Is weak temperature dependence of electron dephasing possible?
发展了无序诱导双态涨落引起的电子退相的第一性原理理论。存在两种失相机制。首先，失相发生由于非弹性电子缺陷散射引起的缺陷能级之间的直接跃迁。第二种机制是由于违反时间反演对称性所造成的时间依赖性的波动的散射势。这些波动源于动态缺陷和形成热浴的传导电子之间的相互作用。对失相速率的第一贡献随着温度降低而饱和。第二个贡献不饱和，虽然它的温度依赖性相当弱，$\propto T^{1/3}$。基于实验数据的定量估计表明，这些机制可以解释在一定温度区间内退相速率的弱温度依赖性。然而，低于某一温度依赖于模型的动态缺陷的失相率迅速趋于零。与早期的研究所造成的动态缺陷的失相的关系进行了讨论。
2002-05-21 cond-mat.mes-hall
Enhanced electron dephasing in three-dimensional topological insulators
研究电子系统中的退相现象不仅对探索电子系统的基态性质具有重要意义，而且对利用量子相干性进行信息处理也具有重要意义。与传统的金属和半导体相比，目前还不清楚哪种机制是三维（3D）拓扑绝缘体（TI）中电子退相的主要原因。在这里，我们报告使用弱反局域化效应来测量高度可调的（Bi，Sb）$_2$ Te $_3$薄膜的退相速率。由于运输是不同的从体导电制度的表面占主导地位的运输，观察到的退相速率演变从线性温度依赖性的次线性幂律依赖。虽然前者与普通2D系统中常见的奈奎斯特电子-电子相互作用一致，但后者导致在低温下增强的电子退相，并且归因于3D TI中的表面态和局部电荷池之间的耦合。
2017-07-13 cond-mat.mes-hall
Hall Resistivity and Dephasing in the Quantum Hall Insulator
使用四引线Chalker-Coddington网络解决了霍尔绝缘体相位中霍尔电阻率rho（x，y）的长期问题。电子相互作用的影响是通过一个有限的退相长度。在量子相干区，我们发现rho（x，y）与纵向电阻率rho（x，x）成比例，并且它们都随退相长度呈指数发散。在欧姆极限（退相长度短于霍尔水坑的尺寸）中，rho（x，y）保持量化并且独立于rho（x，x）。这为退相过程提供了一种新的实验探针。
1998-11-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Low-Temperature Dephasing in Disordered Conductors: the Effect of ``1/f'' Fluctuations
无序导体中的电子量子效应由传导电子的退相速率控制。预计该速率将随着温度的升高而消失。我们认为非常有趣的最近报道的这种失相速率在几个系统中在非常低的温度下的表观饱和。我们表明，"标准模型“的导体与静态缺陷可以{ \em不}有这样的效果。然而，允许缺陷的某些动态可能会产生它。
1999-03-01 cond-mat.mes-hall
Transport Theory of Half-quantized Hall Conductance in a Semi-magnetic Topological Insulator
最近，在半磁性拓扑绝缘体异质结构中实验观察到半量子化霍尔电导（HQHC）平台。然而，异质结构是金属的，具有非零的纵向电导，这与通常在绝缘体中观察到量子化霍尔电导的观点相矛盾。在本工作中，我们系统地研究了具有带隙和无带隙Dirac表面的半磁性拓扑绝缘体的表面输运。特别地，我们揭示了HQHC与沿强退相金属边缘的半量子化手征电流直接相关。霍尔电导保持一个半量子化的值大的退相强度，而纵向电导随费米能量和退相强度。此外，我们还计算了电导和电阻随温度的变化关系，这与实验结果一致，不仅提供了HQHC的微观输运机制，而且对今后HQHC的研究具有指导意义.
2022-01-29 cond-mat.mes-hall
Phase Transition of Topological Index driven by Dephasing
Kavli Institute for Theoretical Physics, University of California, Santa Barbara（卡弗里理论物理研究所，加州大学圣塔芭芭拉分校）；Department of Physics, University of California, Santa Barbara（物理学系，加州大学圣塔芭芭拉分校）
本文研究退相位噪声下的拓扑绝缘体，通过二维Chern绝缘体与三维时间反演保护拓扑绝缘体等案例，证实有限退相位强度下存在拓扑指数相变，验证了拓扑绝缘体对退相位的鲁棒性。
2025-11-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Wave function multifractality and dephasing at metal-insulator and quantum Hall transitions
分析了金属-绝缘体或量子霍尔型安德森跃迁附近电子-电子短程相互作用引起的退相速率的临界行为。相应的指数表征转变宽度随温度的标度。假设没有自旋简并，临界行为可以通过在非相互作用固定点附近进行标度分析来研究，因为后者相对于相互作用是稳定的。我们结合分析处理（包括识别运营商负责退相的形式主义的非线性西格玛模型和相应的重整化组分析$2+ε$尺寸）与数值模拟的量子霍尔过渡的Chalker-Coddington网络模型。最后，我们讨论了目前的理解库仑相互作用的情况下和现有的实验数据。
2010-11-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Defect-mediated spin relaxation and dephasing in graphene
开发石墨烯用于未来器件的主要动机是其对量子自旋电子学的承诺。超精细和自旋轨道相互作用预计在单层石墨烯中可以忽略不计。另一方面，自旋输运实验表明，石墨烯的自旋弛豫比预期快了几个数量级。我们提出了一种量子干涉测量，解开石墨烯中的磁性和非磁性退相干的来源。磁缺陷被证明是自旋弛豫的主要原因，而自旋轨道相互作用是不可检测的小。
2012-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonstationary dephasing of two level systems
本文研究了由相互作用缺陷产生的非平稳1/f^μ噪声对量子二能级系统的影响。采用一个简单的唯象模型，这种噪声，我们准确地描述了相应的退相在不同的制度。这种噪声的非平稳性和显著的非高斯特征引起新的异常失相。除了依赖于历史的临界耦合强度的失相时间表现出很强的依赖于年龄的噪声和衰减的相干性不是指数。
2005-01-11 cond-mat.mes-hall
Optical transitions in two-dimensional topological insulators with point defects
拓扑绝缘体中电子态的非平凡性质不仅是表面态和边界态所固有的，而且也是结构缺陷处的束缚态所固有的。我们阐明了二维拓扑绝缘体的光学吸收谱中缺陷诱导束缚态的不寻常性质。对具有短程电位的缺陷进行了计算。我们发现，缺陷引起的外观的吸收光谱中的特定功能，这是一个固有的属性的拓扑绝缘体。它们具有两个或三个吸收峰的形式，这是由于类电子和类空穴束缚态之间的中心内跃迁。
2016-09-13 cond-mat.mes-hall
Topological defects in a double-mirror quadrupole insulator displace diverging charge
我们发现，拓扑缺陷的四极绝缘体不主机量子化的分数电荷，相反，他们的Wannier表示表明。特别是，我们测试的基础上的Wannier表示的参数缺陷和向错的电荷量子化假设。与预期相反，我们发现，局部电荷密度随距离的$\sim 1/r^2$衰减，导致发散的缺陷电荷。我们确定亚晶格对称性，而不是高阶拓扑结构的起源，以前报道的电荷量子化。
2022-07-21 cond-mat.mes-hall
Non-magnetic defects in the bulk of two-dimensional topological insulators
我们发现二维拓扑绝缘体中的非磁性缺陷对于每个自旋取向诱导两种束缚态：类电子态和类空穴态。根据缺陷势的符号，这些状态也可以是具有不同电子密度分布的两种。密度在中心具有最大值或最小值。由拓扑顺序引起的一个令人惊讶的效果是缺陷势的束缚态能量的奇异依赖性。
2014-08-12 cond-mat.mes-hall
Green's Function Method for Line Defects and Gapless Modes in Topological Insulators : Beyond Semiclassical Approach
在涉及拓扑绝缘体的异质结中出现的缺陷是控制系统的低能性质的无隙模式的来源，如Teo和Kane最近阐明的[Physical Review B82，115120（2010）]。计算与缺陷相关的拓扑不变量的标准方法是在半经典近似中处理由缺陷引起的空间不均匀性。本文利用格林函数方法，提出了一个描述三维非对称绝缘体中线缺陷的拓扑不变量的全量子公式。在全量子处理的基础上，我们证明了拓扑绝缘体-铁磁体三结系统存在非平凡拓扑不变量，而半经典近似不能描述该系统的拓扑相.此外，我们的方法使我们能够研究电子-电子相互作用和杂质散射的拓扑绝缘体的空间不均匀性，从而引起的轴子电动力学响应的影响。
2012-01-13 cond-mat.mes-hall
Defect induced negative magnetoresistance and surface state immunity in topological insulator BiSbTeSe2
拓扑绝缘体的两个显著特征是不存在背散射和存在弱反局域化。我们发现，在低于50 K的温度下，缺陷的引入导致在拓扑绝缘体BiSbTeSe 2中出现对磁电阻的负贡献。我们的分析表明，负磁电阻起源于引入无序所产生的缺陷态密度的增加，这使得表面态不受影响。我们发现随着温度的升高，负磁阻贡献的幅度减小，并且拓扑表面态对外部无序的鲁棒性增强。
2015-05-31 cond-mat.mes-hall
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
Dephasing of spin and charge interference in helical Luttinger liquids
我们考虑了一个四端Aharonov-Bohm干涉装置，它由量子自旋霍尔绝缘体的两个边缘形成，支持螺旋Luttinger液体（HLL）。我们表明，温度和偏置的干涉振荡的依赖性是链接到两个HLL之间的隧道自旋翻转的量，这是一个独特的签名的HLL。我们预测，自旋退相依赖于电子-电子（e-e）相互作用，但不同的电荷退相由于不同的主导隧穿激发。相反，在具有SU（2）不变性的自旋Luttinger液体中，尽管存在e-e相互作用，不带电的自旋激发可以携带自旋电流而不失相。
2010-10-29 cond-mat.mes-hall
Low temperature saturation of phase coherence length in topological insulators
将拓扑绝缘体实现为量子技术中的基本单元需要全面理解这些材料中控制表面载流子的失相机制，这对这些材料在需要相位相干传输的此类技术中的适用性施加了实际限制。为了研究这一点，我们已经进行了磁电阻（MR）和电导波动\（CF）在剥离和分子束外延生长的样品的测量。从MR获得的相断裂长度（$l_ϕ$）显示出低于样品依赖的特征温度的饱和，与从CF测量获得的一致。我们系统地排除了可能导致$l_ϕ$在TI背景下出现这种行为的几个因素，如有限尺寸效应、热化、自旋-轨道耦合长度、自旋翻转散射和表面-体相耦合。我们的工作表明，需要确定一种替代源的失相，占主导地位的低$T$在拓扑绝缘体，导致饱和的相位断裂长度和时间。
2019-04-17 cond-mat.mes-hall
Electrical resistance of individual defects at a topological insulator surface
三维拓扑绝缘体具有线性色散的表面态，表现为狄拉克锥。纳米尺度的传输测量提供了直接访问的狄拉克锥在真实空间中的传输特性，并允许详细调查的载流子散射。本文采用扫描隧道电位法对（Bi_（0.53）Sb_（0.47））_2Te_3拓扑绝缘体薄膜表面不同缺陷的电阻进行了分析。我们发现最大的局部电压降位于拓扑绝缘体膜中的畴边界处，其电阻率比台阶边缘的电阻率高约4倍。此外，我们解决了位于周围的样品表面的纳米级空隙的电阻率偶极子。通过电阻网络模型分析了这种缺陷对拓扑表面态电阻的影响。与其他缺陷相比，发现由空隙引起的影响很小。
2017-04-20 cond-mat.mes-hall
Giant topological magnetoelectric and optical Hall effects for topological insulator as a defect in photonic crystal
研究了由两个一维光子晶体夹持拓扑绝缘体平板作为缺陷的系统。提出了一种巨拓扑磁电效应，其特征是在光子带隙中出现两个半单位透射的共振峰和丰富的极化行为。我们还预测了一个巨大的光学霍尔效应在我们的系统中，其中传输光的横向位移可能是波长的千倍。这些效应纯粹来自于拓扑绝缘体界面处的$Θ$畴壁，并且可以容易地观察到。这些效应也可用于基本物理常数的灵敏检测。
2011-01-25 cond-mat.mes-hall
Electron scattering in a superlattice of line defects on the surface of topological insulators
采用传输矩阵方法，对具有六角弯曲效应的拓扑绝缘体表面周期线缺陷的电子散射进行了理论研究。由于动量交换作用下弯曲能线的不对称性，在两个垂直方向上研究了表面线缺陷作为结构波纹对电子传输的影响。的透射曲线和细节的共振峰，随缺陷的数量和它们的电位的强度是强烈地依赖于线缺陷延伸的方向。在低能量下，入射和反射的传播电子之间的量子干涉对透射共振起主要作用，而在高能量下，由于强烈的翘曲效应，在等能轮廓上也出现了多次散射过程。通过增加线缺陷之间的空间间隔，电导的最小值在低入射能量下保持显著高，而随着缺陷数量的增加，最小值可以在高能量下接近零。我们的研究结果表明，拓扑绝缘体表面的电位波纹可以用来控制这些材料的局部电子性质。
2020-07-25 cond-mat.mes-hall
Electronic states induced by nonmagnetic defects in two-dimensional topological insulators
我们研究了二维拓扑绝缘体中具有短程势的缺陷引起的带隙电子态，并追踪了它们随缺陷与边界距离变化的演化。发现远离边界的缺陷产生两个束缚态，与其势的符号无关。这些态被分为类电子态和类空穴态。这些状态中的每一个可以具有两种类型的电子密度的空间分布。第一类态的中心密度最大，第二类态的中心密度最小。当缺陷与边界耦合时，束缚态相应地转变为两种共振态，并呈现出边缘态的形式。在一定条件下，两个共振干涉引起的边缘状态流动周围的缺陷的连续谱嵌入的束缚态的形成。我们计算了缺陷周围流动的边缘态电子密度的空间分布，并估计了缺陷附近积累的电荷。在缺陷周围流动的边缘态电流密度场包含两个分量，一个分量在缺陷周围流动，另一个分量在缺陷周围循环。
2015-02-12 cond-mat.mes-hall
Surface states scattering from a step defect in topological insulator Bi_{2}Te_{3}
用量子力学方法研究了具有强弯曲效应的拓扑绝缘体$\mathrm{Bi}_{2}\mathrm{Te}_{3}$表面直台阶缺陷的一般散射问题。在翘曲效应大的高能量下，沿$Γ-\mathrm{M}$方向行进的台阶缺陷上的入射电子可以表现出完美的透射，而沿$Γ-\mathrm{K}$方向行进的缺陷上的入射电子具有有限的被反射的概率，并且甚至可以表现出共振全反射。在后一种情况下，传输特性对是否存在粒子-空穴对称性也非常敏感。预测的Friedel振荡和幂律衰减行为的局域态密度（LDOS）附近的缺陷是在最近的扫描隧道显微镜实验$\mathrm{Bi}_{2}\mathrm{Te}_{3}$很好的协议。表面态的高能量LDOS也显示出由竞争特征散射过程引起的多周期Friedel振荡。
2012-07-06 cond-mat.mes-hall
Surface Step Defect in 3D Topological Insulators: Electric Manipulation of Spin and Quantum Spin Hall Effect
研究了垂直磁场作用下三维拓扑绝缘体中台阶缺陷对表面态的影响。通过计算表面态的能谱，发现朗道能级（LLS）可以形成在表面的平坦区域，并且远离台阶缺陷，在台阶缺陷的侧面出现多个子带。连接到两个第零个LL的子带是自旋极化的和手性的。特别地，当电子输运沿着侧表面时，电子自旋方向可以由栅极电压任意操纵。即使电子自旋方向改变，也不会发生反射。这提供了一个迷人的途径来控制电子自旋容易和连贯。此外，对于高LL指数的子带，存在自旋动量锁定螺旋态，并出现量子自旋霍尔效应。
2018-04-05 cond-mat.mes-hall
Topological Zero-Dimensional Defect and Flux States in Three-Dimensional Insulators
在绝缘晶体中，先前已经证明，比块体少两个维度的缺陷可以束缚拓扑电子态。在这里，我们进一步扩展拓扑缺陷状态的分类，通过证明整数Burgers矢量的晶体缺陷的角落可以绑定0D高阶端（HEND）状态与异常电荷和自旋。我们证明了HEND状态是本体电子结构的内在拓扑后果，并引入了新的本体拓扑不变量，预测固态材料中的HEND位错状态。我们证明了存在一阶0D缺陷状态的PbTe单层和HEND状态的3D SnTe晶体。我们把我们的分析与绝缘晶体中的磁通量插入联系起来。我们发现，$π$通量管的反转和时间反转对称（螺旋）高阶拓扑绝缘体绑定Kramers对自旋电荷分离HEND状态，这代表了异常的表面半量子自旋霍尔态的可观察到的签名。
2022-10-06 cond-mat.mes-hall
Bound states at partial dislocation defects in multipole higher-order topological insulators
体-边界对应关系是拓扑绝缘体的一个标志，它将材料的体拓扑性质与鲁棒边界态的存在联系起来。然而，在晶体拓扑材料中，绝缘间隙中的边界态的存在并不总是必要的，因为它们可以隐藏在体能带中，被非拓扑起源的边界伪影所掩盖，或者在高阶拓扑的情况下，它们可以完全被间隙化。至关重要的是，在这样的系统中，受保护的拓扑结构和相应的对称性缺陷之间的相互作用可以提供各种各样的体探针来揭示它们的拓扑性质。例如，体晶体学缺陷（诸如向错和位错）已经被示出为在由晶体对称性保护的绝缘体中结合分数电荷和/或鲁棒的局部束缚态。最近，被称为部分位错的平移对称性的奇异缺陷被提出作为高阶拓扑的探针。然而，这是一个艰巨的任务，有实验控制的产生和探测孤立的缺陷，在固态系统，因此，它们的使用作为一个散装探针的拓扑结构面临着许多挑战。相反，在这里，我们表明，高阶拓扑结构的部分位错探针非常适合工程材料的背景。事实上，我们提出的第一个观察部分位错诱导的拓扑模式在2D和3D高阶拓扑绝缘体从基于电路的谐振器阵列。虽然旋转缺陷（向错）以前已被证明表明高阶拓扑结构，我们的工作提供了第一个实验证据，外来的平移缺陷（部分位错）是散装拓扑探针。
2021-05-03 cond-mat.mes-hall
Bulk-Defect Correspondence in Particle-Hole Symmetric Insulators and Semimetals
具有基的晶格可以容纳共享相同拓扑电荷的晶体缺陷（例如~位错的Burgers矢量$\vec b$），但是它们的核心的微观结构不同。我们证明，在绝缘体与粒子-空穴对称性和奇数轨道每个网站，微观细节极大地影响电子结构：修改可以创建或湮灭非平凡的束缚态与相关的分数电荷。我们发现，这一观察是有关的二聚链的末端模式的行为，并讨论如何在这些更复杂的情况下，从拓扑不变量预测的末端或缺陷状态。此外，使用明确的蜂窝晶格的例子，我们解释了束缚态的空缺，位错和向错是如何相互关联的，以及如何在节点半金属，如石墨烯出现类似的功能。
2013-10-28 cond-mat.mes-hall
Long-range perturbation of helical edge states by nonmagnetic defects in two-dimensional topological insulators
研究了在轴向自旋对称性破缺的一般情况下，二维拓扑绝缘体中螺旋边缘态（HESs）与量子点缺陷束缚态之间的隧道耦合所形成的电子态.结果表明，单缺陷与束缚态的耦合可以形成由束缚态和一组常规束缚态组成的复合束缚态。它们在缺陷附近的谱密度相对于束缚态的能级有共振位移。但最重要的是一个远程扰动的缺陷，这是一个云组成的两个克拉默合作伙伴的常规边缘状态周围的HESs。因此，每个复合HES包含右移动和左移动的常规HES。这种扰动的幅度与距缺陷的距离成反比地减小。在多缺陷系统中，这种微扰导致了由HESs介导的不同缺陷的束缚态之间的长程耦合，并引起了惊人的效果。我们研究了这些影响的两个缺陷系统，其中所提出的间接耦合机制导致分裂的孤立缺陷的共振，即使它们之间的距离是非常大的。结果，出现了双峰共振的不对称结构，其非常不寻常地随着缺陷之间的距离而变化。
2021-04-27 cond-mat.mes-hall
Charge noise, spin-orbit coupling, and coherence of single-spin qubits
自旋-轨道耦合在量子点量子计算架构中是普遍存在的，并且使得自旋量子比特对电荷噪声敏感。我们导出了描述自旋轨道和噪声对量子点中单自旋量子比特影响的哈密顿量。弛豫是由于噪声耦合不同的轨道水平，并占主导地位的屏蔽点附近的整个电荷缺陷。失相源于引起轨道能级之间的相对波动的噪声，并且由衬底中的屏蔽的全电荷缺陷和未屏蔽的偶极缺陷驱动。失相时间在诸如Si和GaAs的普通材料之间有很大的不同。它们可以通过增加栅极场，选择具有弱自旋轨道的材料如Si，使点更窄或使用积累点来增强。
2014-11-13 cond-mat.mes-hall
Quantum computing via defect states in two-dimensional anti-dot lattices
我们提出了一种新的结构，适用于量子计算在固态环境中：设计的缺陷态的反点晶格叠加在二维电子气在半导体异质结构。状态操纵可以通过门控制来实现。模型计算表明，制造能级结构对热退相具有鲁棒性的结构是可行的。
2005-12-14 cond-mat.mes-hall
Giant universal conductance fluctuations in the antiferromagnetic topological insulator MnBi2Te4
Leibniz Institute for Solid State and Materials Research, IFW Dresden（德累斯顿IFW固体与材料研究所）；TU Dresden（德累斯顿工业大学）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；Technical University of Dortmund（多特蒙德工业大学）；Research Center ”Future Energy Materials and Systems”（未来能源材料与系统研究中心）；Laboratoire National des Champs Magnetiques Intenses LNCMI（强磁场国家实验室）
在抗铁磁拓扑绝缘体MnBi2Te4中，发现长相位相干长度和巨幅通用电导波动，揭示了二维拓扑表面态和退相干机制。
2025-12-25 cond-mat.mes-hall
Mapping the effect of defect-induced strain disorder on the Dirac states of topological insulators
我们提供了一个详细的微观表征的影响，缺陷引起的障碍上的狄拉克频谱的三维拓扑绝缘体。通过空间分辨朗道能级光谱测量，我们揭示了狄拉克点能量以及狄拉克费米子速度的纳米尺度波动的存在，发现电子和空穴的空间变化方向相反，分别。这些结果证明了一种超出现有的基于化学势波动的情况。这些发现一致地解释了考虑缺陷引入的局部应变的微观效应，我们的模型计算表明，缺陷有效地耦合到拓扑状态，在很大的能量范围内重塑其Dirac-like色散。特别是，我们的研究结果表明，存在的微观空间变化的污点，不可避免地存在于晶体中，因为随机分布的缺陷，有效地耦合到拓扑状态，并应仔细考虑正确描述的无序的影响。
2016-09-08 cond-mat.mes-hall
Quantum to classical crossover under dephasing effects in a two-dimensional percolation model
标度理论预言在属于正交类（即具有时间反演对称性和自旋旋转对称性）的量子系统中，在$d=2$中完全局域化。在强无序极限下，电导$g$表现为具有系统尺寸$L$和局域长度$l$的$g \sim exp(-L/l)$.然而，经典系统可以总是具有金属态，其中欧姆定律在$d=2$中显示恒定的$g$。研究了一个二维量子逾渗模型中的退相效应。$g$的数值研究旨在模拟量子到经典的渗流演化。一个意想不到的金属相，其中$g$增加与$L$，产生巨大的兴趣之前，系统变得完全经典。此外，对$g$的标度图的分析表明存在金属-绝缘体交叉。
2019-03-05 cond-mat.mes-hall
Conductance suppression by nonmagnetic point defects in helical edge channels of two-dimensional topological insulators
我们研究了在二维拓扑绝缘体中，当存在能产生束缚态的临界点缺陷时，自旋对称性破缺的螺旋边缘通道中的电子背散射和电导抑制。在这个系统中的边缘和束缚态的隧穿耦合的结果在形成复合螺旋边缘状态，其中所有四个合作伙伴的两个Kramers对传统的螺旋边缘状态和束缚态的混合。后向散射被认为是电子的非弹性两粒子散射的结果，这是在这些复合状态。在这种方法中，我们发现，即使缺陷只产生一个能级，也会发生足够强的背散射。这种效应是由复合态之间的电子跃迁引起的，其能量接近束缚态能级。研究了单个缺陷散射引起的量子化电导偏离随温度和费米能级的变化。结果被推广到散射的情况下，由许多不同的缺陷与能级分布在带隙。在这种情况下，电导偏差证明是相当强的，即使在足够低的缺陷密度与实验相当。有趣的是，在某些条件下，电导偏差的温度依赖性在很宽的温度范围内变得很弱。
2021-04-26 cond-mat.mes-hall
Quantum Breakdown of the Quantized Hall Insulator
我们提出了一个解析标度理论的本地化在一个二维的分层网络模型，旨在代表相位相干电子输运的量子霍尔制度。标度表达式的纵向和霍尔磁阻。与最近的数值研究一致，我们发现霍尔电阻率在金属相是量子化的，但在绝缘相发散。这表明量子化霍尔绝缘体的特性只能在强退相机制存在的情况下发生。
2001-01-29 cond-mat.mes-hall
Observation of trapped fractional charge and topological states at disclination defects in higher-order topological insulators
拓扑晶体绝缘体（TCI）可以表现出独特的、量子化的电学现象，如分数电极化的强度和边界局域分数电荷。这种量化的分数电荷是用于识别缺乏稳健光谱特征（包括具有高阶拓扑结构的特征）的TCI的通用可观察量。已经预测，分数电荷也可以在晶体缺陷破坏TCIs的晶格结构的情况下显现，从而潜在地提供晶体拓扑结构的本体探针。然而，这种能力尚未得到证实，在实验中，因为测量的电荷分布在TCIs一直没有访问，直到最近。在这里，我们实验证明，向错缺陷可以强大的陷阱分数电荷在TCI超材料，并表明，这种被困的电荷可以指示非平凡的高阶晶体拓扑结构，即使在没有任何光谱签名。此外，我们发现了被困电荷和拓扑束缚态的存在之间的连接定位在这些缺陷。我们测试这些拓扑特征的鲁棒性时，保护晶体对称性被打破，并发现一个单一的强大的束缚态可以定位在每个向错旁边的分数电荷。我们的研究结果表明，向错缺陷在TCIs中可以鲁棒地捕获分数电荷以及拓扑束缚态，并进一步证明分数电荷作为晶体拓扑探针的首要地位。
2020-04-27 cond-mat.mes-hall
Electronic standing waves on the surface of the topological insulator Bi2Te3
金属表面上的线缺陷在电子局域态密度（LDOS）中引起驻波。在远离线缺陷处，LDOS振荡的波数通常等于费米等值线嵌套段之间的距离，并且LDOS振荡的包络线在远离线缺陷处呈现幂律衰减。在这里，我们从理论上分析的LDOS振荡接近线缺陷的表面上的拓扑绝缘体Bi 2 Te 3，并确定一个重要的前渐近贡献与波数和衰减特性显着不同的渐近贡献。表征前渐近LDOS振荡的波数与来自扫描隧道显微镜实验的最新数据很好地一致[Phys. Rev. Lett. 104，016401（2010）]。
2012-09-10 cond-mat.mes-hall
Impact of Step Defects on Surface States of Topological Insulators
精确求解了拓扑绝缘体表面沿$x$或y轴存在台阶缺陷时的本征态。结果表明，与传统金属中的电子态不同，跨SD的拓扑表面态可以产生自旋旋转。自旋旋转的幅度取决于SD的高度和方向。局域态密度（LDOS）振荡的特征在于在较高能量下连接六边形恒能轮廓上的两点的波矢量。在较大的正（负）偏置电压下，SD沿y轴引起的振荡周期是SD沿x轴引起的振荡周期的$\sqrt 3$（$\frac{1}{\sqrt 3}$）倍。随着偏置电压的增加，振荡周期变小，对SD的强度不敏感。在费米面附近的较低能量，两种类型的波矢共存的LDOS调制。这些结果是一致的定性与最近的观察扫描隧道显微镜。
2011-10-17 cond-mat.mes-hall
Magnetic Field Dependence of Dephasing Rate due to Diluted Kondo Impurities
我们调查的退相率，1/τ_phi，弱无序电子由于稀释动力学杂质的散射。我们以前的弱定域退相速率的结果是从稀释的近藤杂质推广到任意的动力学缺陷与典型的能量转移大于1/τ_phi。对于磁性杂质，我们研究了磁场对Aharonov-Bohm振荡和普适电导涨落的退相的影响，分别用解析方法和数值重整化群方法。这些结果与最近的实验进行了比较。
2007-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The effect of magnetic impurity scattering on transport in topological insulators
拓扑绝缘体中的电荷输运主要以所谓的拓扑投影螺旋边缘态为特征，其中载流子在自旋和动量方面相关。原则上，这些边缘态可以携带无耗散电流，因为只要时间反演对称性不被破坏，来自杂质和缺陷的背散射就被抑制。然而，所施加的磁场或衬底中的潜在核自旋缺陷可以破坏这种时间反转对称性。特别是，磁性杂质导致自旋翻转过程的背散射。我们已经调查了逐点磁性杂质的螺旋边缘状态的BHZ模型中使用非平衡格林函数形式主义的输运性质的影响，并比较结果的半解析方法。利用这些技术，我们研究了杂质强度和自旋杂质极化的影响。我们观察到的缺陷-缺陷相互作用的二次效应，这取决于下面的材料参数，引入一个非单调响应的电导缺陷密度。这反过来又表明在稀释和高密度自旋杂质限制的磁输运签名的质的差异。
2021-10-21 cond-mat.mes-hall
Theory of topological excitations and metal-insulator transition in reentrant integer quantum Hall effect
可重入整数量子霍尔效应（RIQHE）是由于电子晶体的形成。我们分析和数值计算表明，在这些晶体中的电荷密度分布在附近的带电缺陷的拓扑纹理强烈地减少载流激发所需的能量。该理论定量地解释了RIQHE态中实验观察到的绝缘体-金属尖锐跃迁。RIQHE中的绝缘体到金属的转变表现为拓扑带电缺陷的热力学非束缚转变。
2017-05-15 cond-mat.mes-hall
Helical bound states in the continuum of the edge states in two dimensional topological insulators
研究二维拓扑绝缘体中嵌入边缘态连续体的束缚态。这些状态出现在耦合到边界的结构缺陷的短程电位的存在下。在这种情况下，边缘态围绕缺陷流动，并且在局域态密度中具有两个共振。当共振态接近简并度时，由于共振态的干涉而产生连续束缚态（BIC）。我们找到了BIC出现的条件，研究了电子密度的空间分布，表明BIC具有螺旋结构，电子流围绕缺陷循环。
2015-05-07 cond-mat.mes-hall
Designed defects in 2D antidot lattices for quantum information processing
我们提出了一种新的物理实现的自旋量子比特的量子信息处理，即缺陷态的反点晶格中定义的二维电子气在半导体异质结构。计算了周期反点晶格的能带结构。通过去除单个反点来创建点缺陷，并且计算表明在缺陷内形成局部化状态，具有对热失相鲁棒的能量结构。数值计算了处于两个隧道耦合缺陷态的两个电子之间的交换耦合。我们发现的结果让人想起双量子点结构，表明建议的结构是一个可行的自旋量子比特的物理实现。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall
A-geometrical approach to Topological Insulators with defects
利用坐标变换方法研究了具有不同旋量取向性的电子的传输。拓扑绝缘体的特征在于布里渊区中的取向性的奇数次变化。对于亏损，可定向性的变化发生在实空间中的闭轨道上。这两种情况的特点是非平凡的自旋连接。利用这种方法，我们导出了三维拓扑绝缘体中拓扑缺陷的自旋连接形式。在拓扑绝缘体的表面上，刃位错的存在引起由扭转控制的自旋连接。我们发现，电子沿二维区域和封闭的圆形轮廓传播。我们计算了边缘位错的隧穿态密度。边缘位错违反宇称对称性，导致由表面上自旋的面内分量测量的电流。
2011-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Magnon Correlation Enables Spin Injection, Dephasing, and Transport in Canted Antiferromagnets
School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）
该研究提出磁振子自旋矩阵的非对角关联在倾斜反铁磁体中实现自旋注入与输运，揭示内在自旋力矩导致退相干和振荡，并可由邻近导体门控。
2025-10-18 cond-mat.mes-hall
Coherent Magneto-Optical Effects in Topological Insulators: Excitation Near the Absorption Edge
本文研究了时间反演对称性破缺的拓扑绝缘体表面态的相干光学，发展了强电磁场驱动下的动态霍尔效应理论。光学斯塔克效应的影响作为对所产生的法拉第$θ_F$和克尔$θ_K$旋转中的光场的非线性依赖而进入。发现这种非线性校正随交流强度的增加而减小$θ_F$。电场，而$θ_K$表现出非单调行为。我们还评估了弛豫和失相的霍尔和磁光响应的影响时，频率失谐是可比的逆寿命的传导电子。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall
Wavefront dislocations reveal the topology of quasi-1D photonic insulators
相位奇异性在波场中普遍存在，与波动方程无关。这种拓扑缺陷会导致波前位错，正如在大量经典波实验中所观察到的那样。波函数的相位奇异性也是对物质的带隙相位进行拓扑分类的核心。尽管有相同的奇异特征，波中的拓扑绝缘体和拓扑缺陷仍然是两个不同的领域。实现一维微波绝缘体，我们实验观察到波前位错-一个二维相位奇点-在局部态密度时，系统进行拓扑相变。我们从理论上表明，在过渡的干涉条纹的数量的变化揭示了拓扑指数，在绝缘体中的能带拓扑的特征。
2021-06-14 cond-mat.mes-hall
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
Temporal and Dose Kinetics of Tunnel Relaxation of Non-Equilibrium Near-Interfacial Charged Defects in Insulators
本文主要是致力于数学方面的建模和模拟隧道弛豫的非平衡带电氧化物陷阱位于/附近的界面绝缘体导电沟道，例如在辐照MOS器件。隧道退火响应函数的一般形式是从带电缺陷建立和退火的速率方程推导出的，作为具有不同时间常数的不同缺陷的响应的线性叠加。利用这种线性响应函数，分析和讨论了一些重要的实际问题。结合隧道和热或RICN退火，功率一样的时间松弛后，一个单一的离子罢工到栅极氧化层，描述的一般方法的上下文中。
2015-04-17 cond-mat.mes-hall physics.space-ph
GHz Spin Noise Spectroscopy in n-Doped Bulk GaAs
我们将自旋噪声光谱学发展为一种超快工具，用于解决半导体中的高频自旋动力学问题。光学非破坏实验揭示了真正的起源的非均匀自旋退相的n掺杂GaAs晶片在密度在金属到绝缘体的转变。的测量证明，在结合深度分辨自旋噪声测量的自旋退相速率的加宽不导致热波动或自旋-声子相互作用，如前所述，但从表面电子耗尽。
2010-02-04 cond-mat.mes-hall
Topological Defects and Gapless Modes in Insulators and Superconductors
我们开发了一个统一的框架来分类的空间调制布洛赫和Bogoliubov德Gennes哈密顿描述的绝缘体和超导体的拓扑缺陷。我们考虑哈密顿量H（k，r），随着缺陷周围的绝热参数r缓慢变化，并且属于由时间反演对称性和粒子-空穴对称性定义的十个对称类中的任何一个。这种缺陷的拓扑类被确定，并提出了明确的拓扑不变量的公式。我们介绍了一个泛化的散装边界对应关系的拓扑类缺陷哈密顿的存在下，在缺陷的保护无隙模式。将讨论三维系统中的线缺陷和点缺陷的许多例子。这些可以承载一维手性狄拉克费米子，螺旋狄拉克费米子，手性马约拉纳费米子和螺旋马约拉纳费米子，以及零维手性和马约拉纳零模。这种方法也可以用来分类时间泵浦周期，如无源电荷泵，以及费米子奇偶泵，这是有关的伊辛非阿贝尔统计的缺陷，支持马约拉纳零模式。
2010-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Enhanced coherence and decoupled surface states in topological insulators through structural disorder
为了利用拓扑绝缘体作为量子材料用于信息处理的真正潜力，必须最大化拓扑表面态传导，同时同时提高它们的量子相干性。然而，这些目标是相互矛盾的。拓扑绝缘体中的表面主导输运主要是通过补偿掺杂引入巨大的电子无序并急剧恶化电子相干性的体载流子来实现的。在这项工作中，我们使用结构无序代替电子无序来操纵拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$薄膜的电学性质。我们实现了解耦的表面态传输在我们的样品中，并观察到显着抑制的耦合表面态制度的载流子退相速率。随着薄膜厚度的减小，失相速率从线性温度依赖性演变为超线性温度依赖性。虽然前者与奈奎斯特电子-电子相互作用一致，但后者导致在低温下显著增强的相干性，并且指示由于两个表面状态之间的摩擦阻力而导致的能量交换。我们的工作开辟了利用拓扑表面状态的方式，而不会受到补偿掺杂的有害影响。
2018-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing spin entanglement by gate-voltage-controlled interference of current correlation in quantum spin Hall insulators
我们提出了一种纠缠探测器，它由两个量子自旋霍尔绝缘体和一个沉积在边缘通道上的侧门组成。在交流栅压下，纠缠电子对贡献的微分噪声呈现出非平凡的阶跃结构，由此可以很容易地得到自旋纠缠的纠缠度。量子自旋霍尔绝缘体中可能的自旋退相效应也包括在内。
2014-05-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Disorder effects of vacancies on the electronic transport properties of realistic topological insulators nanoribbons: the case of bismuthene
拓扑材料对无序和缺陷的鲁棒性是假定的，但尚未在现实系统中明确证明。在这项工作中，我们使用国家的最先进的密度泛函理论和递归非平衡格林函数的方法来研究长纳米带的电子输运的无序的影响，高达157 nm，作为空位浓度的函数。在窄纳米带中，即使对于小的空位浓度，类似缺陷的局部化状态也会引起边缘状态之间的杂交，从而消除拓扑保护并使反向散射事件成为可能。我们发现，拓扑保护是更强大的宽纳米带，但令人惊讶的是，它打破了在中度结构紊乱。我们的研究有助于建立一些有前途的候选人自旋电子应用有缺陷的铋纳米带的界限。
2021-01-20 cond-mat.mes-hall
Topologically-protected metallic states induced by a one-dimensional extended defect in a 2D topological insulator
我们报告的从头计算表明，一个单一的一维扩展缺陷可以产生拓扑保护的金属态的大部分二维拓扑绝缘体。我们发现，一个狭窄的扩展缺陷组成的周期性单元组成的一个六角环和两个五边形环嵌入在一个铋双层的六边形块引入两对一维狄拉克费米子态的自旋动量锁定相反。虽然这两个狄拉克对是本地化沿扩展缺陷的核心，他们的相互作用被屏蔽，由于平凡的拓扑性质的扩展缺陷。
2016-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
