Spin accumulation in disordered topological insulator thin films
拓扑绝缘体（TI）薄膜不同于更普遍研究的半无限体TI，因为前者具有顶表面和底表面，其中由于膜的有限厚度，位于不同表面的表面态可以彼此耦合。在存在面内磁化的情况下，TI薄膜显示出两个不同的相，这取决于表面间耦合或磁化强度中的哪一个更强。在这项工作中，我们考虑一个TI薄膜系统的面内磁化和数值计算所产生的自旋积累的两个表面上的膜由于面内电场的线性顺序。我们描述了一个数值方案进行久保计算计算中，我们包括杂质散射和顶点校正。我们发现，在垂直于磁化的面内方向上的两个表面上的自旋积累的总和，并在平面外的方向上，是反对称的费米能量的电荷中性点，是非零的，只有当顶部和底部TI表面之间的对称性被打破。一般来说，杂质散射减小了自旋积累的幅度，并且还可以在积累较小的费米能量处改变自旋积累的符号。
2016-09-09 cond-mat.mes-hall
Direct visualization of current induced spin accumulation in topological insulators
各种材料体系中的电荷-自旋转换是理解自旋-轨道电子学的基础，也是发展有效的磁化调控手段的关键。本文报道了在室温下用扫描光电压显微镜对Bi 2Se 3和BiSbTeSe 2拓扑绝缘体沟道边缘电流诱导自旋积累的直接空间成像。自旋极化沿着平面外方向，对于两个沟道边缘具有相反的符号。当改变电流方向时，自旋方向的累加值与电流方向相反，自旋信号与电流大小呈线性关系，表明我们观察到的现象是电流诱导效应。Bi_2Se_3和BiSbTeSe_2的自旋霍尔角分别为0.0085和0.0616。我们进一步图像的电流诱导的自旋积累在Pt重金属。我们的研究结果开辟了光学检测电流诱导的自旋积累的可能性，从而指向更好地理解自旋和圆偏振光之间的相互作用。
2018-05-29 cond-mat.mes-hall
Thermal spin current and spin accumulation at ferromagnetic insulator/nonmagnetic metal interface
从理论上研究了热梯度作用下铁磁绝缘层（FI）/铁磁金属（NM）双层膜附近的自旋电流注入和自旋积累。利用费米黄金法则和玻尔兹曼方程，我们发现由于磁振子的非平衡分布或磁振子与电子之间的非平衡引起磁振子发射和吸收的不平衡，FI和NM可以通过界面电子-磁振子散射交换自旋. FI中的温度梯度和/或FI/NM界面上的温度差产生自旋电流，该自旋电流从较热侧到较冷侧携带平行于FI的磁化的角动量。有趣的是，在NM中的温度梯度引起的自旋电流是微不足道的小，由于非平衡电子分布的非线性。结果与现有的实验结果吻合良好。
2016-03-03 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall Effect in Chiral Electron Systems: from Semiconductor Heterostructures to Topological Insulators
介观自旋-霍尔效应现象表现为在弹道导体的边缘或更一般地在具有变化的电子密度的区域中的非平衡自旋积累（由电流驱动）。本文回顾了我们最近对具有Rashba/Dresselhaus自旋轨道相互作用的弹道二维半导体异质结构中自旋积累的研究结果，并将以前发展的方法推广到预测三维拓扑绝缘体表面自旋-霍尔效应的存在.新的自旋-霍尔效应的主要区别在于它的大小，预计比半导体异质结构中的强得多。这是因为在半导体中，由于小的自旋-轨道相互作用而出现自旋累积，而自旋-轨道构成拓扑绝缘体的哈密顿量中的主导项。
2009-12-23 cond-mat.mes-hall
Self-consistent model of spin accumulation magnetoresistance in ferromagnet-insulator-semiconductor tunnel junctions
在实验中，由于偏置电流从极化铁磁体隧穿而导致的顺磁半导体中的自旋积累表现为小的附加自旋相关电阻。我们描述了一个严格的模型，将电化学势分裂，自旋相关的注入电流，和施加的电压，可以用来模拟这个所谓的“3 T”信号作为温度，掺杂，铁磁体体自旋极化，隧道势垒功能和传导非线性，和结电压偏置的函数之间的必要的自洽性。
2014-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Unconventional node voltage accumulation in generalized topolectrical circuits with multiple asymmetric couplings
非厄米系统的特征是能量守恒的破坏。由于非互易耦合导致的前向和后向方向上的不平衡增益或损耗，这种系统的本征模表现出极端局部化，也称为非厄米趋肤效应（NHSE）。这项工作探讨了非常规的情况下，多个不对称耦合的相互作用可能导致NHSE消失，与导纳谱采取相同的分散在开放边界条件（OBC）和周期性边界条件（PBC）。这与已知的非厄米模型不同，在已知的非厄米模型中，NHSE仅在非厄米性被关闭时才消失。我们推导出一般条件的NHSE，与整体本征模本地化的几何平均值的累积贡献的所有非对称耦合段。在大的单位细胞的限制，我们的研究结果提供了一个不对称跳跃纹理所造成的NHSE的路线，而不是单独的非对称跳跃。此外，我们的广义模型可以转换成一个平方根晶格简单地通过调整耦合电容器，拓扑边缘状态发生在一个非零的导纳，在对比传统的拓扑绝缘体的零导纳状态。我们提供了明确的电路设置来实现我们的观察，这也扩展到其他已建立的平台，如光子学，力学，光学和量子线路。
2021-08-03 cond-mat.mes-hall
Magnetic field Characterization of edge currents in quantum spin Hall insulators
本研究计算了量子自旋霍尔绝缘体边缘的磁场，探讨了金刚石NV中心作为局部探针表征边缘态的潜力，发现带隙和费米速度影响磁场强度及自旋积累的可检测范围。
2024-11-18 cond-mat.mes-hall
Unusual Frequency of Quantum Oscillations in Strongly Particle-Hole Asymmetric Insulators
量子振荡，传统上被认为是一种金属性质，最近已经被证明出现在某些种类的绝缘体中，其性质与金属中的性质非常不同。到目前为止，所有偏离正则行为的现象都只出现在振幅和相位上，而不是频率上。在这里，我表明，这种鲁棒性的行为的频率是唯一有效的粒子-空穴对称绝缘体;在一个强粒子-空穴非对称绝缘体，德哈斯-范阿尔芬振荡（磁化和磁化率振荡）和舒布尼科夫-德哈斯振荡（振荡的状态密度）表现出不同的频率，后者的频率随温度而变化。我证明了这些影响与数值计算的晶格模型，并提供了一个理论来解释不寻常的行为。
2017-06-24 cond-mat.mes-hall
Spin diffusion and magnetoresistance in ferromagnet/topological-insulator junctions
研究了金属-铁磁体/拓扑绝缘体结中的自旋和电荷扩散。耦合扩散方程推导微扰相对于层间隧道的强度。我们计算自旋积累的铁磁体和结磁阻与沿界面的电流偏置。
2013-12-14 cond-mat.mes-hall
Asymmetric Cherenkov acoustic reverse in topological insulators
在常规材料的光学或声学中已知的切伦科夫辐射的一般现象是在那些材料中分别形成由加速到光速或声速以上的粒子发射的光子或声子的前向锥。在这里，我们建议三维拓扑绝缘体作为一个独特的平台，从根本上探索和实际利用切伦科夫效应的声学方面。我们证明了在三维拓扑绝缘体表面施加面内磁场可以在临界磁场下将前向切伦科夫声抑制到零。在临界场之上，切伦科夫声音获得纯向后性质，其极分布不同于在临界场之下产生的向前分布。这种非对称切伦科夫反转的潜在应用是在低能量电子器件的设计中，例如声学棘轮，或者通常在具有对切伦科夫耗散的方向和幅度的磁场控制的电子电路的低功率设计中。
2014-09-15 cond-mat.mes-hall
Asymmetric $d$-wave superconducting topological insulator in proximity with a magnetic order
在Dirac-Bogoliubov-deGennes理论框架下，研究了基于三维拓扑绝缘体的混合结构表面的输运性质，其中铁磁和超导序通过邻近效应同时诱导到表面态.超导带隙采用自旋单重态$d$波对称。这个间隙的不对称作用，相对于电子-空穴交换，一方面，影响的拓扑绝缘体超导结合激发，另一方面，引起形成不同的马约拉纳束缚态在铁磁体/超导体界面。我们提出了一种拓扑绝缘体N/F/FS结，并着手阐明$d$波不对称配对在产生的亚能隙和超能隙隧道电导中的作用。在F和FS区的磁化的垂直分量可以在平行和反平行的配置导致捕获的实验上重要的结的磁阻（MR）。发现零偏压电导对FS区的磁化强度$m_{zfs}$和超导带隙的轨道旋转角$α$有很强的敏感性。负MR仅出现在轨道旋转角为零时。这一结果为区分相关拓扑绝缘体混合结构中的非常规超导态奠定了基础。
2017-09-11 cond-mat.mes-hall
Non-conservation of the valley density and its implications for the observation of the valley Hall effect
研究指出驱动谷霍尔效应的电场会破坏谷密度守恒，导致完全带隙绝缘体中无法观测到该效应，并在非完全带隙系统中推导了边缘谷密度积累的费米面公式。
2025-07-13 cond-mat.mes-hall
Interface disorder as a cause for kinetic Rashba-Edelstein effect and interface Spin-Hall effect at the metal-insulator boundary
本文提出界面无序在金属-绝缘体边界引发动力学Rashba-Edelstein效应和界面自旋霍尔效应，这两种现象可在中等厚度器件中主导自旋密度与自旋流。
2023-09-07 cond-mat.mes-hall
Diffuse transport and spin accumulation in a Rashba two-dimensional electron gas
Rashba哈密顿量描述了在非对称限制势存在下自旋轨道耦合导致的导带分裂，通常用于模拟受限窄隙半导体的电子结构。由于自旋态的混合，在输运性质的计算中必须小心。我们推导了具有自旋-轨道相互作用的无序二维电子气的扩散电导张量，并表明外加偏压引起自旋积累，但电流不是自旋极化的。
2002-11-08 cond-mat.mes-hall
Gate-controlled Spin Extraction from Topological Insulator Surfaces
自旋-动量锁定是三维拓扑绝缘体（3DTI）表面态的一个重要性质，为自旋电子学的应用提供了新的途径。自旋-动量锁定的一个结果是由于施加的电场引起的表面自旋累积的诱导。在这项工作中，我们研究了这种电诱导自旋从其主机TI材料到相邻的常规，因此拓扑平凡，通常用于电子设备中的材料的提取。我们专注于有效的哈密顿量的铋基3DTI材料的${\rm Bi}_2{\rm Se}_3$家庭，和数值探索的几何形状提取电流诱导的自旋从TI表面。特别是，我们考虑一个设备的几何形状，其中侧袋连接到3DTI量子线的各个面，并表明它是可能的，以创建电流诱导的自旋积累在这些拓扑平凡的侧袋。我们进一步研究了这种自旋提取如何依赖于几何形状和材料参数，并发现电子空穴自由度可以用来控制所提取的自旋的极化由施加的栅极电压。
2020-01-28 cond-mat.mes-hall
Interface-induced Topological Insulator Transition in GaAs/Ge/GaAs Quantum Wells
我们从理论上证明了界面工程可以驱动锗，最常用的半导体之一，到拓扑绝缘相。利用电荷在GaAs/Ge/GaAs相对半导体界面的积累和能带折叠产生的巨大电场，这种新的设计可以减小Ge中相当大的能隙，并诱导大的自旋轨道相互作用，从而导致拓扑绝缘体转变。我们的工作提供了一种新的方法，实现TI在常用的半导体，并建议了一个有前途的方法，将其集成到成熟的半导体电子器件。
2013-08-29 cond-mat.mes-hall
Curvature induced out of plane spin accumulation
在这项工作中，我们表明，（实空间）弯曲波导的几何形状与Rashba自旋轨道相互作用（RSOI）的曲率可以导致平面外的自旋积累。我们首先推导出任意曲面上的RSOI哈密顿量。然后，我们用两种不同的方法分析曲率的影响。我们首先应用绝热近似轻轻弯曲，平面波导平放在$xy$平面上，以显示类似于电场加速的载流子，载流子的动量方向的变化，因为它们沿着波导移动导致平面外的自旋积累。然后，我们使用海森伯运动方程建立自旋电流和非平面波导上的积累之间的关系。这些关系预示了在非对称弯曲的非平面波导上存在面外自旋积累。最后，我们解决了这样的波导数值的本征态，并提出了数值结果来验证我们以前的分析预测。
2016-02-18 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
Electrical spin injection and accumulation in CoFe/MgO/Ge contacts at room temperature
我们首次报道了室温下CoFe/MgO/中等掺杂n-Ge接触中的全电自旋注入和探测，采用三端Hanle测量。在室温下观察到了约170 kΩ μm^2的相当大的自旋信号，使用单步隧穿模型的分析给出了Ge的自旋寿命约为120 ps，自旋扩散长度约为683 nm。所观察到的自旋信号显示出不对称的偏压和温度依赖性，这是强烈相关的隧穿过程的不对称性。
2011-08-16 cond-mat.mes-hall
Superfluid Spin Transport through Easy-Plane Ferromagnetic Insulators
从理论上研究了具有易面各向异性的铁磁绝缘体中自旋的无耗散输运。我们考虑一个开放的几何形状，自旋电流注入到铁磁体从一侧的非平衡自旋积累的金属水库，并喷射到另一个位于下游的金属水库。自旋输运通过该设备的研究使用磁电电路理论，朗道-Lifshitz-吉尔伯特现象学，和微观线性响应理论相结合。我们讨论如何自旋超流性可以探测使用磁介导的电子拖动实验。
2014-09-05 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric refrigerator based on asymmetric surfaces of a magnetic topological insulator
热电（TE）制冷（例如珀耳帖冷却器）使得电能能够直接转换热能的独特机会成为可能。在这里，我们提出了一个TE模块的制冷和发电模式，利用非对称表面的磁性拓扑绝缘体（量子反常霍尔绝缘体）与周期性阵列的中空填充有两个不同的绝缘体。基于玻尔兹曼输运理论，我们证明了其效率，即，在低于300 K的低温状态下，无量纲品质因数ZT超过1。所提出的装置可以用作在小规模冷却中需要精确温度控制的热管理装置。
2021-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Edelstein and inverse Edelstein effects caused by the pristine surface states of topological insulators
用半经典方法研究了三维拓扑绝缘体的原始表面态引起的Edelstein效应。随机杂质散射和自旋动量锁定的无隙狄拉克锥的组合效应产生电流诱导的表面自旋积累与化学势和温度无关。将半经典方法与Bloch方程相结合，很好地解释了自旋泵激自旋流转化为电荷流的逆Edelstein效应。将详细阐述这些结果与各种实验的一致性。
2019-07-21 cond-mat.mes-hall
Towards the insulator-to-metal transition at the surface of ion-gated nanocrystalline diamond films
空穴掺杂可以通过硼替代或场效应晶体管中的载流子积累来控制金刚石的导电性。在这项工作中，我们结合这两种方法来研究绝缘体到金属的过渡在纳米金刚石薄膜的表面。有限的硼掺杂强烈地增加了相对于本征金刚石可以静电诱导的最大空穴密度。离子门推动膜表面的电导率远离可变范围跳跃制度，并进入量子临界制度。然而，由于不可忽略的表面粗糙度，和额外的散射中心的离子门的引入，强大的内在表面无序的组合，防止表面积累层达到金属制度。
2020-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Precise determination of critical points of topological phase transitions via shift current in two-dimensional inversion asymmetric insulators
临界点的精确确定是提取各种相变临界性质的基础。我们确定，对于二维反演非对称绝缘体，有和没有时间反转对称，拓扑相变发生时，所有非零分量的带边位移电流张量将扭转其符号以奇异的方式，无论什么现实值的温度。带边位移电流张量的这种显著的符号反转行为可以用来精确地确定各种拓扑相变的临界点，即使是温度驱动的相变。我们建议用具体的材料来检验我们的预测。
2018-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Transport between metals and magnetic insulators
我们推导了由温度差、自旋积累或磁场驱动的通过铁磁绝缘体和正常金属界面的涨落介导的自旋共线输运的Onsager响应矩阵。我们预测了磁振子压缩自旋流、磁振子冷却（磁振子Peltier效应）、温度诱导磁化（热磁场）以及普适自旋Seebeck/Peltier系数。
2015-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall Effect Induced Spin Transfer Through an Insulator
当电荷电流通过表现出自旋霍尔效应的正常金属时，自旋在横向方向上累积在样品的边缘。我们预测，这种自旋积累，或自旋电压，使量子隧穿自旋通过绝缘体或真空到达铁磁体没有转移电荷。在一个正常的金属/绝缘体/铁磁绝缘体三层（如Pt/氧化物/YIG），量子隧穿解释了自旋转移力矩和自旋泵随绝缘体的厚度呈指数衰减。在正常的金属/绝缘体/铁磁金属三层（例如Pt/氧化物/Co）中，自旋转移一般不随绝缘体的厚度单调衰减。结合自旋霍尔磁电阻，这种隧穿机制点的可能性，一种新型的隧道光谱，可以探测磁振子态密度的铁磁绝缘体在一个全电和非侵入性的方式。
2016-08-20 cond-mat.mes-hall
Inelastic electron tunneling spectroscopy of local "spin accumulation" devices
我们调查的起源，所谓的“自旋积累”信号中观察到的本地“三端”（3 T）测量铁磁/绝缘体/n-Si隧道结使用非弹性电子隧穿光谱（IETS）。电压偏置和磁场依赖的IET谱被发现占主导地位的贡献3 T磁阻信号，从而表明它产生于非弹性隧穿通过杂质和缺陷在结界面和势垒内，而不是从自旋积累由于纯弹性隧穿到体硅如先前已假设。
2014-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bulk and edge spin transport in topological magnon insulators
我们研究了拓扑磁振子绝缘体的自旋输运性质。拓扑磁振子绝缘体是一种具有拓扑非平凡体磁振子带和位于体带隙中的受保护磁振子边缘模的磁性绝缘体。采用Landau-Lifshitz-Gilbert唯象理论，计算了在有和没有随机晶格缺陷的情况下，金属间自旋积累不平衡驱动的自旋电流通过正常金属$|$拓扑磁振子绝缘体$|$正常金属异质结.我们表明，散装和边缘运输的特点是不同的长度尺度。这导致了一个特征系统的大小，其中磁振子输运从小系统的体积主导跨越到较大系统的边缘主导。这些发现是通用的和相关的拓扑运输系统的非保守玻色子。
2018-02-15 cond-mat.mes-hall
Non-Hermitian quasicrystalline topological insulators
本文研究了非对称跃迁对Ammann-Beenker准晶格中量子自旋霍尔和高阶拓扑绝缘体的影响，发现其可显著改变边缘态分布且角态在非厄米条件下保持鲁棒性，为准晶拓扑态调控提供理论指导。
2024-12-21 cond-mat.mes-hall
Interfacial Spin and Heat Transfer between Metals and Magnetic Insulators
我们研究了热磁振子在正常金属/绝缘铁磁体界面的自旋和热输运中的作用，这超出了弹性电子自旋转移。使用界面交换哈密顿量，它耦合的巡游和本地化轨道的自旋，我们计算自旋和能量流为任意的界面温度差和失调的自旋积累在正常金属相对于铁磁顺序。磁振子对自旋电流的贡献导致磁序参量上的温度依赖性扭矩;然而，磁化强度的相干进动将自旋电流泵入正常金属，其幅度受热磁振子的存在的影响。
2014-09-25 cond-mat.mes-hall
Deterministic Switching of the Néel Vector by Asymmetric Spin Torque
Anhui Province Key Laboratory of Low-Energy Quantum Materials and Devices, High Magnetic Field Laboratory, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院高磁场实验室低能量子材料与器件安徽省重点实验室）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Key Laboratory of Materials Physics, Institute of Solid State Physics, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所材料物理重点实验室）；MOE Key Laboratory for Nonequilibrium Synthesis and Modulation of Condensed Matter, Shaanxi Province Key Laboratory of Quantum Information and Quantum Optoelectronic Devices, School of Physics, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学物理学院非平衡合成与调控凝聚态物质教育部重点实验室陕西省量子信息与量子光电探测器件重点实验室）；School of Physics and Optoelectronic Engineering, Anhui University（安徽大学物理与光电工程学院）；Collaborative Innovation Center of Microstructures, Nanjing University（南京大学微结构协同创新中心）；Institute of Physical Science and Information Technology, Anhui University（安徽大学物理科学与信息技术学院）
通过不对称自旋扭矩实现反铁磁体Néel向量的确定性切换，为反铁磁自旋电子学的高效写入提供了新方法。
2026-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inverse Spin Hall Effect Induced by Asymmetric Illumination of Light on Topological Insulator Bi$_2$Se$_3$
利用圆偏振光是电子自旋注入材料的一种替代方法。自旋在光照射的点处注入，然后由于自旋密度的面内梯度而径向扩散和扩散。这种扩散通过逆自旋霍尔效应（ISHE）被转换成循环电荷电流。通过将圆偏振光照射在样品的非对称部分，例如靠近边缘，我们检测到该电流作为光电流中的螺旋度依赖分量。我们提出了一个模型，这个ISHE的基础上的实验结果和有限元法（FEM）模拟自旋注入引起的电位分布。我们的模型表明，ISHE光电流在样品的边缘产生电偶极子，导致测量的电荷电流。这里显示的非对称光照明是注入和操纵自旋的简单方法，为新型自旋电子器件打开了一扇大门。
2018-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface symmetry and spin control in topological insulator-semiconductor heterostructures
结合拓扑和非拓扑材料的异质结构构成了将拓扑绝缘体（TI）结合到功能电子器件中的下一个前沿。我们表明，拓扑平凡半导体（SE）和TI之间的平面边界处出现的界面态的属性是由界面的对称性。SE-TI界面态与螺旋狄拉克表面态不同，呈现出能量恒定的椭圆轮廓和螺旋度破碎的复杂自旋织构。我们推导出一个一般的有效哈密顿SE-TI结，并提出实验签名，如下的运输电流和开放的光谱间隙，取决于所施加的面内磁场的方向的平面外自旋积累。
2016-11-18 cond-mat.mes-hall
Spin Hall magnetoresistance at the altermagnetic insulator/Pt interface
本研究在铂与绝缘反铁磁候选材料Ba₂CoGe₂O₇的界面观测到自旋霍尔磁电阻，发现其信号具有晶体取向各向异性，排除多种解释后提出该现象可由界面自旋电流通道各向异性理解。
2025-10-01 cond-mat.mes-hall
Phase transition between the quantum spin Hall and insulator phases in 3D: emergence of a topological gapless phase
研究了三维空间中量子自旋霍尔相和绝缘体相之间的相变。我们发现，在三维的反转非对称系统中，量子自旋霍尔相和绝缘体相之间出现了一个无隙相，这与二维的情况相反。这种无间隙相位的存在源于三维空间中无间隙点（恶魔点）的拓扑性质，而不是二维空间。
2007-10-04 cond-mat.mes-hall
Giant Edelstein effect in Topological-Insulator--Graphene heterostructures
仅通过电流控制铁磁体的磁化需要有效地产生电流驱动的自旋扭矩。在基于拓扑绝缘体（TI）的磁结构中，可以产生电流诱导的自旋轨道力矩。在这里，我们表明，添加石墨烯，或双层石墨烯，以TI为基础的磁性结构，大大增强了电流诱导的自旋密度积累，并显着降低了功耗量。我们发现，这种增强可以高达100倍，从而产生巨大的Edelstein效应。这种大的增强是由于石墨烯（双层石墨烯）的高迁移率以及石墨烯（双层石墨烯）片非常有效地屏蔽电荷杂质（拓扑绝缘体中无序的主要来源）的事实。我们的研究结果表明，石墨烯在自旋电子器件中的集成可以大大提高其性能和功能。
2017-12-15 cond-mat.mes-hall
Edge states in a non-Hermitian topological crystalline insulator
拓扑系统中厄米性的破缺引起了一些有趣的现象，如例外拓扑和非厄米趋肤效应。在这项工作中，我们研究了一个非厄米拓扑晶体绝缘体坐在凯库勒调制的蜂窝晶格平衡的增益和损失。我们发现，gaplessness的拓扑边缘状态在非厄米特系统是不敏感的边缘几何形状下的增益和损失的强度适中，不像厄米特拓扑晶体绝缘体的情况下，依赖于边缘几何形状至关重要。我们专注于两种类型的增益和损耗配置，这是$PT$对称和$PT$ -不对称，分别。对于$PT$对称组态，厄米分子锯齿形带中拓扑边态的狄拉克点分裂成一对例外点。在厄米扶手椅终止带的边缘间隙消失和狄拉克点的形式，只要适度的增益和损耗是诱导。对于$PT$ -非对称结构，厄米扶手椅终止带的边态和体态的带隙同时闭合。
2022-02-02 cond-mat.mes-hall
Skin superfluid, topological Mott insulators, and asymmetric dynamics in interacting non-Hermitian Aubry-Andre-Harper models
非厄米量子多体系统是一个令人着迷的有待探索的课题。利用广义密度矩阵重整化群方法和互补精确对角化方法，研究了一维相互作用非厄米Aubry-Andre-Harper玻色子模型的多体基态和动力学.在此模型中，我们发现在超流和Mott绝缘区，在很宽的条件范围内都存在稳定的基态。我们揭示了一个皮肤超流态诱导的非厄米性从非互易跳跃。我们研究了Mott绝缘相的拓扑结构，发现它与非厄米性无关。该非厄米系统中的拓扑莫特绝缘体具有四个相等的陈数和一个双正交多体极化的量子化位移。此外，我们还展示了系统中的一般非对称膨胀和相关动力学。
2020-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Interface Metallic States between a Topological Insulator and a Ferromagnetic Insulator
采用三维两带模型研究了拓扑绝缘体与铁磁绝缘体界面的电子结构。在通常的铁磁绝缘体中，交换势远大于拓扑绝缘体的体隙尺寸，并且电子结构相对于费米能级是不对称的。在这种情况下，我们发现在垂直于结面的磁矩方向上会出现一些不寻常的金属态，这是Dirac点附近的二维有效模型所不能描述的.当磁矩在平行于平面的方向上时，狄拉克锥的数目变为偶数。紧束缚晶格上的数值模拟结果证实了解析计算的结论。
2012-04-25 cond-mat.mes-hall
Transport evidence of robust topological surface state in BiTeCl single crystals, the first strong inversion asymmetric topological insulator
三维（3D）拓扑绝缘体（TI）是量子物质的新形式，其特征在于其绝缘体态和奇异的金属表面态，其承载螺旋狄拉克费米子1 -2。最近，BiTeCl，极性半导体之一，已被角分辨光电子能谱发现是第一个强反转非对称拓扑绝缘体（SIATI）。与先前发现的具有反转对称性的3D TI相比，SIATI有望表现出新颖的拓扑现象，包括晶体表面依赖的拓扑表面态、本征拓扑pn结以及热电和拓扑磁电效应3。在这里，我们报告的强大的拓扑表面状态的SIATI BiTeCl通过观察Shubnikov-de Haas（SdH）振荡，表现出的费米面和π Berry相位的2D性质的第一个运输证据。在B处观察到拓扑表面态的n = 1朗道量子化。费米能级仅比狄拉克点高58.8 meV，有效质量为0.055me，迁移率为4490 cm ~ 2·s ~（-1）。我们的研究结果将为未来其他新拓扑现象的输运探索和强反转非对称拓扑绝缘体的潜在应用铺平道路。
2014-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Diminished Short Channel Effects in Nanoscale Double-Gate Silicon-On-Insulator Metal-Oxide- Semiconductor Field-Effect-Transistors due to Induced Back-Gate Step Potential
在这封信中，我们讨论了如何在亚100 nm沟道范围内的短沟道行为，可以通过诱导在非对称双栅（DG）绝缘体上硅（SOI）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的背栅阶跃表面电位分布，其中前栅由两种具有不同功函数的材料组成。
2010-08-18 cond-mat.mes-hall
Intrinsic spin accumulation in the magnetic spin Hall effect
Institute of Scientific and Industrial Research, The University of Osaka（大阪大学理工学研究院）
该研究揭示了磁性绝缘体中自旋电流的内在积累机制，通过自旋轨道耦合和非列线磁性效应，推导出自旋积累的通用公式，并应用于RuO₂和MnF₂等材料。
2025-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Surface roughness scattering in multisubband accumulation layers
由于离子液体和其他新的门控方法，具有非常大的电子浓度的积累层（其中填充了许多子带）最近变得可用。在这种层的低温迁移率是有限的表面粗糙度散射。然而，粗糙散射理论迄今只处理了小密度的单子带二维电子气（2DEG）。在这里，我们发展了一个理论的粗糙散射有限的流动性的多子带大浓度的情况下。结果表明，随着二维电子浓度$n$的增加，表面无量纲电导率$σ/(2e^2/h)$先以$\propto n^{-6/5}$的形式减小，然后以$\sim(da_B/Δ^2)\gg 1$的形式饱和，其中$d$和$Δ$是表面粗糙度的特征长度和高度，$a_B$是有效玻尔半径.这意味着，尽管2DEG宽度的收缩和散射率的相关增加，2DEG仍然是良好的金属。因此，Das Sarma和Hwang [PRB 89，121413（2014）]证实，在高浓度下不存在重入金属-绝缘体转变。
2016-07-06 cond-mat.mes-hall
Spin Hall photoconductance in a 3D topological insulator at room temperature
三维拓扑绝缘体是一类狄拉克材料，其中强自旋轨道耦合导致二维表面态。后者的特征是自旋动量锁定，即，每个动量矢量与在表面平面中垂直于它锁定的自旋相关联。虽然拓扑绝缘体的主要自旋产生能力已经得到很好的建立，但对于自旋与外部刺激（如偏振光）的相互作用知之甚少。我们观察到一个螺旋形的，偏置依赖的光电导在横向边缘的拓扑Bi2Te2Se血小板的光垂直入射。相同的边缘也表现出有限的偏置依赖的克尔角，指示由横向自旋霍尔效应在体状态的Bi2Te2Se血小板诱导的自旋积累。对称性分析表明，螺旋光电导是不同的常见的纵向光电导和光电流现象，但一致的累积自旋被运输的侧刻面的血小板。我们的研究结果表明，自旋效应的三维拓扑绝缘体的方面可以解决和读出的光电子器件，即使在室温下。
2017-08-01 cond-mat.mes-hall
Current-Induced Spin Accumulation and Magnetoresistance in Chiral Semimetals
该研究证明在手性半金属中，因镜像对称破缺使相反手性Weyl节点能量不同，避免了自旋积累抵消，并发现与电流诱导自旋积累相关的独特磁电阻机制。
2023-11-10 cond-mat.mes-hall
Spin transfer and spin pumping in disordered normal metal-antiferromagnetic insulator systems
我们考虑与金属接触的反铁磁绝缘体。金属中的自旋积累可以在反铁磁体中的交错磁场和磁化强度上引起自旋转移力矩。这些力矩与自旋泵有关：旋进反铁磁体向金属中发射自旋电流。我们研究了自旋转移力矩的各个组成部分是如何受到自旋无关的障碍和自旋翻转散射的金属。自旋守恒无序以类似于欧姆定律的方式减少了反铁磁体中的自旋与金属中的巡回自旋之间的耦合。自旋翻转散射导致自旋记忆损失与减少自旋转移扭矩。我们讨论了交错自旋流的概念，并认为它不是一个守恒量。远离界面，交错的自旋电流以不规则的方式围绕零平均值变化。一个网络模型解释了交错自旋电流的快速衰减。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Observation of spin Nernst photocurrents in topological insulators
2007年拓扑绝缘体的理论预测引发了人们极大的兴趣。它们是基本的兴趣，因为它们在k空间中的拓扑扭曲，这伴随着自旋光电子学所需的单向，自旋极化的表面态电流。这种性质使得拓扑绝缘体一方面成为用于产生太赫兹辐射的光学产生的超快自旋聚束自旋电流源的完美材料。另一方面，当由电压产生时，这些自旋极化表面态电流导致大的自旋霍尔效应，或者当由热模拟的温度梯度产生时，导致自旋能斯特效应。两者都将电荷/热流相互转换成横向自旋电流，导致自旋积累。通过连接这两个研究领域，我们显示的证据，热传输相关的自旋霍尔效应，可以从光传输实验中提取。这种热驱动的自旋能斯特效应驱动横向自旋电流并影响三维拓扑绝缘体中的光学自旋取向。这表现为圆偏振相关光电流的修改。我们照亮详细的热流分布，包括边缘和接触的影响，在空间分辨电流图。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall
Spin driven emergent antiferromagnetism and metal insulator transition in nanoscale p-Si
特别是在薄膜、表面和界面中，电荷、自旋和轨道自由度的纠缠可以引起涌现行为。通常，表现出这些性质的材料需要大的自旋轨道耦合。我们假设，涌现的行为也可以发生由于自旋，电子和声子相互作用，在广泛研究的简单材料，如硅。也就是说，大的内在自旋轨道耦合不是涌现行为的基本要求。中心假设是当样品的尺寸之一是相同的顺序（或更小）的自旋扩散长度，然后非平衡自旋积累由于自旋注入或自旋霍尔效应（SHE）将导致出现在非铁磁半导体相变。在本实验工作中，我们报道了Pd（1 nm）/Ni_（81）Fe_（19）（25 nm）/MgO（1 nm）/p-Si（~400 nm）薄膜样品中自旋介导的突现反铁磁性和金属绝缘体相变。通过Rashba自旋-轨道耦合介导的自旋-霍尔磁电阻行为观察到p-Si中的自旋-霍尔效应，提出自旋积累和由此产生的涌现行为的原因。从纵向三次谐波电压的发散行为中发现了相变的相变现象，它与热导率和热容有关。
2017-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superfluid spin transport through antiferromagnetic insulators
报道了在各向同性反铁磁绝缘体中实现和探测自旋超电流的理论方案。超流自旋输运是通过将反铁磁体插入两个金属储层之间并在一个储层中建立自旋累积来实现的，使得自旋偏置被施加在磁体上。我们考虑一类具有Neel基态的二分反铁磁体，温度远低于有序温度，其中自旋输运基本上由凝聚体介导。Landau-Lifshitz理论和磁路理论被用来直接将异质结构不同部分的自旋电流与表征反铁磁体的自旋混合电导联系起来|金属界面和反铁磁体阻尼参数，所有的量都可以从实验中获得。我们研究了反铁磁体中自旋角动量转移的效率|通过发展界面的微观散射理论和提取简单模型的自旋混合电导来研究金属界面。在该模型内，定量比较了反铁磁体的自旋混合电导|金属和铁磁体|制作金属界面。
2014-04-15 cond-mat.mes-hall
Efficient injection and detection of out-of-plane spins via the anomalous spin Hall effect in permalloy nanowires
我们报道了一种新的机制，通过反常自旋霍尔效应（ASHE），其中的自旋积累的方向可以通过操纵铁磁体的磁化强度控制的电注入和检测的面外自旋积累。这种机制与自旋霍尔效应（SHE）不同，在SHE中，沿着平行于界面的固定方向产生自旋累积。我们证明了这种独特的属性的ASHE在纳米线制成的坡莫合金（Py），注入和检测出平面自旋积累的磁性绝缘体，钇铁石榴石（YIG）。我们表明，注射/检测的平面外自旋的效率可以高达50%的平面内自旋。我们进一步报告的可能性，以检测平行于Py/YIG接口的自旋完全面向面外方向的自旋电流，导致在非本地磁振子自旋信号的符号反转。我们已经证明的新机制与自旋扭矩器件和应用高度相关。
2018-05-29 cond-mat.mes-hall
Single-edge transport in an InAs/GaSb quantum spin Hall insulator
我们报告在一个单一的边缘通道的InAs/GaSb量子自旋霍尔绝缘体的传输测量，其中的传导发生通过只有一对反向传播的边缘模式。通过使用涉及高度不对称电流路径的特定样本设计，我们将二维拓扑绝缘体的单个边缘通道与另一边缘电隔离。这使我们能够通过多端测量来探测单个边缘。对于4- $μ$ m长的边缘，两端和四端电阻在$h/e^2$周围显示出接近量子化的平台，表明准弹道输运。我们的方法是有利的，因为它使我们能够从局部测量中洞察微观区域。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall
Conductance Discontinuity on the Surface of a Topological Insulator with Magnetic Electrodes
从理论上证明了在两个自旋选择性电极之间的正向和反向偏压无限小的情况下，拓扑绝缘体（TI）表面的非对称电导。不连续的行为依赖于TI表面电子的自旋-动量互锁性质以及电极和TI表面状态之间的耦合系数的不平衡。分析是基于传输矩阵模型，结合扩散极限的现象学处理，弹道和散射路径同时占。随着估计的电导不对称性超过10倍，在棘轮式应用和低压整流电路中的实现似乎是可行的。
2015-09-15 cond-mat.mes-hall
Shubnikov-de Haas oscillations in the anomalous Hall conductivity of Chern insulators
在蜂窝晶格上的霍尔模型是一个典型的例子，系统的特点是量子化霍尔电导率在没有外部磁场，即量子反常霍尔效应。最近的理论工作预测，在自旋轨道耦合较强的拓扑绝缘体和蜂窝层中，大质量狄拉克费米子的反常霍尔电导率可以表现出Shubnikov-de Haas（SdH）振荡。本文利用格点格林函数的精确谱展开，研究了强磁场作用下陈氏绝缘体的电子输运性质。我们发现，霍尔电导率的异常组件显示在低温下可见的SdH振荡。\textcolor{black}{The effect is shown to result from the modulation of the next-nearest neighbour flux accumulation due to the Haldane term,}，其从朗道光谱中去除电子-空穴对称性。为了支持我们的数值研究结果，我们推导出一个长波长的描述超出了线性（“狄拉克锥”）近似。最后讨论了反向磁场作用下能谱移动与拓扑能隙和晶格带宽的关系。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall
Conductance asymmetry in proximitized magnetic topological insulator junctions with Majorana modes
本文研究了磁性拓扑绝缘体-超导体NSN结中通过Majorana态的电子输运，发现拓扑保护的Majorana模式要求接地电导相对于偏压等分点呈现反对称性。
2023-08-01 cond-mat.mes-hall
