The influence of a single defect in composite gate insulators on the performance of nanotube transistors
采用紧束缚近似下的非平衡格林函数方法计算了圆柱栅电极碳纳米管场效应晶体管（CNFET）的电流。计算结果与实验数据吻合较好。众所周知，空间辐射和核辐射会引起固体中的缺陷。用理论方法计算了长沟道p型CNFET栅氧化层中单个缺陷引起的随机电报信号（RTS）噪声幅度。我们调查的RTS噪声的幅度是如何影响的栅极绝缘体的复合结构，其中包含一个内部绝缘体的介电常数大于3.9和一个外部绝缘体的介电常数为3.9（作为二氧化硅）。结果表明，随着内栅绝缘层厚度的减小，RTS幅值明显增大。如果内绝缘体太薄，即使其介电常数大到80，由Q = +1e的电荷引起的RTS噪声的幅度在导通区域中可能达到约80%。由于碳纳米管场效应晶体管中缺陷的强烈影响，碳纳米管场效应晶体管具有用于空间辐射或核辐射探测的潜力。
2014-03-14 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Universality of electron correlations in conducting carbon nanotubes
从微观晶格模型出发，导出了任意手性导电单壁碳纳米管中相互作用电子的有效低能哈密顿量。哈密顿量的参数对手征角的依赖性很弱，这使得手征导电纳米管的低能性质具有普遍性。在自洽谐波近似下研究了半填充时最强的Mott类电子不稳定性。能隙出现在所有模式的基本激发和估计在$0.01-0.1$ eV。
1998-11-10 cond-mat.mes-hall
Localized Triggering of the Insulator-Metal Transition in VO2 using a Single Carbon Nanotube
二氧化钒（VO 2）具有丰富的物理性质和潜在的应用价值，在室温附近发生了显著的绝缘体-金属转变（IMT）。过渡机制仍然存在很大争议，在纳米尺度上对IMT知之甚少。为了阐明这个问题，我们在这里使用~1 nm宽的碳纳米管（CNT）加热器来触发VO 2中的IMT。单个金属CNT以小于没有CNT的控制器件所需的电压和功率的一半的电压和功率切换相邻的VO 2，在300 nm器件长度下切换功率低至~85 $μW$。我们还获得了潜在的和温度的设备在操作过程中使用开尔文探针显微镜（KPM）和扫描热显微镜（SThM）的地图。比较这些与三维热模拟，我们发现，由CNT的VO 2的局部加热中起着关键作用的IMT。这些结果证明了使用纳米级加热器在VO 2中触发IMT的能力，并突出了热工程对改善器件行为的重要性。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Binding and spontaneous condensation of excitons in narrow-gap carbon nanotubes
Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia（摩德纳与雷焦艾米利亚大学）；CNR-NANO（意大利国家研究委员会纳米研究所）
研究超净、未掺杂碳纳米管绝缘性及残余能隙的多体起源，通过增强双带模型推导激子束缚能标度律并计算输运能隙，揭示激子长度尺度与激子相稳定性的联系。
2026-07-14 cond-mat.mes-hall
Relation between dispersion lines and conductance of telescoped armchair double-wall nanotubes analyzed using perturbation formulas and first-principles calculations
用第一性原理计算（SIESTA）定义的哈密顿量计算了伸缩扶手椅型纳米管的Landauer电导公式。在本文中，将内管从外管部分地抽出被称为“伸缩”。它显示了叠加在缓慢振荡上的快速振荡，作为离散重叠长度$(L-1/2)a$的函数，其中整数变量$L$和晶格常数$a$。将层间哈密顿量视为微扰，得到了慢振荡振幅的近似公式为$|A|^2/(|A|^2+\varepsilon^2)$，其中$A$为有效层间相互作用，$\varepsilon$为无层间相互作用时的带裂.近似公式与色散线的无量纲数有关。
2012-10-18 cond-mat.mes-hall
Tuning Charge Density Wave in the Transition from Magnetically Frustrated Conductor to Ferrimagnetic Insulator in Carbon Nanowire within Boron Nitride Nanotube
本研究发现锯齿形氮化硼纳米管中封装的线性碳链在打破对称性后，可在亚铁磁性与磁阻挫竞争下形成CDW态，通过蒙特卡洛模型确定最佳长度，较短结构呈现长程CDW且280K下亚铁磁稳定，为量子开关提供新可能。
2025-04-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin Pumping into Carbon Nanotubes
本文理论研究了从铁磁绝缘体到碳纳米管的自旋泵浦，利用玻色化方法推导出可测的吉尔伯特阻尼，揭示其温度依赖性与Luttinger液体特征及自旋扇区参数的敏感性。
2023-10-28 cond-mat.mes-hall
Peierls-type metal-insulator transition in carbon nanostructures
我们报道了在ZSM-5沸石的孔网络内部通过化学气相沉积形成的碳纳米结构中观察到的Peierls型金属-绝缘体转变。这种纳米碳@ZSM-5的拉曼光谱表明可以构成碳网络片段的（3，0）碳纳米管的径向呼吸模式（RBM）的明显特征。多个几微米大小的纳米碳@ZSM-5晶体上的电传输测量显示金属温度的电阻依赖性下降到30 K，在这一点上的电阻表现出急剧的上升，伴随着开放的quasigap在费米能级所示的微分电阻测量。进一步的霍尔测量得到了载流子的符号及其密度。后者表现出良好的一致性与quasigap数据。我们采用第一性原理计算来验证在（3，0）碳纳米管中确实可以存在声子模的软化。
2020-08-24 cond-mat.mes-hall
Boron nanotube structure explored by evolutionary computations
在这项工作中，我们探索了单壁硼纳米管的结构与大直径（约21纳米）和广泛的表面原子密度。计算是使用进化的方法结合最近邻模型哈密顿。对于最稳定的纳米管，5-配位硼原子的数量约为形成纳米管的原子总数的$63\%$，而约$11\%$为硼空位。对于小于约0.22的空穴密度，硼纳米管表现出随机分布的六边形空穴，并且比平坦条纹结构和准平坦B $_{36}$簇更稳定。对于较大的空穴密度（$> 0.22$），硼纳米管类似于多孔管状结构，其空穴尺寸取决于硼原子的表面密度。
2022-12-03 cond-mat.mes-hall
Influence of chirality on the electron transmission through step-like potential in zigzag, armchair, and (2m,m) carbon nanotubes
我们利用紧束缚Hückel型哈密顿量的薛定谔方程的解析解，得到了无限长非手性和手性$(2m,m)$碳纳米管的单电子光谱和本征态.借助匹配的波函数的区域之间的接口，其中电子具有不同的网站的能量，我们发现和比较的传输系数的锯齿形，扶手椅和手性纳米管受到的作用下的阶梯状电位。纳米管的能带结构和传输系数的能量依赖性之间的对应关系被证明。结果表明，具有中等手性角的$(2m,m)$纳米管与非手性扶手椅型和锯齿型纳米管相比具有中等的输运性质。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall
Perturbation calculations on interlayer transmission rates from symmetric to antisymmetric channels in parallel armchair nanotube junctions
采用$π$轨道紧键模型对两个平行扶手椅型纳米管部分重叠的情况进行了理论研究。考虑层间哈密顿量的微扰，我们得到的层间传输率$T_{σ',σ}$从通道$σ$到$σ'$的所有四个组合$(σ',σ)=(\pm,\pm)$和$(\pm,\mp)$，其中后缀$+$和$-$分别表示对称和反对称的通道，相对于每个管的镜像平面。Landauer公式电导等于它们的总和，单位为$2e^2/h$。通过微扰计算，将层间哈密顿量转化为参数$w_{σ',σ}$，并由参数$w_{σ',σ}$确定了$T_{σ',σ}$的解析表达式。通过与精确数值结果的比较，讨论了解析公式的适用范围。在套叠同轴触头中，非对角部分$T_{-,+}+T_{+,-}$与对角部分$T_{+,+}+T_{-,-}$相比非常小。另一方面，在侧接触中，非对角部分在电导的零能量峰中比对角部分更显著。
2019-04-11 cond-mat.mes-hall
Electronic Properties of Armchair Carbon Nanotubes : Bosonization Approach
从微观晶格模型出发，考虑长程库仑相互作用，导出了扶手椅型碳纳米管在半填充和远离半填充时的相哈密顿量。我们用重整化群方法研究了系统的低能性质。在半填充时，基态是一个具有自旋能隙的莫特绝缘体，其中形成了不同原子亚晶格上电子的束缚态。从最近的结果的差异[物理。79，5082（1997）]的半填充被澄清。
1998-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological classification of k.p Hamiltonians for Chern insulators
我们证明了存在两个不同的拓扑类的低能量k.p哈密顿陈绝缘体。使用范例的单谷两带模型的例子，我们表明，k.p哈密顿，我们称本地有一个拓扑不变量，精确地对应于霍尔电导率和线性分散的手征midgap边缘状态的扩展点。非局部k.p哈密顿算子的拓扑不变量是系统霍尔电导率的两倍。这一类的特点是由一个非本地散装边缘对应midgap边缘状态出现远离高对称性k.p膨胀点。
2015-03-25 cond-mat.mes-hall
Entanglement Chern number for three-dimensional topological insulators: Characterization by Weyl points of entanglement Hamiltonians
我们提出用纠缠哈密顿量的陈数来刻画三维拓扑绝缘体。这里我们采用系统的广义自旋配分，它提取了多体基态上下自旋之间的量子纠缠。在三维空间中，拓扑绝缘体的相位可以用截面纠缠陈氏数来描述，这是布里渊区中周期平面的纠缠陈氏数。节纠缠陈数作为定义在时间反演不变平面上的$Z_2$不变量的插值。我们发现，截面纠缠Chern数的变化保护了纠缠哈密顿量的Weyl点，而Weyl点个数的奇偶性区分了强拓扑绝缘体相和弱拓扑绝缘体相.
2017-10-24 cond-mat.mes-hall
Spin current generation and control in carbon nanotubes by combining rotation and magnetic field
研究了在均匀磁场作用下，旋转碳纳米管中弹道电子的量子动力学行为。当电场平行于纳米管轴时，旋转诱导的电场产生自旋-轨道相互作用，该相互作用与动力学、惯性和塞曼项一起构成系统的薛定谔-泡利哈密顿量。这个哈密顿量的完全对角化产生的本征态和本征能量导致的电荷和自旋电流的计算。我们的主要结果是证明，通过适当地结合所施加的磁场强度和旋转速度，可以调整一个电流为零，同时保持另一个有限的，从而产生一个自旋电流发生器。
2020-01-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effective Hamiltonian and dynamics of edge states in two-dimensional topological insulators under magnetic fields
磁场在二维拓扑绝缘体的边缘态谱中打开了一个间隙，从而破坏了对这些状态的反向散射保护。为了将这种能隙的性质与系统的参数联系起来，并为了研究在非均匀势存在下边缘态电子的动力学，发展了有效哈密顿理论。利用这一解析理论，考虑了边态电子通过势阶和势垒的传输问题以及在恒定电场中运动的量子力学问题。讨论了磁场对基于碲化汞量子阱的二维拓扑绝缘体电阻的影响，并与实验数据进行了比较。
2015-05-22 cond-mat.mes-hall
Tight binding approximation for bilayer graphene and nanotube structures: from commensurability to incommensurability between the layers
一维和二维双层系统是超可调量子材料的例子，被认为是新一代电子和光子器件的基础。在这里，我们发展了一个一般的电子能带结构的理论，这种相称和不相称的双层碳结构内的紧束缚近似。为了模拟对称扭曲双层石墨烯（TBLG）的能带结构，我们应用经典的带折叠理论。后者引导我们在移位Bloch波函数（SBWF）的基础上构造TBLG哈密顿量，与通常的Bloch函数相比，SBWF使波矢量q移位一组矢量Q_i。所考虑的哈密尔顿算子的维数等于4T，其中因子T是落入任何层的原始第一布里渊区中的折叠倒易空间的顶点Q_i的数量。我们提出并讨论了一种方法来选择一个减少的SBWFs构建有效的哈密顿量，正确地描述了低能量谱的相称TBLG。讨论了扭曲角减小时低能带的平坦化。正如我们所示，这个频谱的结果从折叠色散曲线的最低能量模式之间的相互作用。用类似的方法构造了计算无公度TBLG和双壁碳纳米管低能能带结构的有效哈密顿量。为了测试所开发的理论，我们计算了29个DWCNTs中的105个管内光跃迁的能量，并将其与先前发表的新实验数据进行了比较。我们还应用该理论计算了最近发现的管间跃迁的能量。几何条件允许这种类型的过渡进行了讨论。我们发现，这些转变发生在DWCNTs层具有密切的手性角和相同的手。
2022-06-20 cond-mat.mes-hall
Finite size effects on hinge states in three-dimensional second-order topological insulators
研究了具有四重旋转对称性和时间反演对称性的三维二阶拓扑绝缘体的有限尺寸效应。从三维二阶拓扑绝缘体的有效哈密顿量出发，用微扰方法导出了四个二维带隙表面态的有效哈密顿量.然后，在相邻表面上的有效哈密顿量的质量项的符号交替导致铰链状态。此外，在二维表面态有效哈密顿量的基础上，我们得到了半无限边界条件下一维无带隙铰链态的有效哈密顿量及其波函数。特别地，我们发现同一表面两侧的铰链态可以耦合产生有限的能隙。
2022-12-24 cond-mat.mes-hall
Statistical mechanics of DNA-nanotube adsorption
碳纳米管（CNT）的多环芳香族表面元素与脱氧核糖核酸（DNA）的芳香族核苷酸之间的吸引导致两者之间的可逆吸附（物理吸附），这是与杂交相关的现象。我们提出了一个哈密顿制剂的拉链模型，占DNA-CNT相互作用，并允许处理的实验数据，这已经等待了十年的可用理论。
2020-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Electrical control of the metal-insulator transition in a one dimensional device
Laboratoire de Physique de l’École normale supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室，ENS，PSL大学，CNRS，索邦大学，巴黎西岱大学）；Laboratoire de Physique et d’Étude des Matériaux, ESPCI Paris, PSL University, CNRS, Sorbonne Université（材料与物理研究实验室，ESPCI巴黎，PSL大学，CNRS，索邦大学）；C12 Quantum Electronics（C12量子电子）
研究通过空间调制悬浮碳纳米管局部电势，利用与凝聚态系统类比展示大能隙，该能隙均匀且可在约两个数量级内调节，能使电子系统在低温下从绝缘态变近金属态，为量子器件控制纳米尺度低能谱提供新方式。
2026-07-28 cond-mat.mes-hall
Transport in Carbon Nanotubes: 2LSU(2) regime reveals subtle competition between Kondo and Intermediate Valence states
在这项工作中，我们使用三种不同的数值技术来研究一个系统的电荷输运性质的两个能级SU（2）（2LSU 2）制度，获得从SU（4）模型哈密顿量通过引入轨道混合的退化轨道通过耦合到铅。SU（4）近藤物理在碳纳米管量子点中得到了实验观察和详细研究。采用两个分子轨道的基础上，哈密顿量被重铸成一种形式，其中一个分子轨道从电荷库中分离出来，但仍然与另一个分子轨道相互作用。这个基变换清楚地解释了当系统从SU（4）态过渡到2LSU 2态时，电荷输运是如何从双通道过渡到单通道的。这些分子轨道的电荷占有显示门电位依赖的占有振荡，产生从近藤和中间价态之间的竞争。对于门电位的特定值，近藤或中间价态是否更有利的确定通过能量标度$T_0$的定义来评估，该能量标度通过DMRG计算。我们推测，$T_0$的计算可能会提供一个有用的工具来分析在许多其他系统中的相关电荷输运的实验。为此，目前的工作正在进行中，以提高其DRMG计算的数值精度，并探索不同的定义。
2010-10-08 cond-mat.mes-hall
Majorana quasiparticles in semiconducting carbon nanotubes
工程有效的p波超导体托管马约拉纳准粒子（MQPs）是现在特别感兴趣的，也鉴于可能利用MQPs的容错拓扑量子计算。在准一维系统中，横模之间的耦合显著缩小了拓扑超导性的参数空间。再加上在实验可行的条件下实现拓扑相的要求，这在实践中强烈限制了可以托管MQPs的系统的选择。在这里，我们证明，半导体碳纳米管（CNT）在接近的超导体，如剥离的NbSe $_2$，满足这些需求。通过精确的数值紧束缚计算，在真实空间中，我们显示了本地化的零能量状态的出现在CNT两端的临界值以上的所施加的磁场。知道微观波函数，我们毫不含糊地证明了马约拉纳性质的局域化状态。采用精确的解析模型哈密顿量计算了拓扑相图。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall
Floquet engineering of Dirac cones on the surface of a topological insulator
我们建议Floquet工程师狄拉克锥表面的三维拓扑绝缘体。我们发现，一个大的可调谐性的费米速度可以实现作为一个功能的偏振，方向和振幅的驱动场。利用这种外部控制，准能谱中的狄拉克锥可以变成椭圆形或有质量的，这与实验证据是一致的。这些结果有助于我们理解拓扑绝缘体中表面态和外部交流驱动场的相互作用。在我们的工作中，我们使用的三维系统，而不是有效的表面哈密顿，这通常被认为是在文献中的完整的哈密顿量。我们的研究结果表明，狄拉克锥在quasienergy频谱仍然强大，即使在体状态的存在下，因此，他们验证了使用有效表面哈密顿量探索Floquet驱动的拓扑边界的属性。此外，我们的模型允许我们引入新的面外场的配置，这不能占有效表面哈密顿量。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall
Edge states of a three-dimensional topological insulator
我们使用三维拓扑绝缘体如$\rm Bi_2 Se_3$的体哈密顿量来研究出现在其各个表面上以及沿着两个表面之间的边缘的状态。我们使用的分析方法的基础上的表面哈密顿（这是来自散装哈密顿）和数值方法的基础上的晶格离散的散装哈密顿。我们发现，沿边缘的潜在的应用程序可以引起本地化在该边缘的状态。这些状态具有不寻常的能量-动量色散，可以通过沿边缘施加势来控制;特别是，这些状态的速度可以调整为零。作为边缘电位的函数，跨边缘的散射进行了研究。我们证明了在特定方向上的磁场也可以在某些边缘产生零能态。我们指出可能的实验方法寻找各种边缘状态。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall
Higher-Order Topological Insulator on a Martini Lattice and Its Square Root Descendant
平方根拓扑绝缘体的概念最近被推广到高阶拓扑绝缘体。在二维平方根高阶拓扑绝缘体中，带隙角态的出现继承自高阶拓扑的平方哈密顿量。在本文中，我们提出的马提尼晶格模型作为一个具体的例子，高阶拓扑绝缘体。此外，我们还提出了一种基于martini模型的平方根高阶拓扑绝缘体。具体地说，我们提出的蜂窝晶格模型与双位装饰，其平方哈密顿量由两个马提尼晶格模型，实现了平方根高阶拓扑绝缘体。我们表明，对于这两种模型，在间隙角态出现在有限的能量，它们是由非平凡的散装$\mathbb{Z}_3$拓扑不变量。
2023-02-22 cond-mat.mes-hall
Electric Circuit Simulation of Floquet Topological Insulators
本文提出用LC电路在傅里叶空间模拟时间周期紧束缚哈密顿量，将Floquet维度映射为额外空间维度，并通过两点阻抗测量探测拓扑边缘态，为电路平台探索和调控Floquet拓扑相提供了新方法。
2023-08-18 cond-mat.mes-hall
Topological superconductivity in carbon nanotubes with a small magnetic flux
我们发现，一维拓扑超导体可以实现在碳纳米管，使用一个相对较小的磁场。我们的分析依赖于纳米管的固有曲率增强的自旋轨道耦合，以及通过纳米管的磁通量的轨道效应。调整实验参数，我们表明，半金属态可能会导致在纳米管。将系统耦合到具有可观的自旋三重态分量的伊辛超导体，然后可以驱动纳米管进入拓扑超导相。建议的计划是通过实空间紧束缚模拟，伴随着一个有效的连续低能量理论，这使我们能够获得一些洞察力的作用，不同的条款在哈密顿量。我们计算的拓扑相图，并确定存在本地化的马约拉纳零模式的边缘附近。此外，我们发现，在没有磁场的情况下，存在一个制度，其中足够强的强相互作用驱动系统进入时间反演不变的拓扑超导相。
2020-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Acoustic square-root topological insulators
平方根拓扑态是一种新的拓扑相，它的拓扑性质继承自哈密顿量的平方。通过在声学Su-Schrieffer-Heeger模型和蜂窝晶格中的连接管上添加空腔，分别在声子晶体中实现了一阶和二阶平方根拓扑绝缘体.由于平方根过程，平方哈密顿量的体隙加倍。在两个体隙中，平方根拓扑绝缘体具有多个局域模式，即，我们的计算和实验观测都证实了这一点。我们进一步提出了一个二阶平方根拓扑半金属通过堆叠的装饰蜂窝晶格的三维。
2020-08-11 cond-mat.mes-hall
Linearity of the edge states energy spectrum in the 2D topological insulator
拓扑绝缘体边缘态谱的线性对各种输运现象起着至关重要的作用。以往的研究发现，这种线性存在于光谱交叉点附近，但没有确定这种线性有多完美。本研究的目的是回答这个问题，在各种边缘状态模型。我们研究了零边界条件下Dirac哈密顿量的Volkov和Pankratov（VP）模型[1]和Bernevig，Hughes和Zhang（BHZ）哈密顿量的[2，3]（BHZ 1）模型[4]。结果发现，这两个模型产生理想的线性边缘状态。在BHZ 1模型中，线性度一直保持到对应于边缘谱与2D态边界相切的谱终点。相比之下，[5]（BHZ 2）中具有BHZ哈密顿量的混合边界条件的模型和[4]中的2D紧束缚（TB）模型产生弱非线性。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall
Systematic Construction of tight-binding Hamiltonians for Topological Insulators and Superconductors
近年来的一个引人注目的发现是，存在着各种各样的拓扑绝缘体和超导体，它们根据系统的对称性和维数具有周期表的特征。为了物理上实现这些特殊的相位并研究它们的性质，一个关键的步骤是构造实验相关的哈密顿来支持这些拓扑相位。本文提出了一种基于四元数代数的方法来构造周期表中所有具有任意整数拓扑不变量的三维拓扑相的紧束缚哈密顿量，其中包括自旋单重态和自旋三重态拓扑超导体、霍普夫和手征拓扑绝缘体。对于每一类，我们通过几何分析和数值模拟计算相应的拓扑不变量。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quench Dynamics of Edge States in 2-D Topological Insulator Ribbons
研究了带状几何中二维BHZ哈密顿量在突然猝灭到分离拓扑绝缘体相和平凡绝缘体相的量子临界点后的边缘态动力学.有效边缘态哈密顿量是一组解耦的类量子位二能级系统，它们在猝灭后耦合到体态。我们注意到一个明显的崩溃和复苏的低能量边缘状态说明两个边缘之间的振荡状态的Loschirst回声。我们还观察到类似的崩溃和复苏的自旋霍尔电流进行这些边缘状态，导致其时间平均值的持久性。
2013-04-08 cond-mat.mes-hall
Relativistic k.p Hamiltonians for centrosymmetric topological insulators from ab initio wave functions
我们提出了一种方法来微观推导出一个小尺寸的k $\cdot$ p哈密顿量的物理选择的从头算旋量波函数的希尔伯特空间。不施加任何互补的对称性约束，我们的形式主义同样对待三维和二维系统，同时产生的哈密顿参数和真正的$\mathbb{Z}_2$拓扑不变。我们考虑Bi $_{2}$ Se $_{3}$、Bi $_{2}$ Te $_{3}$和Sb $_{2}$ Te $_{3}$的体晶和薄膜。结果表明，有效的连续k $\cdot$ p模型在开边界条件下往往不能正确地预测薄膜的拓扑特征。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of superconducting fluctuations in the thinest carbon nanotubes
推导了嵌入介质中的最细锯齿形碳纳米管的低能电子哈密顿量，并讨论了其相图。考虑了该体系特有的多能带结构和电子-电子相互作用的微观形式。带间的排斥作用，这几乎是未屏蔽的，导致延迟的带内电子之间的吸引力，可以稳定的库珀对。对于介电常数为$ε_d\sim 2-4$的基质，理论预测超导涨落会发展，这与实验结果一致。对于$ε_d \gtrsim 8$，密度波波动应被放大。在两相之间，有一个金属态，其中所有的双粒子波动都被抑制。
2002-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Tunneling Hamiltonian description of the atomic-scale 0-pi transition in superconductor/ferromagnetic-insulator junctions
我们展示了约瑟夫森输运通过铁磁绝缘体（FIs）的微扰理论。最近我们通过数值计算发现在这种结中出现了原子尺度的0-π跃迁。为了探讨这种反常跃迁的机制，我们用隧道哈密顿理论对约瑟夫森电流进行了解析计算，发现FI势垒中自旋相关的π相移给出了原子尺度的0-π跃迁。
2011-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Commuting-projector Hamiltonians for 2D topological insulators: edge physics and many-body invariants
受最近构造的二维（2D）时间反演不变拓扑超导体的投影哈密顿量的启发[Wang等人，Phys. Rev. B 98，094502（2018）]，我们引入了一个描述相互作用但精确可解的2D拓扑绝缘体的投影模型。我们明确地表明，我们的模型的带隙和无隙的边界是一致的带理论，弱相互作用的拓扑绝缘体。有趣的是，在某些晶格上，我们的时间反演对称模型也享有$\mathcal{CP}$对称性，从而直观地解释了$\mathcal{CP}$对称的拓扑绝缘体的体积不变量放在克莱因瓶系统。我们还简要地讨论了如何这些多体不变量可能能够表征模型与时间反演对称性。
2019-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
A programmable $k\cdot p$ Hamiltonian method and application to magnetic topological insulator MnBi$_2$Te$_4$
在能带理论中，第一性原理计算、紧束缚方法和有效$k\cdot p$模型通常被用来研究凝聚态物质的电子结构。有效的$k\cdot p$模型具有紧凑的形式和清晰的物理图像，并且第一性原理计算可以给出更精确的结果。目前，将$k\cdot p$模型与第一性原理计算相结合来探索拓扑材料已得到广泛的认可。然而，传统的方法来推导$k\cdot p$哈密顿量是复杂的和耗时的手工。在这项工作中，我们独立开发了一个可编程的算法来构建有效的$k\cdot p$哈密顿。该方法以对称性和轨道为输入信息，生成一维、二维和三维$k\cdot p$哈密顿量，其源代码可直接在线下载.最后，我们还展示了其在MnBi $_2$ Te $_4$族磁性拓扑材料中的应用。
2021-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Model Hamiltonian for Altermagnetic Topological Insulators
Universidad del Norte（北大学）；Departamento de Física y Geociencias, Universidad del Norte（北大学物理与地球科学系）；Departamento de Matemáticas y Estadística, Universidad del Norte（北大学数学与统计系）
本研究提出了一种交替磁性拓扑绝缘体的哈密顿量模型，通过结合旋转对称性和时间反演对称性，揭示了自旋陈数在拓扑相变中的作用，并为无净磁化的自旋电子拓扑系统提供了理论框架。
2025-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional $2^n$-root topological insulators and superconductors
平方根拓扑是最近出现的一个子领域，描述了一类绝缘体和超导体，其拓扑性质只有在将它们的哈密顿量平方时才能揭示，即，起始平方根模型的有限能量边缘状态从平方模型中存在的已知拓扑绝缘体/超导体的零能量边缘状态继承它们的拓扑特征。专注于一维模型，我们展示了这个概念如何可以推广到$2^n$ -根拓扑绝缘体和超导体，与$n$任何正整数，其规则的建设系统化在这里。借用图论，我们引入了$2^n$ -根拓扑绝缘体/超导体的树形结构的概念，其通过一系列平方操作随后是恒定的能量转移，将任何$n$的起始模型的哈密顿量连接到已知的拓扑绝缘体/超导体的哈密顿量，确定为其拓扑特征的来源。我们的工作铺平了道路的$2^n$ -根拓扑结构的扩展到高维系统。
2021-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Localization properties of Chern insulators
本文研究了任意维任意带数的陈氏绝缘体中等时电子格林函数的局域化性质。我们证明了，如果哈密顿量是有限范围和量子霍尔响应是非零的格林函数不能超指数衰减。对于一般的带哈密顿量（可能是无限程），我们证明了格林函数不能有限程，如果量子霍尔响应是非零的。证明使用代数几何的方法。
2018-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The $Z_2$ Classification of Dimensional Reduced Hopf Insulators
霍普夫绝缘体的特征是一个拓扑不变量，称为霍普夫指数，它将映射从三球分类到两球，而不是陈数或陈宇称。与拓扑绝缘体不同，霍普夫绝缘体不受任何对称性的保护。通过降维，我们证明了对于Chern数为零的2D哈密顿量，存在一种新的$\mathbb{Z}_2$指标.构造了具有该非平凡$\mathbb{Z}_2$指标的具体模型哈密顿量。我们还数值计算了这种维数约化的Hopf绝缘体的拓扑保护边模，并表明它们与$\mathbb{Z}_2$分类是一致的。
2014-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Square-root higher-order topological insulator on a decorated honeycomb lattice
平方根拓扑绝缘体是最近提出的有趣的拓扑绝缘体，其中布洛赫波函数的拓扑非平凡性质继承自汉密尔顿量的平方。在本文中，我们提出高阶拓扑绝缘体也可以有它们的平方根后代，我们称之为平方根高阶拓扑绝缘体。在那里，间隙角态的出现是继承自具有高阶拓扑的平方哈密顿量。作为这样的系统的一个例子，我们研究紧束缚模型的装饰蜂窝晶格，其平方哈密顿量包括呼吸kagome晶格模型，一个著名的例子，高阶拓扑绝缘体。我们发现，在有限的能量，这与非平凡的体极化的间隙角态出现。我们进一步证明了角态的存在导致了特征的单粒子动力学，即初始态定域在角处，粒子即使在很长时间后仍停留在角处.这种特征动力学可以在实验上在光子晶体中检测到。
2022-03-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Josephson and proximity effects on the surface of a topological insulator
我们研究了超导体和铁磁体沉积在拓扑绝缘体表面上的约瑟夫森效应和邻近效应。超导区域由传统的BCS哈密顿量描述，而不是超导狄拉克哈密顿量。假设连接接口是脏的。我们得到了拓扑绝缘体上的约瑟夫森电流和邻近诱导反常格林函数的解析表达式。讨论了约瑟夫森效应与结长、温度、化学势和磁化强度的关系。它还表明，邻近诱导的配对的拓扑绝缘体的表面上，包括偶数和奇数频率的三重态配对以及传统的s波之一。
2012-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Low-Energy Effective Hamiltonian for Giant-Gap Quantum Spin Hall Insulators in Honeycomb X-Hydride/Halide (X=N-Bi) Monolayers
利用紧束缚方法结合第一性原理计算，系统地推导了二维氢化和卤化V族单分子膜的低能有效Hilbert子空间和自旋轨道耦合哈密顿量.这些材料被认为是巨隙量子自旋霍尔绝缘体，具有由狄拉克点处的自旋轨道耦合打开的记录巨大的体带隙，例如，在Bi \textit{X}（\textit{X} = H、F、Cl和Br）单层中为0.74至1.08 eV。我们发现低能Hilbert子空间主要由V族元素的$p_{x}$和$p_{y}$轨道组成，巨大的一阶有效内禀自旋轨道耦合来自于在位自旋轨道相互作用.这些特征与IV族单分子膜如石墨烯和硅烯的特征截然不同。其中，相关轨道是$p_z$，有效的内禀自旋轨道耦合来自次近邻自旋轨道相互作用过程。这些系统代表了第一个真正的二维蜂窝晶格材料，其中低能物理与$p_{x}$和$p_{y}$轨道相关联。一个自旋晶格哈密顿量与现场自旋轨道耦合项，这可能有助于进一步研究这些有趣的拓扑材料。
2014-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Insulator-metal transition in biased finite polyyne systems
本文提出了一种研究强耦合电子-声子系统中电子输运的方法，并将其应用于通过金属金引线偏置的聚炔链模型。本文在变分形式的一般框架下导出了一个定态非平衡极化子理论。如果器件中的电子-声子相互作用可以近似为一个有效的单粒子电子哈密顿量，我们提出的数值方法可以很容易地应用。使用这种方法，我们预测，有限的聚炔链应该表现出绝缘体-金属转变驱动的非平衡充电，抑制Peierls不稳定性表征的平衡态。
2009-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of topological links associated with Hopf insulators in a solid-state quantum simulator
霍普夫绝缘体是一种有趣的三维拓扑绝缘体，它具有整数拓扑不变量。它们起源于霍普夫纤维化的数学理论，集中体现了纽结理论和物质拓扑相之间的深刻联系，这使它们区别于其他类别的拓扑绝缘体。在这里，我们实现了一个模型的哈密顿量的Hopf绝缘体在固态量子模拟器和报告的第一个实验观察其拓扑性质，包括迷人的拓扑链接与Hopf纤维化和整数值拓扑不变量从直接层析测量。我们在量子模拟器中观察到的拓扑链接和霍普夫纤维化为在实验中探测霍普夫绝缘体的丰富拓扑性质打开了大门。这种量子模拟和探测方法也适用于其他复杂三维拓扑模型哈密顿量的研究。
2017-05-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Systematic construction of square-root topological insulators and superconductors
本文提出了一种基于图论构造描述原哈密顿量$H_{\text{original}}$平方根的哈密顿量$H_{\text{root}}$的一般方案。在$H_{\text{original}}$的原图的剖分图上定义了平方根哈密尔顿算子，其中剖分图是在原图的每条链路上放置一个顶点而得到的.当$H_{\text{original}}$描述一个拓扑系统时，在$H_{\text{root}}$的能谱中会出现非零能量的隙内边缘态，这是$H_{\text{original}}$中零能量拓扑边缘态的固有性质.在这种情况下，$H_{\text{root}}$描述平方根拓扑绝缘体或超导体。典型的例子是Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型的平方根，Kitaev拓扑超导体模型和Haldinger模型。我们的方案也适用于非厄米拓扑系统，在那里我们研究了一个非互易非厄米SSH模型的例子。
2020-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Strictly local tensor networks for short-range topological insulators
尽管使用张量网络成功地描述了一系列量子多体态，但有一个不可行的定理排除了严格的局部张量网络作为具有短程（包括指数衰减）耦合的带隙父哈密顿的拓扑非平凡基态。在这项工作中，我们表明，对于自由费米子，严格的本地张量网络可以描述非零温度平均值与指数衰减耦合带隙哈密顿。在这个意义上，父哈密尔顿算子可以针对任何维度构造，并且由于其拓扑结构而没有任何障碍。相反，我们还表明，热平均相对于有间隙的，严格的短程自由费米子哈密顿可以计算张量网络的链接随距离呈指数衰减。我们还描述了这样的张量网络，导致一个控制近似的精确平均值的相关热平均序列的截断重建计划。我们说明了我们的计划在二维Halfton蜂窝模型考虑拓扑和非拓扑相位。
2019-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The classification of surface states of topological insulators and superconductors with magnetic point group symmetry
我们提出了详尽的分类的表面态的拓扑绝缘体和超导体的晶体磁点群对称性保护在三维空间。最近，Cornfeld和Chapman [Phys. Rev. B { \bf 99}，075105（2019）]指出，具有点群对称性的Dirac哈密顿量的质量项的拓扑分类被改写为Clifford代数的扩张问题，并且我们广泛地使用他们的结果。通过比较有无质量刺猬势的两类Dirac哈密顿量，建立了不可约特征标公式，用以判断整个$K$ -群中哪类哈密顿量在三维空间中属于四阶拓扑相，这相当于原子绝缘体，原子绝缘体由定域在点群中心的原子组成.
2022-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con math-ph
No-go theorem for topological insulators and sure-fire recipe for Chern insulators
对于任何对称磁空间群$G$，证明了第一陈数为零的拓扑带绝缘体不可能有一个由单一的能量隔离带组成的基态。这种不可行的说法意味着，如果基态对平凡能带的增加是稳定的，那么这种拓扑绝缘体的紧束缚哈密顿量的最小维数是4，如果基态是不稳定的，那么紧束缚哈密顿量的最小维数是3。一个万无一失的配方提供了设计陈和不稳定的拓扑绝缘体的模型，通过分裂基本能带表示，这个配方，结合最近建造的毕尔巴鄂表等表示，可以系统化的拓扑材料的质量鉴定。所有的结果都来自我们的定理，该定理适用于$G$对称薛定谔型或紧束缚哈密顿量的任何单个孤立能带：对于这样的能带，拓扑平凡等价于$G$的能带表示。
2018-04-11 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Algebraic equivalence between certain models for superfluid--insulator transition
提出了代数压缩的方法来实现模型之间的映射。这种变换收缩了作为哈密顿量基础的自由度的代数。各向异性$XXZ$海森堡模型、量子相位模型和玻色哈伯德模型之间的严格映射被建立为作为$XXZ$海森堡模型动力学基础的代数$u(2)$的压缩。
2000-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech hep-th
On the C*-algebraic approach to topological phases for insulators
绝缘体的拓扑相的概念是基于哈密顿之间的同伦概念。因此，它取决于选择一个拓扑空间的哈密顿属于。我们主张这个空间应该是观测量的$C^*$ -代数。我们与绝缘体的对称性，可观察到的代数和分类的拓扑相位使用范代尔的制定$K$理论的分级真实结构。这是相关的，但不完全相同的Thiang最近的方法来分类拓扑相位的$K$ -集团在Karoubi的制定。
2017-02-17 cond-mat.mes-hall math-ph math.KT
Floquet insulators and lattice fermions
本文通过将(1+1)D Floquet绝缘体的能谱映射到离散时间格点费米子理论，揭示了Floquet拓扑相与费米子加倍现象之间的联系，并给出了Su-Schrieffer-Heeger模型和Wilson-Dirac理论两种具体对应形式。
2023-07-10 cond-mat.mes-hall hep-lat hep-th
Antilinear spectral symmetry and the vortex zero-modes in topological insulators and graphene
我们构造了四维Jackiw-Rossi-Dirac哈密顿量的一般推广，它保持了正负能量本征态之间的反线性反射对称性。在其他系统中，所得到的哈密顿量描述了在有限的化学势下，在外部磁场的塞曼和轨道耦合存在下，在拓扑绝缘体表面的s波超导涡旋。在这里，我们发现，只有当塞曼项是低于临界值的约束零模存在。其他物理实现有关石墨烯被认为是，和一些新的零能量波函数解析计算。
2010-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Quantum quenches in a pseudo-Hermitian Chern insulator
我们提出用量子猝灭动力学方法来揭示赝厄米陈氏绝缘体的拓扑结构。在q-变形的Pauli矩阵的基础上定义了伪Hermitian Chern绝缘体的Bloch哈密顿量，这与变形代数的表示有关。我们展示了赝厄米相的体-面对偶性，并进一步建立了静态能带拓扑和猝灭动力学之间的具体关系。结果也被推广到一个完全非平衡的情况下，postquench演变是由Floquet伪厄米哈密顿。此外，我们提出了一个可能的方案来实现看似具有挑战性的模型在双层晶格和检测的动力学与双淬火协议。
2023-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
