-hall
Topological Phases in Fractals: Local Spin Chern Marker in the Sierpinski carpet Kane-Mele-Rashba Model
本研究在Sierpinski地毯分形上研究Kane-Mele-Rashba模型，发现局域自旋Chern标记可有效索引分形系统的局域拓扑，并适用于更高分形代数。
2025-06-18 cond-mat.mes-hall
A Realization of the Haldane-Kane-Mele Model in a System of Localized Spins
从理论上研究了蜂窝晶格上自旋轨道耦合铁磁体的自旋哈密顿量。我们发现磁振子的有效哈密顿量等价于蜂窝晶格中电子的Haldron模型，这表明磁振子带的非平凡拓扑结构和相关边缘态的存在.我们还采取了Schwinger玻色子（或玻色子自旋）表示的自旋，适用于有序和无序相。通过采用Kane-Mele模型的性质，我们证明了平均场处理中的自旋带是拓扑非平凡的，这导致了自旋能斯特效应。提出了自旋哈密顿量的一种可行的实验实现方法。
2016-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Edge superconducting state in attractive U Kane-Mele-Hubbard model
利用自洽平均场方法研究了吸引U Kane-Mele-哈伯德模型中拓扑绝缘体到超导体的相变.我们证明了边缘超导态的存在，在这种状态下，体块仍然是绝缘体，超导性只出现在边缘附近。ESS是TI特殊的能量色散的结果，是TI超导的一般性质。该模型中的相变基本上由两个步骤组成。当吸引U变为非零时，ESS立即出现。当吸引U超过一个临界值$U_c$时，整个系统成为超导体。讨论了ESS的有效模型，认为ESS的概念可以在原子光晶格系统中实现。
2012-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Emergent dual topology in the three-dimensional Kane-Mele Pt$_2$HgSe$_3$
最近，第一个大间隙凯恩-梅勒量子自旋霍尔绝缘体被预测为单层jacutingaite（Pt $_2$ HgSe $_3$），这是2008年在巴西发现的一种天然可剥离矿物。将量子自旋霍尔单层堆叠成范德华层状晶体通常会导致（0;001）弱拓扑相，这不会保护（001）表面上表面态的存在。出乎意料的是，最近的角分辨光电子能谱实验显示，存在分散在大面积的001表面布里渊区的jacutingaite单晶的表面状态。001-表面态被证明是拓扑保护的镜像陈数$C_M=-2$，与节线由自旋轨道相互作用间隙。在这里，我们将二维凯恩-梅勒模型扩展到散装jacutingaite和揭开微观起源的缺口节线和新兴的晶体拓扑秩序。通过使用最大局域化的Wannier函数，我们确定了一个大的非平凡的第二最近层跳跃项，打破了弱拓扑绝缘体的标准范例。在这个术语的补充下，凯恩-梅勒模型的预测与最近的实验和第一性原理模拟非常一致，提供了一个吸引人的概念框架，也与其他由堆叠蜂窝晶格制成的层状材料相关。
2019-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quarter-filled Kane-Mele Hubbard model: Dirac half-metals
最近在实现二维（2D）磁性方面的实验成功刺激了对具有强磁各向异性和高居里温度的新型磁性2D材料的探索。狄拉克半金属（DHM）是二维磁性系统中一个很有前途的亚类，由于其具有高温量子反常霍尔效应（QAHE），近年来引起了人们的极大兴趣。本文讨论了内在DHM的预测，并将其确定为Kane-Mele哈伯德模型在四分之一填充时的实现。这一提议的统一有助于更坚定地理解这些材料，并为发现新的DHM系统提出了途径。
2021-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Binary topological logic gates in Kane-Mele nanostructures via local control of edge-state transport
Warsaw University of Technology（华沙理工大学）
研究通过局部控制在Kane-Mele纳米结构中实现二进制逻辑门，利用电静力学、交换型和Rashba型扰动编码逻辑输入，并通过终端传输读出输出，展示NOT和AND门的稳定操作。
2026-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling edge states in the Kane-Mele model via edge chirality
研究了Kane-Mele模型中量子自旋霍尔效应（QSHE）边缘态的能带色散与边缘晶向的关系。一维蜂窝状晶格带的能带结构表明，在给定足够强的自旋轨道相互作用的情况下，QSHE边缘态在边缘的所有取向上都存在。我们发现，当边缘取向从锯齿形（手征角$θ= 0^\circ$）变为扶手椅形（$θ= 30^\circ$）时，QSHE边缘态带的费米速度单调增加。我们提出了一个简单的分析模型来解释数值结果。
2012-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Kane-Mele with a twist: Quasicrystalline higher-order topological insulators with fractional mass kinks
我们建立了一个描述准晶系统中高阶拓扑绝缘体（HOTI）相的低能解析理论。我们将其应用到一个模型，由两个堆叠Haldle模型与相反的传播边缘模式，类似于凯恩-梅勒模型，并与$30^\circ$扭曲。我们表明，由此产生的本地化模式在角落里，HOTI的特点，不与传统的质量反转，而是与我们所谓的“分数质量扭结”。通过推广低能理论，我们建立了任意$ n $ -fold旋转对称的分类。我们还推导出了双层中的角模与单层中的向错模之间的关系。通过使用数值超出弱耦合的限制，我们表明，由于准周期性，这也窝藏角落本地化模式的额外的差距发生的层次。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Vanishing of the quantum spin Hall phase in a semi-Dirac Kane Mele model
我们研究了蜂窝晶格上紧束缚模型的Dirac和semi-Dirac极限之间的能带结构的变形引起的量子自旋Hall绝缘体拓扑性质的消失。在一个简单的模型中模拟了上述场景，其中存在沿着三个相邻节点之一（例如，$t_1$）与其他两个（例如，$t$）相比的差分跳变。对于$t_1 = t$，量子自旋Hall相位的性质由熟悉的Kane Mele模型描述，而$t<t_1<2t$表示自旋分辨带连续变形的情况。$t_1 = 2t$代表了一种特殊的情况，称为半狄拉克极限。在这里，导带和价带之间的光谱间隙消失了。对这种变形系统的性质进行更仔细的检查，可以深入了解在半狄拉克极限处发生的拓扑相变，该相变继续表现为$t_1>2t$的能带绝缘体。我们证明了存在的Rashba和内在的自旋-轨道耦合的拓扑相位的演变，通过计算的电子能带结构，在纳米取向和$\mathbb{Z}_2$不变量的边缘模式。后者有助于达到相图，最终表明消失的拓扑相在半狄拉克极限。此外，我们证明在逐渐缩小的平台上的自旋霍尔电导率，这与相图一起提供了强大的支持消失的$\mathbb{Z}_2$不变，因此量子自旋霍尔相位。
2021-12-22 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable imbalanced Kane-Mele model in encapsulated bilayer jacutingaite
本文从第一性原理出发，研究了自由、封端和包封的双层紫顶云母Pt $_2$ HgSe $_3$。而独立的双层是一个大的间隙平凡绝缘体，我们发现，封装的结构有一个小的平凡的间隙，由于亚晶格对称性破缺和亚晶格依赖的次近邻跳跃之间的竞争。当施加小的垂直电场时，封装的双层经历朝向量子自旋霍尔绝缘体的拓扑转变。我们发现，这种拓扑转变可以定性地理解，通过建模的两个层的非耦合和描述的不平衡凯恩-梅勒模型，考虑到子晶格的不平衡和相应的反转对称性破缺在每一层。在这张照片中，双层jacutingaite经历了从0+0状态的转变，其中每一层都是平凡的，到0+1状态，其中依赖于Rashba类自旋轨道耦合的不寻常拓扑状态只出现在其中一层中。
2021-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The cohomological nature of the Fu-Kane-Mele invariant
本文将文献[DG 2]中引入的FKMM-不变量的定义推广到对合基空间上的“四元数”向量丛的情形，其中对合基空间具有自由对合或非有限不动点集。在[DG 2]中，已经示出了FKMM-不变量如何提供用于将拓扑绝缘体分类在AII类中的Fu-Kane-Mele指数的上同调描述。由此可见，本文描述的FKMM不变量提供了Fu-Kane-Mele指数的上同调推广，该指数适用于其他类型的拓扑量子系统（TQS）的保护相分类，这些系统不一定与拓扑绝缘体的模型相关（例如[GR]中讨论的绝热扰动系统的二维模型）。作为一个副产品，我们提供了完整的分类“四元数”向量丛上的一大类低维对合球和环面。
2017-10-26 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Fu-Kane-Mele monopoles in semimetals
在具有时间反演对称性的半金属中，Weyl点和Fu-Kane-Mele指数之间的相互作用导致共存的表面狄拉克锥和费米弧，它们可以在没有拓扑相变的情况下发生变化。我们表明，外尔点作为一种新的类型的绝缘体，它们的连接是必不可少的捕捉完整的拓扑结构的半金属和它们的作用作为中介的拓扑绝缘体过渡。外尔点的产生-湮灭历史为半金属的分类提供了一种简单而数学等价的方法，并直接预示了表面态拓扑。我们进一步预测了两个Weyl半金属界面上拓扑Dirac锥的可能性。
2017-07-28 cond-mat.mes-hall hep-th math-ph
Probing topological phases in a perturbed Kane-Mele model via RKKY interaction: Application to monolayer jacutingaite Pt$_2$HgSe$_3$
本研究通过分析微扰Kane-Mele模型中RKKY相互作用的相对特征，揭示了拓扑相变信号，并利用微扰实现磁性相互作用切换，为通过磁性性质追踪拓扑相提供了实用方法。
2024-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Vacancy-Induced Topological Fano Resonance in Kane-Mele Nanoribbons: Design, Control, and Sensing Applications
本研究通过在Kane-Mele纳米带中引入在位空位诱导拓扑Fano共振，利用Lippmann-Schwinger散射公式解析模拟，提出超紧凑可调片上集成传感器，为高精度检测微小力、质量和位置开辟新途径。
2024-02-19 cond-mat.mes-hall
Topological Insulators and the Kane-Mele Invariant: Obstruction and Localisation Theory
我们提出了同伦理论和几何解释的Kane-Mele不变量的带隙的费米量子系统在三维时间反演对称性。我们表明，不变量是有关的一个特定的4-等价物，这使它的解释作为一个障碍的块分解的缝纫矩阵的nonequivariant同伦。证明了具有$\mathbb{Z}_2$ -作用的流形上的Mayer-Vietoris定理，该流形上的作用使实数和$\mathbb{Z}_2$ -等变的de Rham上同调群相互缠绕，并应用该定理导出了Kane-Mele不变量的一个新的局部化公式.这为周期格点系统的指数的离散Pfidian公式和已知的局部几何计算之间的等价性提供了一个统一的上同调解释。我们建立在凯恩-梅勒不变量和与$\mathbb{Z}_2$ -行动的束gerbes理论之间的关系，以获得这种障碍和本地化技术的几何改进。在第一部分中，我们回顾了自由摩尔理论的伽利略时空带绝缘体的几何结构的重点，并提出了一个自下而上的方法来时间反演对称拓扑相位。
2019-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Electronic and magnetic properties of honeycomb zigzag nanoribbons in the in-plane transverse electric field using Kane-Mele-Hubbard model
采用非限制平均场近似下的Kane-Mele-哈伯德模型，研究了电子-电子相互作用下，自旋-轨道耦合作为内参数，面内横向电场作为外参数对蜂窝状锯齿形纳米带的电磁性质的影响.我们的计算表明，这些参数中的每一个都对纳米带的物理性质有显着的影响，并且它们中的每一个都独立地将纳米带从磁性状态转变为非磁性状态。研究了这两个参数的变化引起的纳米带的对称性破缺、自旋上、自旋下能带分离、磁有序度降低、电偶极矩和自旋电流的变化等物理性质的变化过程。我们将看到，在与横向电场的竞争中的自旋-轨道耦合决定了纳米颗粒的基本物理性质。通过本研究，可以更好地理解拓扑和非拓扑两种类型的转换。此外，自旋向上和自旋向下能带的分离以及通过这些参数对其进行调谐可以被认为是用于自旋电子仪器的候选者。
2021-07-11 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Controlling the real-time dynamics of a spin coupled to the helical edge states of the Kane-Mele model
通过求解自旋和电子系统的耦合微观运动方程组，数值研究了在拓扑非平凡相中耦合到Kane-Mele模型边缘位置的经典自旋局域交换的含时态.由于耗散边界条件，除了感兴趣的锯齿形边缘之外，所有的边界条件都适用于长时间限制的动态。我们研究的手段来控制状态的自旋通过运输的自旋极化云通过螺旋边缘状态。该云是在远边缘位置使用局部磁场注入电子自旋密度形成的，并通过突然关闭注入场而释放。这个基本的过程，包括自旋注入，自旋极化云的传播，以及云从经典自旋的散射，可以用来以受控的方式操纵自旋状态。我们发现，一个单一的基本过程的效果可以恢复到一个较高的程度与后续的过程。此外，我们表明，通过串联几个基本的注入-传播-散射过程，自旋状态可以完全切换，可以实现完全逆转。
2022-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Phase diagram of the strongly correlated Kane-Mele-Hubbard model
我们研究了蜂窝晶格上具有内禀自旋轨道耦合的强关联哈伯德模型的相图。得到了描述自旋自由度的低能有效模型。我们研究所产生的模型内的Schwinger玻色子和Schwinger费米子的方法。Schwinger玻色子方法给出了自旋液相和磁有序相、Neel序和无公度Neel序之间的边界。我们发现，增加自旋轨道耦合的强度，缩小自旋液体区域的宽度。施温格费米子方法进一步阐明了自旋液相的性质。在平均场近似下，我们得到了三种不同的自旋液相的候选物：无带隙自旋液相、拓扑莫特绝缘体和手征自旋液相。我们认为，规范涨落和瞬子效应可能会抑制前两种自旋液体，而手征自旋液体是稳定的规范涨落，由于其非平凡的拓扑结构。
2011-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological quantum phase transition in Kane-Mele-Kondo lattice model
我们系统地探讨了蜂窝晶格上的Kane-Mele-Kondo晶格模型的基态相图，特别是，我们专注于它的磁性，这在以前的出版物[Feng，Dai，Chung，and Si，Phys. Rev. Lett. \textbf{111}，016402（2013）]。除了在那篇论文中发现的近藤绝缘体之外，还发现了两种反铁磁自旋密度波相。一个是正常的反铁磁自旋密度波态，另一个是具有量子化自旋霍尔电导和螺旋边缘态的非平凡拓扑反铁磁自旋密度波态。量子自旋霍尔绝缘体被发现是不存在的，因为它总是不稳定的反铁磁自旋密度波状态，至少在我们的模型中的平均场水平。此外，两个自旋密度波相之间的跃迁是由三维量子电动力学描述的拓扑量子相变，其中传导电子对低能Dirac费米子有贡献，而局域自旋的自旋波涨落产生有效的动态U（1）规范场.这种非平凡的转变表现出自由基临界热力学、输运和单粒子行为，为这种转变提供了一个指纹。此外，反铁磁自旋密度波态到近藤绝缘体的跃迁是一阶的。两个新的磁相的引入及其拓扑量子相变显示了Kane-Mele-Kondo晶格模型中包含的丰富的内在物理。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Identifying the phases of Kane-Mele Hubbard Hamiltonian in momentum space: A many-body configuration interaction study
本文利用多体组态相互作用方法研究准一维蜂窝带中 Kane-Mele Hubbard 模型，发现电荷能隙极小值从布里渊区边界移至 Dirac 点标志着从拓扑能带绝缘体到 Mott 绝缘体的相变，为检测强关联系统拓扑相变提供了新数值途径。
2024-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Gauge-theoretic invariants for topological insulators: A bridge between Berry, Wess-Zumino, and Fu-Kane-Mele
我们建立了两个最近提出的方法之间的连接，以理解的几何起源的傅凯恩梅勒不变$\mathrm{FKM} \in \mathbb{Z}_2$，产生的上下文中的二维时间反演对称拓扑绝缘体。一方面，$\mathbb{Z}_2$不变量可以用布里渊环面上占据态布洛赫丛的Berry连接和Berry曲率来表示。另一方面，使用来自丛格贝理论的技术，可以提供包含布里渊环面上的某个$U(N)$值场的Wess-Zumino振幅的平方根的$\mathrm{FKM}$的表达式。我们通过直接证明上述Wess-Zumino振幅和Berry相位之间以及它们的平方根之间的相等性，将这两个公式联系起来。一个重要的工具，独立的兴趣是一个等变版本的伴随Polyakov-Wiegmann公式字段$\mathbb{T}^2 \to U(N)$，其中我们提供了一个证明只采用基本同伦理论和规避语言的束gerbes。
2017-02-16 cond-mat.mes-hall hep-th math-ph
Spin-orbit coupling and broken spin degeneracy in multilayer graphene
由于具有偶数层的ABA堆叠的石墨烯多层膜的晶格以及单层石墨烯的晶格满足空间反演对称性，因此它们的电子带必须在存在时间反演对称性的情况下自旋简并。在本征单层和双层石墨烯中，当对称性不被外场破坏时，在布里渊区拐角附近的低能量处存在的唯一自旋-轨道耦合是凯恩-梅勒项，其打开了体能隙，但不破坏能带的自旋简并性[C. L. Kane和E. J. Mele，Phys. Rev. Lett. 95，226801（2005）]。然而，自旋分裂在具有奇数层（大于或等于3）的多层膜中是允许的，因为它们的晶格不满足空间反转对称性。我们发现，在三层石墨烯，除了凯恩-梅勒项，有第二种类型的内在自旋轨道耦合存在于低能量附近的布里渊区的角落。它在每个谷处引入了能带的塞曼式自旋分裂，在两个谷中具有相反符号的有效磁场。我们估计有效场的大小为~ 2 T。
2010-04-28 cond-mat.mes-hall
Explicit derivation of the chiral and (generic) helical edge states for the Kane-Mele model: Closed expressions for the wave function, dispersion relation, and spin rotation
本文通过微扰方法将Kane-Mele模型锯齿形边界边缘态映射为有效双链梯形模型，解析推导出螺旋边缘态的波函数、色散关系及Rashba耦合下的自旋转动闭合表达式，并与数值结果高度吻合。
2022-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Topological quantum transition driven by charge-phonon coupling in higher-order topological insulators
研究了在电子-声子相互作用驱动下修正的Kane-Mele模型的二级拓扑量子跃迁。结果表明，修正的Kane-Mele模型的系统参数被电子-声子相互作用重整化.从裸模型的二阶拓扑相开始，电子-声子耦合强度的增加可以驱动二阶拓扑绝缘体进入半金属相。这种二级拓扑相变的特征是带隙闭合、平均费米子数的不连续性和拓扑不变量。
2023-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Weak (anti-)localization in doped Z_2-topological insulator
利用弱局域化理论研究了掺杂Z_2-拓扑绝缘体的局域化特性。以石墨烯的无序Kane-Mele模型为原型，分析了拓扑质量项、谷间散射和Rashba自旋轨道相互作用对模型的影响.在K点和K'点之间不存在谷间散射的情况下，石墨烯的已知的反定域化趋势自然地被放置为凯恩-梅勒模型的无质量极限。后者被证明有一个单一的行为，即使在没有磁场由于拓扑质量项。当引入谷间散射时，拓扑质量项使系统处于酉类，而普通质量项，如果A和B子晶格不等价，则使系统变为弱局域化。在K-K'散射存在下的Rashba自旋-轨道相互作用驱动系统到弱反局域化，与理想石墨烯情况形成鲜明对比。
2009-07-29 cond-mat.mes-hall
Intrinsic spin-orbit coupling gap and the evidence of a topological state in graphene
2005年Kane & Mele[C. L. Kane和E. J. Mele，Phys. Rev. Lett. 95，226801（2005）]预测，在足够低的能量下，石墨烯表现出具有由原子自旋-轨道相互作用产生的能隙的物质拓扑状态。然而，这一内在差距迄今尚未得到衡量。在这封信中，我们利用低能量状态的手性来解决这个差距。我们探测自旋态实验，采用低温微波激发在一个连续检测的电子自旋共振石墨烯。拓扑带的结构反映在我们的传输实验中，我们的数值模型使我们能够识别共振签名。我们确定的内在自旋轨道体带隙为42.2 μeV。电子-自旋共振实验可以揭示在低磁场下产生的内在自旋-轨道耦合与经典塞曼能量之间的竞争，并证明石墨烯仍然是具有令人惊讶的性质的材料。
2018-09-13 cond-mat.mes-hall
Doping-induced Quantum Anomalous Hall Crystals and Topological Domain Walls
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Center for Integrated Nanotechnologies (CINT), Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室集成纳米技术中心）
研究掺杂对TMD莫尔超晶格中ν=1量子反常霍尔绝缘体的影响，发现掺杂可生成量子反常霍尔晶体和拓扑域墙，其中包含skyrmion自旋纹理和chiral局域模式。
2024-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Splitting obstructions and $\mathbb{Z}_2$ invariants in time-reversal symmetric topological insulators
研究通过分解投影值映射揭示了时间反演对称拓扑绝缘体中Z₂不变量与陈数的关联。
2025-12-22 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Construction and properties of a topological index for periodically driven time-reversal invariant 2D crystals
我们提出的数学细节的结构的拓扑不变量的周期性驱动的二维晶格系统的时间反演对称性和quasienergy gaps，这是最近提出的一些我们。该不变量由间隙依赖的$\,\mathbb Z_2$值指数表示，该指数与准能带的Kane-Mele不变量简单相关，但包含额外的信息。作为一个副产品，我们证明了新的表达式的二维凯恩-梅勒不变量有关后者Wess-Zumino振幅和边界规范异常。
2015-05-21 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Anomalous transport in Kane fermions
本文研究了在弱Zeeman场下Kane费米子的Berry曲率及反常输运系数，并分析了实验可探测的各向异性响应。
2021-06-16 cond-mat.mes-hall
Quantized and nonquantized Hall response in topological Hatsugai-Kohmoto systems
研究揭示了拓扑Hatsugai-Kohmoto系统中霍尔响应的量子化与非量子化现象，通过Zeeman场调控基态态揭示非量子化霍尔响应。
2025-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electric-field-tunable topological phases in valley-polarized quantum anomalous Hall systems with inequivalent exchange fields
以Kane-Mele单层为模型，研究了不等效交换场、Rashba效应与外电场对谷极化量子反常霍尔系统拓扑相的调控作用，证明了其拓扑态可连续调谐，为拓扑谷电子学器件提供了理想平台。
2024-08-21 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit driven band inversion in bilayer graphene by van der Waals proximity effect
自旋轨道耦合（SOC）是实现物质拓扑相位时反不变的关键。众所周知，凯恩和梅勒预测SOC可以稳定量子自旋霍尔绝缘体;然而，单层石墨烯中的弱本征SOC已经排除了实验观察。在这里，我们利用层选择性邻近效应-通过与半导体过渡金属二硫属化物的范德华接触实现-在超洁净\textit{bilayer}石墨烯中设计Kane-Mele SOC。使用高分辨率的电容测量探测体电子的可压缩性，我们发现，SOC导致形成一个独特的不可压缩的，在电荷中性的带隙相。实验数据同意定量与一个简单的理论模型，其中新的相位结果从SOC驱动的带反转。与单层石墨烯中的Kane-Mele SOC相反，尽管通过电场调谐相变与常规带绝缘体分离，但预计反相不是时间反转不变的拓扑绝缘体，其中晶体对称性要求体隙必须闭合。电输运测量，明显地，揭示了反相具有导电性$\sim e^2/h$，这是抑制异常小的面内磁场。高电导率和异常磁阻是一致的理论模型，预测螺旋边缘状态内的inversted相，保护从背散射的新兴自旋对称性，即使是大Rashba SOC的强大。我们的研究结果铺平了道路，强拓扑绝缘体的邻近工程，以及相关的量子相位在强自旋轨道制度的石墨烯异质结构。
2019-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fragile topology for six-fold rotation symmetry indicated by the concentric Wilson loop spectrum
Institute of Theoretical Physics, Utrecht University（乌得勒支大学理论物理研究所）；Institute for Theoretical Physics Amsterdam, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学理论物理研究所）
研究Haldane和Kane-Mele模型在p6对称晶格中的拓扑相变，利用多能带非阿贝尔Wilson环方法计算Chern数，发现六重对称性下的拓扑结构脆弱，质疑其作为强不变量的可靠性。
2026-03-25 cond-mat.mes-hall
One-dimensional Dirac electrons on the surface of weak topological insulators
我们证明了一类弱三维拓扑绝缘体的表面具有一维Dirac电子。它们的标志是沿着表面布里渊区的某些方向的线状能量色散。这些一维狄拉克线简并在拓扑上受到对称性的保护，我们称之为面内时间反演不变性。我们展示了这种不变性如何导致狄拉克线堆叠凯恩-梅勒系统和更一般的弱三维拓扑绝缘体模型的表面光谱。
2015-02-15 cond-mat.mes-hall
Wannier representation of Z_2 topological insulators
本文考虑二维Z_2拓扑绝缘体的Wannier函数的构造问题。对于Chern绝缘体，构造Wannier函数存在拓扑障碍，但对于Z_2绝缘体，是否也存在拓扑障碍还不清楚。我们考虑Kane-Mele紧束缚模型，它同时表现出正规相（Z_2-偶相）和拓扑相（Z_2-奇相），它们都是模型参数的函数。在Z_2-偶相，通常的基于投影的方案可以用来建立Wannier表示。在Z_2奇相位中，我们确实发现了一个拓扑障碍，但只有当我们坚持选择一个尊重时间反演对称性的规范，对应于时间反演对中的Wannier函数。相反，如果我们愿意违背这个规范条件，瓦尼尔表示就成为可能。通过一种改进的投影方案和最大局域化方法，给出了Kane-Mele模型的Z_2奇相位的Wannier函数的显式构造，并证实这些Wannier函数正确地表示了绝缘体的电极化的强度和其它电子性质.
2010-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rigorous analysis of the topologically protected edge states in the quantum spin Hall phase of the armchair ribbon geometry
针对扶手椅型边界条带中Kane-Mele模型的边缘态，提出动量空间映射到双足梯型扩展Su-Schrieffer-Heeger模型的解析方法，推导其解析性质，解释窄条带体-边对应失效原因，为拓扑系统研究提供新见解。
2023-06-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
$\mathbb{Z}_{2}$ 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
