Designing Quantum Spin-Orbital Liquids in Artificial Mott Insulators
量子自旋轨道液体是一种难以捉摸的强关联态物质，它是由自旋和轨道自由度之间的量子挫折产生的。一个很有希望的观测这些状态的方法是创造人工莫特绝缘体，在那里可以设计自旋和轨道之间的反铁磁关联。我们表明，库仑杂质晶格的表面上的带隙的蜂窝衬底，如石墨烯在SiC上，可以用来模拟SU（4）对称的自旋轨道晶格模型。我们利用的性质，大量狄拉克费米子形成中隙束缚态的自旋和谷简并附近的库仑杂质。由于电子排斥，杂质晶格的反铁磁关联由SU（4）对称性的超交换相互作用驱动，该超交换相互作用来自四分之一填充时的束缚态简并。我们提出量子自旋轨道液体可以在人工设计的固态系统中进行工程设计，其温度远远高于冷原子光晶格中所能达到的温度。我们讨论了各种几何形状的库仑杂质晶格中的候选量子自旋液体的实验装置和可能的方案。
2016-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Relating the Hall conductivity to the many-body Chern number using Fermi's Golden rule and Kramers-Kronig relations
本文提出一种教学性推导，仅用Kramers-Kronig关系与费米黄金规则证明关联绝缘体的量子化霍尔电导等于多体陈数，并指出可通过圆驱动下的单粒子激发率直接测量。
2024-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Designing Magnetic Topological Insulator Trilayers for Highly-Efficient Spin-Orbit Torque Switching
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本研究通过分子束外延合成磁性拓扑绝缘体三明治，揭示了亚稳态化学势不对称性是磁性拓扑绝缘体三明治中大自旋-轨道扭矩切换比的起源，并建立了量子反常霍尔绝缘体中边缘电流手性电控的路径。
2026-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological insulators and semimetals in classical magnetic systems
研究自然和人工材料中的拓扑相是现代物理科学和工程的中心课题之一。在经典磁系统中，自旋波（或磁振子）和磁孤子（如畴壁、涡旋、Skyrmion等）代表了两种重要的激发。近年来，磁振子和孤子晶体（或超材料）中的拓扑绝缘体和半金属态由于其有趣的动力学特性和在设计稳健的自旋电子器件方面的应用前景而引起了越来越多的关注。本文综述了结构经典磁学中拓扑相的研究进展。本文首先简要介绍了自旋波，讨论了自旋波的拓扑性质，包括磁振子霍尔效应、拓扑磁振子绝缘体和狄拉克（外尔）磁振子半金属。提出了拓扑磁振子器件的设想。然后，我们回顾集体坐标方法描述磁孤子晶格的动力学。阐述了教学拓扑模型如Su-Schrieffer-Heeger模型和Haldinger模型及其在磁孤子晶体中的表现。然后，通过对低维系统中的一阶拓扑绝缘相和呼吸晶体中的高阶拓扑态的理论分析，重点研究了磁孤子的拓扑性质。最后，我们讨论了磁子晶体和孤子晶体中边缘态的实验实现和探测。在结束本文之前，我们评论了挑战和未来前景。
2020-11-19 cond-mat.mes-hall
Efficiency of electrical manipulation on two-dimensional topological insulators
我们研究了二维拓扑绝缘体上的横向势超晶格的电操纵效率。在各种条件下的电子状态进行了仔细检查。研究发现，随着横向超晶格势强度的增加，能带的色散和势阱区的电子分布呈现振荡的特性。在势阱区域中发现电子的概率可以随着势强度的变化而大于或小于平均值。这表明二维拓扑绝缘体上的电操纵效率没有预期的高，这在设计基于二维拓扑绝缘体的器件应用时应仔细考虑。这些特征可以归因于拓扑绝缘体模型的耦合多带性质。此外，还发现这些行为对二维拓扑绝缘体模型的能隙参数并不敏感。
2013-09-21 cond-mat.mes-hall
Engineering high Chern number insulators
本文提出一种基于一维 Rice-Mele 模型扩展至二维的系统方法，可直接构建具有任意非零陈数的二维陈绝缘体，为设计复杂拓扑相及推动量子计算与材料科学提供了新路径。
2024-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological and geometrical aspects of band theory
本文介绍了石墨烯和拓扑绝缘体发现后几何和拓扑能带理论的最新发展。有趣的是，这些发展中的许多都与狄拉克在高能物理学中的贡献有关。本文首先介绍了狄拉克磁共振，接着介绍了二能级系统中的Berry相和晶体中Bloch电子的几何/拓扑能带理论。接下来，紧束缚模型的具体例子在不同的空间维度上产生了狄拉克方程的晶格版本：在1D（Su-Schrieffer-Heeger和Rice-Mele模型），2D（石墨烯，氮化硼，Halflion模型）和3D（Weyl半金属）。重点是拓扑绝缘体和拓扑半金属。后者有一个费米表面，其特征在于作为一个拓扑缺陷。对于拓扑绝缘体，提出了扭曲纤维束和拓扑织构两种观点。最低限度的数学背景拓扑（基本上对同伦群和纤维束）提供时，需要的。很少审查的主题包括：周期与正则布洛赫哈密顿量（基础I/II问题），Zak与Berry相位，Su-Schrieffer-Heeger模型和Dirac绝缘体的消失电极化的强度。
2021-04-25 cond-mat.mes-hall
Experimental realization of two-dimensional weak topological insulators
报道了在具有宇称时间和手征对称性的无自旋Su-Schrieffer-Heeger电路中实现二维弱拓扑绝缘体（WTI）的实验结果.采用强和弱$\mathbb{Z}_2$拓扑指数解释了调制中心对称电路形变时，出现的一个Dirac半金属（DSM）相和四个WTI相的实验结果.在DSM阶段，发现狄拉克锥具有高度各向异性，没有固定在任何高对称点上，但可以在布里渊区内广泛移动，最终导致WTI之间的相变。此外，我们通过设计空间非均匀的节点连接，观察到了一对平带畴壁态。我们的工作提供了二维WTI的第一个实验证据，这大大推进了我们对拓扑绝缘体的强弱性质，平坦带的鲁棒性以及Dirac锥的巡游和各向异性特征的理解。
2022-02-16 cond-mat.mes-hall
Andreev bound states and current-phase relations in three-dimensional topological insulators
为了指导马约拉纳费米子的搜索，我们理论上研究超导体/拓扑/超导体（S/TI/S）结在实验相关的制度。我们发现，在这些系统中存在的显着的功能，包括由于隧道通过马约拉纳状态的Andreev束缚态（ABS）的两倍的周期性，仍然可以存在于高电子密度。我们表明，通过列入磁性层，这4 π周期ABS仍然可以观察到在三维拓扑绝缘体，其中有限的角度入射通常会导致在零能量的间隙开放，因此在2 π周期ABS的结果。此外，我们研究了约瑟夫森结的特性，发现可以通过调节磁化方向和磁化幅度来控制和减小带隙的大小。这些发现为设计S/3DTI/S连接的实验铺平了道路。
2013-02-18 cond-mat.mes-hall
Band engineering of Dirac surface states in topological insulators-based van der Waals heterostructures
三维拓扑绝缘体（TI）的体能带的非平凡拓扑性质保证了其Dirac表面能带的存在，而表面能带的色散主要由表面附近的环境决定.在这封信中，通过在原位角分辨光电子能谱（ARPES）和第一性原理计算的三维TI基范德华异质结构，我们证明，可以工程的表面能带结构的三维TI的表面修饰，而不破坏其拓扑非平凡的属性。该结果提供了一种独立控制3D TI的表面和体电子结构的方法，并为电子和自旋电子学目的的人工拓扑材料的设计提供了启示。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall
Designing Extremely Low-Power Topological Transistors with 1T'-MoS2 and HZO for Cryogenic Applications
Incheon National University（仁川国立大学）
本文提出了一种超低功耗的低温拓扑晶体管，通过结合1T'-MoS2拓扑通道和HZO铁电栅绝缘体，实现超陡转移曲线和低漏源电压下的高跨导，为大规模量子计算的低温电子接口提供高效解决方案。
2026-03-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Extended Haldane model -- a modern gateway to topological insulators
本文以扩展Haldane模型为例，系统阐明了一阶及高阶拓扑绝缘体相的特征与表征，并探讨了相关对称性带来的开放问题。
2025-03-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological Insulator Materials
拓扑绝缘体代表物质的一种新的量子态，其特征在于由于体波函数的拓扑特征而出现的特殊边缘或表面态。本文介绍了拓扑绝缘体材料的基本理论和材料特性。在介绍了拓扑绝缘体的历史观点和基本理论之后，讨论了截至2013年5月发现的所有拓扑绝缘体材料，并对作者参与的材料发现的进展进行了说明。总结了确定候选材料拓扑性质的可能方法。各种合成技术，以及实现大容量绝缘样品是重要的缺陷化学进行了讨论。讨论了拓扑绝缘体的特性，重点是输运性质。特别是，狄拉克费米子物理和由此产生的奇特的量子振荡模式进行了详细讨论。它强调，适当的量子振荡的分析，使它有可能明确地确定表面狄拉克费米子通过运输测量。展望拓扑绝缘体材料阐明新的量子现象，等待发现的结论。
2013-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-circuit representation of spin pumping into topological insulators and determination of giant spin Hall angle and inverse spin Hall voltages
本文构建了自旋泵浦进入拓扑绝缘体的自旋电路表示，考虑体态与表面态平行通道，发现高电导表面态主导了自旋混合电导率与逆自旋霍尔电压的增加，测定出接近最大值1的巨型自旋霍尔角，并引入自旋吸收层使逆自旋霍尔电压翻倍。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall
Origin of the giant spin Hall effect in BiSb topological insulator
室温下的巨自旋霍尔效应（SHE）是拓扑绝缘体（TI）在纳米自旋器件中最引人注目的特性之一。然而，它的起源仍然是一个有争议的问题。在这里，我们确定的起源，在BiSb薄膜的巨大SHE通过测量自旋霍尔角$θ_{SH}$下的可控贡献的表面和体导电。我们发现Bi $_{0.6}$ Sb $_{0.4}$ Ti薄膜的$θ_{SH}$具有巨大的值（在8 K时为450 - 530，在300 K时为38），并且几乎由拓扑表面态的贡献控制。同时，在没有拓扑表面态的Bi $_{0.2}$ Sb $_{0.8}$半金属薄膜中的$θ_{SH}$急剧减少。我们的研究结果为分析TI薄膜中巨SHE的起源提供了一个定量的工具，同时也为利用TI的表面态设计高性能纳米自旋器件中的自旋电流源提供了一种策略。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall
Crafting crystalline topological insulators via accidental mode degeneracies
本文提出通过偶然模式简并设计哈密顿量内部对称性来构建晶体拓扑绝缘体，用更简单晶格和更少超原子实现呼吸蜂窝类似物，并揭示边缘态和角态。
2023-12-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Klein-bottle quadrupole insulators and Dirac semimetals
本文通过设计不同π磁通模式构建两类克莱因瓶BBH模型，揭示四极绝缘体、Dirac半金属及成对边缘模式等拓扑相，并验证其鲁棒性。
2023-12-10 cond-mat.mes-hall
Topological Spin Texture in a Quantum Anomalous Hall Insulator
利用具有铁磁有序和强自旋轨道耦合的薄膜拓扑绝缘体，在实验中发现了量子反常霍尔效应。在这里，我们调查的自旋自由度的QAH绝缘体，并揭示了一个基本的现象，即边缘状态表现出拓扑稳定的自旋纹理的边界时，手征类对称存在。这一结果表明，边态在轨道和自旋自由度上都是手征的，手征边自旋织构对应于QAH绝缘体的体拓扑态。我们还研究了边缘自旋织构在设计基于拓扑态的自旋器件中的潜在应用，这些自旋器件可能适用于未来的自旋电子学技术。
2014-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Light-induced dissipationless states in magnetic topological insulators with hexagonal warping
本研究针对磁性拓扑绝缘体中磁杂质导致的背散射问题，提出利用高频线偏振光并结合费米面六方翘曲，抑制耗散、提升迁移率，从而实现光致无耗散表面态。
2025-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disentangling the magnetoelectric and thermoelectric transport in topological insulator thin films
报道了具有可调电子能带结构的（Bi，Sb）2Te3拓扑绝缘体薄膜的输运性质研究。我们发现一个掺杂和温度制度中的霍尔系数是负指示的电子型载流子，而塞贝克系数是正指示的空穴型载流子。这种符号异常是由于体态和表面态的不同输运行为：表面狄拉克费米子主导磁电输运，而热电效应主要由体态决定。这些发现可能为设计基于拓扑绝缘体的高效热电器件提供新的思路。
2015-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Proximity Effect and Interlayer Exchange Coupling of Ferromagnetic/Topological Insulator/Ferromagnetic Trilayer
拓扑绝缘体（TI）和铁磁绝缘体（FMI）之间的磁邻近效应被认为在自旋电子学中具有很大的应用潜力。然而，一个完整的界面磁结构的测定一直是极具挑战性的。我们从理论上研究了由TI薄膜分隔的两个FMI的层间交换耦合，并表明通过两个FMI之间的耦合行为以及耦合常数的可调谐性，可以直接识别出TI的特定电子态对邻近效应的贡献.这种FMI/TI/FMI结构不仅可以作为一个平台来阐明FMI/TI接口的磁结构，而且可以为设计具有超快响应的磁存储器件提供见解。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant thermoelectric effect in graphene-based topological insulators with nanopores
设计具有高品质因数$ZT=S^2 G T/κ$的热电材料需要满足三个通常不可调和的条件，即，高电导率$G$、小热导率$κ$和高塞贝克系数$S$。纳米结构化是实现这一目标的有希望的方法之一，因为它可以基本上抑制晶格对$κ$的贡献。然而，它也可能以不可控的方式不利地影响电子传输。在这里，我们从理论上证明，这个问题可以通过制造具有重吸附原子和纳米孔的石墨烯纳米带来理想地解决。这些系统，作为一个二维拓扑绝缘体与强大的螺旋边缘状态携带电流，产生一个高度优化的功率因数$S^2G$每螺旋导电通道。同时，它们的纳米孔阵列阻碍了通过本体的晶格热传导。利用量子输运模拟结合第一性原理电子和声子能带结构计算，发现热电优值在$T \simeq 40$ K时达到最大值$ZT \simeq 3$。这为通过纳米结构化利用电子态的非平凡拓扑结构来设计高$ZT$材料铺平了道路。
2014-03-02 cond-mat.mes-hall
Designer Edge States in Fractional Polarization Insulators
本研究理论探究了各向异性蜂窝晶格FP绝缘体中由分数极化表征的拓扑保护边缘态，发现手性对称破缺微扰及有限尺寸效应可调控出多种边缘态模式，为可重构二维纳米电子器件设计提供新途径。
2023-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant topological insulator gap in graphene with 5d adatoms
二维拓扑绝缘体（2D TI）已经被提出作为许多有趣应用的平台，从自旋电子学到拓扑量子信息处理。实现这一潜力可能会通过发现新的，易于制造的材料来促进。考虑到这一目标，我们引入了一个新的框架，工程二维TI的杂交石墨烯与杂质带所产生的重吸附原子拥有部分填充的d-壳，特别是锇和铱。第一性原理计算预测，通过这种方法产生的间隙超过0.2 eV的吸附原子覆盖范围广，此外，调整费米能级是不需要进入TI状态。工作中的机制预计是相当普遍的，并可能打开大门，设计新的TI相在许多材料。
2012-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced High-Chern-Number Quantum Anomalous Hall Effect from Higher-Order Topological Insulators
本文提出利用周期驱动两类二维高阶拓扑绝缘体产生高陈数量子反常霍尔相，并通过第一性原理计算指认单层石墨炔为候选材料。
2023-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Topological Dirac semimetal phases in InSb/$α$-Sn semiconductor superlattices
基于先进的第一性原理计算和低能$k\cdot p$理论，我们从理论上证明了在InSb/$α$-Sn常规半导体超晶格中Dirac半金属相和拓扑绝缘体相的共存.通过适当的界面设计，当沿{[}111{]}方向生长时，会出现较大的界面极化。这种本征极化静电场的存在大大减小了带隙，最终导致能带结构反转，形成了拓扑Dirac半金属相，在$Γ$点附近沿（111）晶向出现了一对Dirac节点。在（100）投影面上观察到清晰的表面态和费米弧。此外，我们还发现了一个二维的拓扑绝缘体相，其非平凡带隙接近70 meV，这使得在室温下观察到量子自旋霍尔效应成为可能.我们的建议为通过适当的界面设计实现在传统半导体超晶格中共存的拓扑非平凡相铺平了道路。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band Representations and Topological Quantum Chemistry
在这篇文章中，我们提供了拓扑量子化学和拓扑晶体绝缘体理论的教学评论。我们首先概述了位置和动量空间中晶体对称群的性质。接下来，我们引入了能带表示的概念，它量化了拓扑平凡的能带结构的对称性。通过结合带表示与对称性约束的连接带在动量空间中，我们展示了如何拓扑非平凡带可以编目和分类。我们提出了几个新的拓扑阶段发现使用这种模式的例子，并对未来的发展前景的结论。
2020-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Can we build a transistor using vacancy-induced bound states in a topological insulator
本研究提出基于拓扑绝缘体空位诱导边缘态的原子级FET方案，通过调控空位位置和栅电场实现通道开关，经Haldane模型与DFT验证，为原子级电子器件提供了新思路。
2025-04-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spin-selective tunneling from nanowires of the candidate topological Kondo insulator SmB6
将相对论物理学引入量子隧穿可以导致奇异的行为，例如通过克莱因隧穿的完美传输。在这里，我们探测自旋动量锁定的相对论费米子的隧穿特性的设计和实施的隧穿几何，利用纳米线的拓扑近藤绝缘体候选人，SmB 6。将纳米线连接到扫描隧道显微镜针尖的末端，并用于在Neel温度为~50 K的反铁磁体Fe 1.03Te中成像双共线条纹自旋序。在10 K以上，随着拓扑表面态的抑制，反铁磁条纹变得不可见.我们进一步证明了自旋极化的方向与隧穿方向有关。我们的技术建立SmB 6纳米线作为自旋极化电流的理想管道。
2022-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantization of Hall Resistance at the Metallic Interface between an Oxide Insulator and SrTiO$_{3}$
在氧化物绝缘体和SrTiO 3之间的界面处形成的二维金属为氧化物电子学提供了新的机会。然而，量子霍尔效应，其中一个最迷人的效果，电子限制在两个维度，仍然在这些复杂的氧化物异质界面探索不足。在这里，我们报告的调制掺杂的非晶LaAlO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$异质结构的基础上，SrTiO 3异质界面中的量子化霍尔电阻的实验观察，它具有高电子迁移率超过10000厘米$^{2}$ /Vs和低载流子密度的顺序为~10 $^{12}$ cm $^{-2}$。随着明确的Shubnikov-de Haas振荡，量子化霍尔电阻的间距表明，界面是由一个量子阱与10个平行的导电二维子带。这为导电氧化物界面的电子结构提供了新的见解，并代表了设计和理解先进氧化物器件的重要一步。
2016-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic modeling of spin and electron dynamics in two-dimensional magnets switched by two-dimensional topological insulators
为了设计快速存储器件，我们需要能够促进快速读写操作的材料组合。我们提出了一种异质结构，包括一个二维（2D）磁铁和一个二维拓扑绝缘体（TI）作为一个可行的选择，用于设计快速存储器件。我们从理论上模拟了二维磁体和二维TI之间的自旋电荷动力学。利用绝热近似，我们结合非平衡格林函数方法的自旋相关的电子输运，和时间量化的蒙特卡罗模拟磁化动力学。我们表明，它是可能的开关的磁畴的铁磁体使用自旋扭矩从自旋极化的边缘状态的二维TI。我们进一步表明，TI和2D磁体之间的切换强烈依赖于界面交换（$J_{\mathrm{int}}$），和一个最佳的界面交换取决于磁铁内的交换相互作用是需要有效的切换。最后，我们比较了实验生长的Cr化合物，并表明具有较高的各向异性的Cr化合物（如$\rm CrI_3$）的结果在较低的开关速度，但更稳定的磁序。
2022-03-30 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Magnetic modulation doping in topological insulators toward higher-temperature quantum anomalous Hall effect
在磁性离子掺杂的拓扑绝缘体（TI）中，如Cr和V掺杂的（Bi，Sb）2Te3，观察到了量子反常霍尔效应（QAHE），即在没有外磁场的情况下产生无耗散的边缘电流。当费米能级位于TI表面态的原始狄拉克点周围的磁感应能隙内时，QAHE出现。虽然间隙的大小被报道为约50 meV，QAHE的可观测温度已被限制在300 mK以下。我们尝试在拓扑绝缘体（Bi，Sb）_2Te_3薄膜中进行磁Cr调制掺杂，以提高QAHE的可观测温度。通过在未掺Cr的（Bi，Sb）_2Te_3薄膜的两个表面附近引入富Cr掺杂的薄层（1nm），我们成功地观察到了高达2K的QAHE。通过这种调制掺杂实现的可观察到的温度的改善似乎源自与丰富的磁矩相互作用的表面状态中的无序的抑制。这种稳定QAHE的超晶格设计可能为基于更高温度和零磁场量子传导的无耗散电子学铺平道路。
2015-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing the quantum metric of 3D topological insulators
University of Geneva（日内瓦大学）；Institute of Materials Science of Barcelona (ICMAB-CSIC)（巴塞罗那材料科学研究所（ICMAB-CSIC））；Dipartimento di Fisica ‘E. R. Caianiello’, Universitá di Salerno（萨莱诺大学物理系‘E. R. Caianiello’）；CNR-SPIN c/o Universita’ di Salerno（意大利国家研究委员会自旋物理中心（依托萨莱诺大学））；CNR-IMM（意大利国家研究委员会微电子与微系统研究所）
研究通过电压调制揭示了三维拓扑绝缘体中量子度量诱导的非线性磁电阻，展示了拓扑相中量子几何输运的存在和可调性。
2026-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Erasable superconductivity in topological insulator Bi2Se3 induced by voltage pulse
本研究在拓扑绝缘体Bi2Se3中通过电压脉冲诱导出可擦除的局部超导性，观测到向列行为，为新型量子器件设计提供了新思路。
2021-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Moiré quantum chemistry: charge transfer in transition metal dichalcogenide superlattices
过渡金属二硫属化物（TMD）双层膜是近年来发展起来的一种用于研究和设计相关电子物理的可调谐莫尔系统。在这项工作中，通过结合大规模的第一性原理计算和连续介质模型方法，我们提供了一个电子结构理论，映射到双原子晶体的阳离子和阴离子的长周期异质双层TMD超晶格。我们发现，莫尔势和库仑相互作用之间的相互作用导致填充依赖的电荷转移之间的MM和MX区域相距几纳米。我们表明，在最近的实验中发现在半填充的绝缘状态WSe $_2$ /WS $_2$是一个电荷转移绝缘体，而不是莫特-哈伯德绝缘体。我们的工作揭示了摩尔量子化学中简单性的丰富性。
2020-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interplay between electronic dephasing and localization in finite-sized Chern insulator
本研究通过不同尺寸MnBi₂Te₄微纳结构的输运实验，揭示Anderson局域化对有限尺寸样品低温量子反常霍尔态的稳定作用，以及高温下电子退相干导致局域化失效、偏离量子化的机制，为高温量子反常霍尔系统设计提供依据。
2024-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological-to-Topological Transition Induced by On-Site Nonlinearity in a One-Dimensional Topological Insulator
该研究针对均匀在位非线性下是否存在拓扑转变的问题，通过将非线性本征值问题转化为空间动力学系统，发现一维拓扑绝缘体中在位非线性可诱导不改变体带拓扑的拓扑模式转变，并提出观测方案，为非线性调控拓扑绝缘体提供通用设计原理。
2025-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.optics
Designer Quantum States in Magnetic Topological Insulator Multilayers
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本文综述了过去十年中通过分子束外延技术设计磁性拓扑绝缘体多层的实验进展，探讨了如何通过层厚度、磁性掺杂、异质结构架构和堆叠序列精确控制磁交换间隙、层间耦合和陈数C。
2026-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Multifunctional Topological Insulators in Ternary Heusler Compounds
最近，量子自旋霍尔效应（QSH）在二元半导体碲化汞量子阱中被理论预测和实验实现[1-3]。QSH态和拓扑绝缘体是量子物质的新态，在基础凝聚态物理和材料科学中都有重要的应用[1-11]。许多具有C1 b结构的Heusler化合物是三元半导体，它们在结构和电子上与二元半导体相关。Heusler材料的多样性为调整带隙和通过选择具有适当杂化强度（通过晶格参数）和自旋轨道耦合的大小（通过原子电荷）的化合物来设置所需的带反转打开了广泛的可能性。基于第一性原理计算，我们证明了大约50个Heusler化合物显示出类似于HgTe的能带反转。这些零能隙半导体的拓扑状态可以通过施加应变或设计适当的量子阱结构来创建，类似于碲化汞的情况。这些三元零带隙半导体（LnAuPb、LnPdBi、LnPtSb和LnPtBi）中的许多含有稀土元素Ln，其可以实现从超导性（例如，G. [12]第12话，一个人的幸福。G. GdPtBi[13]）和重费米子行为（e. G. YbPtBi[14]）。这些性质为实现量子化反常霍尔效应和拓扑超导体开辟了新的研究方向。
2010-02-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band structure engineering in (Bi1-xSbx)2Te3 ternary topological insulators
三维拓扑绝缘体（TI）是一种新型的量子材料，具有绝缘体和拓扑保护的金属表面，具有类Dirac能带结构。自旋螺旋狄拉克表面态具有奇异的拓扑量子效应，在自旋电子学和量子计算中有着广泛的应用。这些想法的实验实现需要制造基于具有可调表面状态的体绝缘TI的多功能器件。当前以Bi 2Se 3和Bi 2 Te 3为例的TI材料面临的主要挑战是显著的体导电，尽管涉及纳米结构化、化学掺杂和电选通的广泛努力，但体导电仍然未解决。在这里，我们报告了一种新的方法工程的能带结构的TI的分子束外延（MBE）生长的（Bi 1-xSbx）2 Te 3三元化合物。角分辨光电子能谱（ARPES）和输运测量表明，在（Bi 1-xSbx）2 Te 3（x = 0 ~ 1）的整个组成范围内都存在拓扑表面态，表明体相Z2拓扑结构的稳定性.最值得注意的是，系统的能带工程导致理想的TI具有真正绝缘的体和可调的表面状态跨狄拉克点，表现得像四分之一的石墨烯。这项工作展示了一种新的路线，实现本征量子输运的拓扑表面状态和设计概念上新的TI设备与成熟的半导体技术。
2011-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
