Bi 2Se 3的（0001）表面的老化和氧化的全面图片是至关重要的，以了解其拓扑保护的表面状态的变化的物理起源。我们发现，在环境条件下的表面老化发生在两个主要步骤。在剥离的两小时内，通过原子力显微镜在大约10%的表面上观察到一系列~ 3.6 A高的岛。随后，贴片生长停止，并且在两小时后开始氧化，并继续直到一个五重层被氧化。X射线光电子能谱学显示在暴露于空气中约120分钟之前没有氧化迹象，并且在环境暴露约190分钟之后清楚地存在氧1 s峰。变角椭圆偏振光谱还表明，一个完整的五重层的氧化发生在几天的时间尺度上。这些结果与先前通过二次谐波产生在表面晶体结构中观察到的随时间变化的结果非常一致。除了提供非破坏性地测量Bi 2Se 3晶体表面上的氧化物的能力之外，椭圆偏振法还可以用于识别Bi 2Se 3薄片的厚度。这些结果与包括旋转各向异性二次谐波产生的非线性光学方法一致，该方法遵循顶部五重层的变化的时间依赖性。
英文摘要：
A comprehensive picture of the aging and oxidation of the (0001) surface of Bi2Se3 is critical to understanding the physical origin of changes in its topologically protected surface states. We find that surface aging in ambient conditions occurs in two major steps. Within two hours of exfoliation, a series of ~ 3.6 A high islands are observed by atomic force microscopy over approximate 10% of the surface. Subsequently, patch growth stops, and oxidation begins after the two hours and continues until one quintuple layer has been oxidized. X-ray photoelectron spectroscopy shows no sign of oxidation before ~ 120 minutes of exposure to air, and the oxygen 1s peak is clearly present after ~ 190 minutes of ambient exposure. Variable angle spectroscopic ellipsometry also indicates that the oxidation of a full quintuple layer occurs on the time scale of days. These results are in good agreement with the time dependent changes previously observed in the surface crystal structure by second harmonic generation. In addition to providing the ability to non-destructively measure oxide on the surface of Bi2Se3 crystals, ellipsometry can be used to identify the thickness of Bi2Se3 flakes. These results are consistent with non-linear optical methods including rotational anisotropy second harmonic generation, which follow the time dependence of the changes to the top quintuple layer.
Surface states in bulk single crystal of topological semimetal Co$_3$Sn$_2$S$_2$ towards water oxidation
拓扑相物质的能带反转带来了奇异的物理性质，如拓扑保护表面态的出现。它们强烈地影响所研究材料的表面电子结构，并且可以作为一个很好的平台来深入了解表面反应的催化机制。在这里，我们合成了拓扑半金属Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$的高质量块体单晶。我们发现，在室温下，Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$自然地拥有拓扑半金属的能带结构。这就保证了Co原子表面态的存在。Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$大块单晶暴露出由Co原子构成的Kagome晶格，具有高的电导率。它们作为析氧过程（OER）的催化中心，由于部分填充的$e_g$轨道，使成键和电子转移更有效。该块体单晶显示出优异的OER催化性能，尽管表面积比Co基纳米结构催化剂小得多。我们的研究结果强调了裁剪拓扑非平凡的表面状态的高活性电催化剂的合理设计的重要性。
Surface-Driven Evolution of the Anomalous Hall Effect in Magnetic Topological Insulator MnBi2Te4 Thin Films
了解界面改性对磁性拓扑绝缘体薄膜功能特性的影响对于开发从自旋电子学到量子计算的新技术应用至关重要。在这里，我们报告了一个大的电子和磁响应诱导内禀磁性拓扑绝缘体MnBi 2 Te 4通过控制表面氧化的传播。我们表明，表面氧化层的形成仅限于顶部1-2个晶胞，但驱动器的整体磁响应的大的变化。具体来说，我们观察到由有限厚度磁性驱动的异常霍尔效应的符号的戏剧性反转，这表明薄膜分裂成不同的磁性层，每个磁性层具有独特的电子签名。这些数据揭示了MnBi 2 Te 4的整体磁响应和电子响应对顶层的化学计量的微妙依赖性。我们的研究表明，由表面氧化引起的扰动可能在该系统中量子异常霍尔效应的稳定中发挥重要作用，并且理解对表面的有针对性的修改可能为这种迷人的材料中的工程新拓扑和磁响应开辟新途径。
Direct observation of decoupled Dirac states at the interface between topological and normal insulators
在拓扑绝缘体中的几种应用和奇异效应依赖于拓扑绝缘体和正常绝缘体之间界面处螺旋狄拉克态的存在。在本工作中，我们利用低能角分辨光电子能谱学对Si（111）衬底上生长的Bi $_2$ Se $_3$薄膜和Bi $_2$ Te $_3$ /Bi $_2$ Se $_3$异质结构的界面态进行了研究和表征。结果表明，狄拉克费米子确实存在于拓扑-正常-绝缘体边界，而不存在于拓扑-拓扑-绝缘体界面。此外，它表明，能带弯曲内存在的拓扑绝缘体膜导致的界面和表面态的能量的实质性分离。这些结果为进一步研究和实现拓扑绝缘体薄膜异质结构中的界面相关现象奠定了基础。
Magnetic proximity effect at the 3D topological insulator/magnetic insulator interface
磁邻近效应是由拓扑绝缘体和磁性材料层组成的异质结构的基本特征，因为它是具有新颖量子功能的器件中的许多潜在应用的基础。以Bi $_2$ Se $_3$ /MnSe（111）体系为例，利用密度泛函理论研究了三维拓扑绝缘体/磁绝缘体（TI/MI）界面的磁邻近效应.我们证明了在界面附近出现一个能隙的普通束缚态，其能谱依赖于界面势。由于拓扑绝缘体向更深的原子层迁移，系统中也出现了带隙的拓扑狄拉克态。狄拉克锥中的能隙起源于拓扑态和普通界面态的重叠。这一结果也被证实的分析模型，是一个关键方面的磁邻近效应机制的TI/MI结构。
New Candidates for Topological Insulators : Pb-based chalcogenide series
在这里，我们从理论上预测，一系列的铅基层状硫族化合物，Pb $_n$ Bi $_2$ Se $_{n+3}$和Pb $_n$ Sb $_2$ Te $_{n+3}$，是可能的新的候选人的拓扑绝缘体。随着$n$的增加，发现从拓扑绝缘体到能带绝缘体的相变发生在$n=2$和3之间。值得注意的是，在新的拓扑绝缘体中，我们在PbBi $_2$ Se $_4$中发现了0.40 eV的体带隙，这是最大带隙拓扑绝缘体之一，并且Pb $_2$ Sb $_2$ Te $_5$位于拓扑相边界的紧邻处，使得其拓扑相容易通过改变外部参数（例如晶格常数）来调节。由于相边界处的三维狄拉克锥，在Pb $_2$ Sb $_2$ Te $_5$中也可以容易地获得无质量的狄拉克费米子。
近年来，反铁磁拓扑绝缘体（TI）MnBi $_2$ Te $_4$的发现引发了人们对新的磁拓扑物理的探索。基于第一性原理计算，我们发现磁性取向和有序度的改变不仅显著影响了MnBi $_2$ Te $_4$中的材料对称性和轨道杂化，而且导致了新的磁性拓扑相的变化.因此，我们预测了一系列不寻常的拓扑量子相变，是磁性可控的材料，包括相变从AFM TI到AFM镜拓扑晶体绝缘体，从II型到I型拓扑Weyl半金属，从轴子绝缘体到陈绝缘体。这些发现为磁性拓扑材料的未来研究和应用开辟了新的机会。
Molecular Beam Epitaxial Growth of Bi2Te3 and Sb2Te3 Topological Insulators on GaAs (111) Substrates: A Potential Route to Fabricate Topological Insulator p-n Junction
采用固体源分子束外延技术在GaAs（111）衬底上外延生长了高质量的Bi 2 Te 3和Sb 2 Te 3拓扑绝缘体薄膜。用反射高能电子衍射、原子力显微镜、X射线衍射和高分辨透射电子显微镜研究了它们在邻位和非邻位GaAs（111）衬底上的生长和行为。发现非邻位GaAs（111）衬底比邻位GaAs（111）衬底更能获得高质量的Bi_2Te_3和Sb_2Te_3薄膜。霍尔和磁阻测量表明，p型Sb_2Te_3和n型Bi_2Te_3拓扑绝缘体薄膜可以直接生长在GaAs（111）衬底上，这为在同一衬底上制备拓扑绝缘体pn结提供了一条途径，与现有半导体光电子器件的制备工艺相兼容。
在拓扑绝缘体中引入磁性破坏了时间反演对称性，并且磁交换相互作用可以在原本无间隙的拓扑表面状态中打开间隙。这允许产生各种新颖的拓扑量子态，包括量子反常霍尔效应（QAHE）和轴子绝缘体态。磁性掺杂和磁性邻近被认为是探索拓扑结构和磁性之间相互作用的有用手段。然而，磁性掺杂的不均匀性导致了复杂的磁有序和小的交换能隙，因此所观察到的QAHE仅在超低温下出现。因此，内禀磁性拓扑绝缘体对于提高QAHE的工作温度和进一步研究拓扑量子现象具有重要意义。这些系统的实现和表征对于基础物理学和潜在的技术革命都至关重要。综述了近年来内禀磁性拓扑绝缘体的研究进展，重点介绍了反铁磁拓扑绝缘体MnBi 2 Te 4及其系列材料。
Large Anomalous Hall Effect in Topological Insulators with Proximitized Ferromagnetic Insulators
报道了由铁磁绝缘体Cr2 Ge 2 Te 6和拓扑绝缘体（Bi，Sb）2 Te 3组成的全碲化物异质结构中邻近驱动的大反常霍尔效应.尽管在（Bi，Sb）2 Te 3层的磁化小，异常霍尔电导率达到0.2e2/h的大值，符合铁磁响应的Cr2 Ge 2 Te 6。结果表明，拓扑绝缘体的表面态与邻近层Cr2 Ge 2 Te 6之间的交换耦合是有效的，并且足够强，可以打开表面态的交换能隙.
