Edge Reconstruction of a Time-Reversal Invariant Insulator: Compressible-Incompressible Stripes
已知二维（2D）拓扑电子绝缘体会产生无间隙边缘模式，这是低能动力学（包括电和热输运）的基础。这已经在量子霍尔相位和时间反演不变的拓扑绝缘体的背景下进行了彻底的研究。在这里，我们研究的边缘的2D，拓扑平凡的绝缘相，作为一个功能的电子相互作用的强度和陡度的限制潜力。对于足够光滑的约束势，交替的可压缩和不可压缩的条纹出现在边缘。我们的研究结果信号的出现，无间隙的边缘模式，这可能会导致有限的电导在边缘。这将提出一个新的情况下，一个非拓扑的金属-绝缘体过渡在干净的2D系统。不可压缩的条纹出现在相称的填充物，并可能表现出破坏平移不变性沿边缘的电荷密度波排序的形式。它们被无结构的可压缩条纹隔开。
2022-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Time-reversal symmetry breaking fractional quantum spin Hall insulator in moiré MoTe2
本研究在2.1度扭曲双层MoTe₂中观测到多数填充下的自发时间反演对称性破缺，揭示了掺杂共轭陈恩能带的铁磁趋势，为ν=3处分数量子自旋霍尔绝缘体的本质提供了新线索。
2025-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin interference and Fano effect in electron transport through a mesoscopic ring side-coupled with a quantum dot
研究了在Rashba自旋轨道（SO）相互作用下，电子输运通过与量子点（QD）侧耦合的介观环的输运性质。结果表明，Fano共振和自旋干涉效应对电子输运性质都有重要影响。当量子点能级在费米能级附近时，总电导呈现典型的Fano共振线形状。通过向QD施加电栅极电压，可以强烈调制通过系统的总透射。通过在介观环上引入一个磁通量，系统的时间反演对称性被打破，即使入射电流是非极化的，也可以得到自旋极化电流。
2010-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Coherent Dirac plasmons in topological insulators
我们研究了五层厚的Sb $_2$ Te $_3$拓扑绝缘体中光生耦合声子-表面狄拉克等离子体的超快反射响应。在不同的时间框架下获得的瞬态相干声子谱表现出Fano型的非对称线型的$A^2_{1g}$模式，这归因于连续相干Dirac-plasmon和声子之间的量子干涉。通过使用双温度模型（TTM）分析时间依赖的非对称线形，确定了在光激发后Fano类共振持续到$\approx$ 1 ps，其中在$\leq$ 200 fs处的弛豫轮廓由高斯衰减主导。对于$\geq$ 200 fs，TTM可以很好地描述非对称性参数，因此表明狄拉克等离子体的相干时间为$\approx$ 200 fs.
2018-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interacting Crystalline Topological Insulators in two-dimensions with Time-Reversal Symmetry
本文针对具有U(1)电荷守恒和时间反演对称性的二维强相互作用Mott绝缘体，基于17种壁纸群的Wyckoff位置，通过实空间低维子空间装饰提供了晶体费米子对称性保护拓扑相(cFSPTs)的详尽分类，并发现非平庸一维装饰需电子相互作用，为探索拓扑相互作用绝缘体奠定基础。
2024-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Time-reversal operation and transport phenomena in topological insulators
我们证明了在带隙或无隙量子系统中任何形式的电流测量都必然违反时间反演对称性。然后，我们使用电离能理论明确地表明，金属表面态的拓扑绝缘体由一些特殊的能级交叉，而不是由于TRS诱导的Kramers简并，因为有一个有限的能隙，由于不同的波函数。我们使用这种特殊的交叉点，并推导出所需的电子-离子散射率来解释（Bi 1-xSbx）2 Te 3和Pb 1-xSnxSe拓扑绝缘体的电阻率和载流子类型的转变。
2014-07-09 cond-mat.str-el
Time-Reversal Phase Transition at the Edge of 3d Topological Band Insulator
研究了二维螺旋费米液体的时间反演（T）对称性破缺，并将其应用于有限化学势下只有一个二分量Dirac费米子的三维拓扑带绝缘体的边缘态，以及其他自旋轨道耦合系统. T破缺的伊辛序参量不是过阻尼的，这一理论不同于普通的Hertz-Millis理论中的零动量序参量。我们认为T破缺相变是一个三维伊辛相变，准粒子在量子临界区是有定义的。
2010-01-19 cond-mat.str-el
Spontaneous fractional Chern insulators in transition metal dichalcogenides Moire superlattices
在二维异质结构中实现的莫尔超晶格为研究强关联电子态提供了一个令人兴奋的平台。本文研究了具有时间反演对称性和非平凡自旋{/valley}-Chern数的过渡金属二硫属化物（TMD）Moir{é}超晶格。利用实际材料参数和精确对角化方法，我们发现在一定的扭转角和分数填充下，分数陈氏绝缘体，自然{稳定}通过简单地引入库仑排斥。分数量子霍尔系统的时间反演对称性必须被显式破缺，而分数量子霍尔系统的时间反演对称性是自发破缺的。{We结果表明，在相反的山谷中的陈数对比对分数陈绝缘体的性质和相关的低能激发施加了强烈的约束。我们还提出在夹在非线性介质中的TMD Moir{é}超晶格中实现非阿贝尔Moore-Read态。
2021-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interaction Protected Topological Insulators with Time Reversal Symmetry
研究了二维时间反演拓扑绝缘体（TI）边缘的Anderson定域.对于非相互作用的情况，拓扑保护根据$\mathbb{Z}_2$分类起作用，分别导致奇数和偶数填充物的导电和绝缘相。在排斥相互作用的存在下，相图显着改变。我们表明，足够强的相互作用的零温度固定点的TI进行，包括情况下，甚至填充。我们计算各种填充和类型的障碍的导电相的边界。
2015-09-01 cond-mat.str-el
Equivalent topological invariants of topological insulators
时反不变的拓扑绝缘体一般可以由有效拓扑场论定义，其中θ系数只能取0或π。该理论对任意相互作用系统普遍适用，θ不变量的量子化可以直接用实验测量。简化到非相互作用系统的情况下，θ不变量可以表示为整个三维布里渊区上的积分。或者，非相互作用的绝缘体可以通过定义在离散时间反演不变动量上的拓扑不变量来分类。本文证明了拓扑绝缘体的积分不变量与离散不变量之间的完全等价性。
2012-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Composite fermions description of fractional topological insulators
我们提出了一个阿贝尔时间反演分数拓扑绝缘体的$\mathbb{Z}_{2}$分类的复合费米子图片。我们考虑标准的玩具模型，其中自旋向上和向下的电子受到相反的磁场，只有相同自旋的电子通过排斥力相互作用。将复合费米子方法应用于该时间反演对称系统，我们能够得到具有自旋霍尔电导$σ_{s}=\frac{e}{2π}\frac{p}{2mp+1} $的拓扑绝缘体的体系，为$p,m \in\mathbb{N}$。他们显示稳定的边缘状态，只有奇数$p$，作为一个直接后果的克莱默定理。
2012-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Pfaffian formalism for higher-order topological insulators
将在时间反演不变拓扑绝缘体（TI）研究中起着重要作用的Pfronan形式推广到由四重旋转对称性$C_4$和时间反演对称性$T$乘积保护的三维手征高阶拓扑绝缘体（HOTI）.这Pfweanan描述揭示了一个深刻的和根本的联系之间的TI和HOTI，并允许重要的结论，TI的推广到HOTI。作为例子，我们在信中演示了如何推广Fu-Kane的宇称准则的TI HOTI，也提出了一个通用的方法来有效地计算$Z_2$指数的三维手征HOTI没有一个整体规范。
2020-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Time-Reversal Symmetry-Breaking Nematic Insulators near Quantum Spin Hall Phase Transitions
我们研究了一个模型量子自旋霍尔系统的相图作为能带反转和能带耦合强度的函数，表明当能带杂化较弱时，在很宽的能带反转范围内出现相互作用诱导的非线性绝缘体态。这种性质是长程库仑相互作用的结果，它有利于带间相位相干性，这种相干性弱依赖于动量，因此在带反转点处受到单粒子哈密顿量的阻碍。对于弱带杂化，相互作用将反转时的连续能隙闭合拓扑相变转换为一对连续相变，从而将具有破坏的时间反转和旋转对称性的状态绑定在一起。在中间带杂化，拓扑相变的收益，而不是通过量子反常霍尔绝缘体状态，而在强杂化相互作用不起作用。我们评论的影响，我们的研究结果为InAs/GaSb和HgTe/CdTe量子自旋霍尔系统。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Persistence of phase boundaries between a topological and trivial Z2 insulator
当存在时间反演对称性时，拓扑带绝缘体和平凡带绝缘体之间存在明显的区别，这确保了当参数变化时，这些相被体隙关闭的相变分离。令人惊讶的是，我们发现，即使在时间反演对称性的情况下，源于相边界的无间隙区域仍然存在。此外，临界线一般打开，以封闭陈绝缘相，薄，但在相图中的有限程度。我们解释了这种效应的拓扑起源的量子化电荷泵，特别是显示，它是强大的无序和相互作用的效果。
2012-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dynamical Time-Reversal Symmetry Breaking and Photo-Induced Chiral Spin Liquids in Frustrated Mott Insulators
最近，人们对在受抑量子磁体中寻找量子自旋液体的兴趣激增，各种候选材料都受到了严格的审查。然而，一个带隙的拓扑自旋液体的实验确认仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们表明，圆偏振光可以提供一个新的旋钮驱动阻挫莫特绝缘体成为手性自旋液体（CSL），实现了一个难以捉摸的量子自旋液体与拓扑秩序。我们发现，驱动Kagome莫特绝缘体的动力学是很好地捕获一个有效的Floquet自旋模型，与加热强烈抑制，诱导标量自旋手征$S_i \cdot (S_j \times S_k)$项，动态打破时间反演，同时保持SU（2）的自旋对称性。我们对瞬态相图进行了指纹分析，发现在平衡态附近存在一个稳定的光致CSL。提出的结果表明，采用动力学对称性破缺工程师量子自旋液体和访问难以捉摸的相变，是不容易达到平衡。
2017-10-11 cond-mat.str-el
Exactly soluble models for fractional topological insulators in 2 and 3 dimensions
我们构建精确的可溶性晶格模型的分形，时间反演不变的电子绝缘体在2和3维。这些模型的低能物理学完全等价于由分数带电的费米子准粒子构成的非相互作用拓扑绝缘体。我们发现，我们的一些模型有保护的边缘模式（在2D）和表面模式（在3D），因此，分数类似的拓扑绝缘体。我们还发现，一些2D模型没有保护的边缘模式-也就是说，边缘模式可以通过适当的时间反转不变，电荷守恒扰动。（类似的情况也可能存在于3D中）。我们发现，我们所有的模型是拓扑有序的，表现出分数统计以及基态退化的环面。在3D的情况下，我们发现模型表现出分数磁电效应。
2011-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spontaneous breaking of time-reversal symmetry in topological insulators
研究了六角晶格上的无自旋费米子系统。我们考虑了紧束缚模型，其中最近邻和次最近邻格点之间的跳跃积分依赖于链接的方向。根据方向将链路分为三种类型，跳变积分由沿链路的不同相位定义。系统的能量依赖于相位差，对应于能量最小值的相位解导致具有非平凡Chern数的拓扑绝缘体态。我们分析了不同的拓扑状态和相变，手征无隙边缘模式的行为，定义了陈数。计算了拓扑绝缘体（TI）的能带结构，得到了参数空间中的基态相图。我们提出了一种新的机制实现TI，当TI状态是由于自发破缺的时间反演对称性的非平凡的稳定的解决方案，确定沿链接的跳跃积分的阶段，并表明Haldom模型可以实现在真正的化合物的凝聚态物理。
2017-04-26 cond-mat.str-el
Dimensional evolution between one- and two-dimensional topological phases
系统地研究了一维（$1D$）和二维（$2D$）拓扑相之间的维数演化。从$2D$拓扑绝缘体到其$1D$极限的交叉显示了$1D$普通绝缘体和$1D$拓扑绝缘体之间的振荡行为。通过由$1D$拓扑绝缘体构造$2D$拓扑系统，证明了在$2D$时间反演不变带绝缘体中可能存在弱拓扑相，其中之一可以在各向异性系统中实现.相位的拓扑不变量是$Z_{2}=0$。然而，边缘状态可以沿着特定边界出现。它可以被解释为排列的$1D$拓扑相，并具有与相应的$1D$拓扑相相同的安全保护性质。在特定条件下可以存在鲁棒边缘状态。这些结果提供了对$2D$时间反转不变绝缘体的进一步理解，并且可以在实验上实现。
2014-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Higher-Order Topological Insulators
三维拓扑（晶体）绝缘体是具有绝缘体，但导电表面状态的材料，其在拓扑上受到时间反转（或空间）对称性的保护。在这里，我们将三维拓扑绝缘体的概念扩展到没有带隙表面状态的系统，但表现出拓扑保护的无带隙铰链状态。它们的拓扑性质受到时空对称性的保护，其中我们提出了两种情况：（1）手征高阶拓扑绝缘体受到时间反演和四重旋转对称性的保护。它们的铰链状态是手性模式，体拓扑结构是$\mathbb{Z}_2$ -分类的。(2)受时间反转和镜像对称保护的螺旋高阶拓扑绝缘体。它们的铰链状态以Kramers对出现，并且本体拓扑是$\mathbb{Z}$分类的。我们提供了这两种情况下的拓扑不变量。此外，我们表明，SnTe以及表面改性的Bi $_2$ TeI，BiSe和BiTe是螺旋高阶拓扑绝缘体，并提出了一个现实的实验设置来检测铰链状态。
2018-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Imaging orbital ferromagnetism in a moiré Chern insulator
莫尔平带系统中的电子可以自发地打破时间反演对称性，从而产生量子化的反常霍尔效应。在这里，我们使用超导量子干涉设备的图像杂散磁场在一个这样的系统组成的扭曲双层石墨烯对齐六方氮化硼。我们发现每个载流子有几个玻尔磁子的磁化，这表明磁性在本质上主要是轨道的。我们的测量揭示了一个很大的变化，在磁化的化学势扫过量子反常霍尔间隙符合预期贡献的手性边缘状态的轨道陈氏绝缘体的磁化。映射的空间演化的场驱动的磁反转，我们发现了一系列的可重复的微米级域的边界主机手征边缘状态。
2020-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Time-reversal symmetry breaking superconducting ground state in the doped Mott insulator on the honeycomb lattice
掺杂莫特绝缘体中超导性的出现已经争论了几十年。本文报道了用Grassmann张量积态变分方法在蜂窝晶格上的掺杂莫特绝缘体（用著名的t-J模型描述）中发现时间反演对称破缺超导基态的理论结果。作为一个基准，我们使用精确对角化和密度矩阵重整化方法来检查我们的小集群的结果。我们发现系统的基态能量以及其他物理量，如交错磁化的一致性。在低掺杂时，超导电性与反铁磁有序共存。
2013-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Fragile topological insulators protected by rotation symmetry without spin-orbit coupling
本文提出了一系列三维旋转对称脆性拓扑绝缘体的模型，这些绝缘体具有时间反转对称性（$T$）和$n$ -折叠旋转对称性（$C_n$）保护的无隙表面态.我们的模型是傅的模型的无自旋拓扑晶体绝缘体，其中轨道自由度发挥的作用，赝自旋的推广。我们考虑了具有$C_n$对称性的最小表面哈密顿量，并讨论了可能的无隙表面态，即，一个二次带接触和多个线性色散的狄拉克锥。我们用Wilson环中的两种拓扑不变量刻画了体波函数的拓扑结构：由$C_n$（$n=4,6$）和时间反演对称性保护的$\mathbb{Z}_2$不变量，以及当占据带数为2时由$C_2T$保护的$\mathbb{Z}$不变量（Euler类）.相应地，我们的模型实现了两种脆弱的拓扑绝缘体。一个是脆弱的$\mathbb{Z}$拓扑绝缘体，其唯一的非平凡拓扑指数是指定表面狄拉克锥的数量的欧拉类。另一种是易碎的$\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体，具有无带隙表面态，具有二次带接触或四（六）个狄拉克锥，其由时间反演和$C_4$（$C_6$）对称性保护。最后，我们讨论了对$s$轨道带的不稳定性的无间隙的表面状态，并表明，表面状态缺口通过与表面本地化的$s$轨道带的杂交。
2021-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
From an array of quantum wires to three-dimensional fractional topological insulators
耦合线方法已被证明是有用的，在描述二维强相互作用的拓扑相。在这篇手稿中，我们将这种方法扩展到三维，并构建了一个分数强拓扑绝缘体的模型。这种拓扑有序的相在表面上有一种奇异的无隙态，称为分数狄拉克液体，它不能用自由费米子的狄拉克理论描述。像在非相互作用强拓扑绝缘体中一样，表面受到时间反演对称性和电荷守恒的保护。我们发现，在打破这些对称性，缺口分数狄拉克液体呈现出独特的功能。特别地，如果填充物是$ν=1/m$，则由破坏时间反演对称性产生的带隙相位具有$σ_{xy}=\frac{1}{2}\frac{e^{2}}{mh}$形式的减半分数霍尔电导。另一方面，如果表面是通过与$s$波超导体的邻近耦合而形成的，我们最终得到一个奇异的拓扑超导体。为了揭示这种超导相的拓扑性质，我们将表面划分为两个区域：一个具有破缺的时间反演对称性，另一个耦合到超导体。我们发现一个分数马约拉纳模式，这不能描述的自由马约拉纳理论，在两个区域之间的边界。与隧穿进入该一维沟道相关的态密度与$ω^{m-1}$成比例，类似于相应的劳克林态的边缘。
2015-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Correlated Topological Insulators and the Fractional Magnetoelectric Effect
拓扑绝缘体的特征在于存在受时间反演对称性保护的无间隙表面模式。在三个空间维度的磁电响应描述的电磁场的散装θ项。在这里，我们构建这样的阶段，不能顺利地连接到任何带状绝缘体的理论例子。这种相关的拓扑绝缘体承认分数θ/π描述的分数磁电响应的可能性。我们表明，分数θ/π是唯一可能的在一个带隙的时间反演不变系统的玻色子或费米子，如果系统也有deconfined分数激发和相关的退化基态拓扑非平凡空间。我们用一个时间反演对称拓扑绝缘体的相关玻色子与θ = π/4的具体例子来说明这一结果。电子分数拓扑绝缘体的扩展进行了简要介绍。
2010-05-06 cond-mat.str-el hep-th
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
Hubbard model on the kagome lattice with time-reversal invariant flux and spin-orbit coupling
本文采用数值计算和解析方法研究了具有时反不变通量和自旋轨道耦合的哈伯德模型。特别是，我们使用实空间动力学平均场论（R-DMFT）进行计算。为了研究系统的拓扑性质，我们采用了拓扑哈密顿方法。我们得到了一个丰富的相图：对于弱相互作用和中等相互作用，根据模型参数，系统是在带绝缘体，拓扑绝缘体，或金属相，而对于强相互作用的系统是在莫特绝缘体相。我们还研究了在这个系统中发生的磁相。为此，除了R-DMFT，我们还使用两种分析方法：大的相互作用和现场能量的微扰理论，和随机平均场论。
2022-06-07 cond-mat.str-el
$\mathbb Z_2$ fractional topological insulators in two dimensions
提出了一个简单的微观模型来数值研究二维分数拓扑绝缘体（FTI）的稳定性。FTI的最简单的例子由两个具有相反手征的Laughlin态的解耦副本组成。我们把注意力集中在半填充的玻色子上。我们研究了FTI相位的稳定性时，除了两个不同性质的耦合项：自旋间相互作用项，和反演对称性破缺项，耦合在单粒子水平的副本。使用精确对角化和纠缠谱，我们数值表明FTI相位对于两种扰动都是稳定的。我们比较我们的系统，一个类似的双层分数陈绝缘体。我们发现的证据表明，时间反演不变系统生存的相互作用耦合的引入在一个更大的规模比时间反演对称性破缺，强调时间反演对称性的重要性FTI相稳定性。我们还讨论了可能的分数相位超过$ν= 1/2$。
2014-02-11 cond-mat.str-el
Magnetic Instability on the Surface of Topological Insulators
受时间反演对称性和电荷守恒保护的无间隙表面态是3D拓扑绝缘体的表现形式之一。在这项工作中，我们研究如何电子-电子相互作用可能会导致自发破缺的时间反演对称性表面的绝缘体。我们发现存在一个临界相互作用强度，在该强度以上的表面是不稳定的自发形成的磁化，并研究了这个临界相互作用强度对温度和化学势的依赖关系。
2011-10-18 cond-mat.other cond-mat.str-el
A symmetry-respecting topologically-ordered surface phase of 3d electron topological insulators
三维电子拓扑绝缘体（ETI）是一种受粒子数守恒和时间反演对称性保护的物质相。以前认为，ETI的表面必须是无间隙的，除非这些对称性之一被打破。一个著名的保序、无间隙的ETI表面终端支持奇数个狄拉克锥。在本文中，我们推导出一个尊重的，有间隙的表面终止的ETI，它携带一个内在的二维拓扑秩序，Moore-Read x anti-semion。摩尔-里德扇区支持非阿贝尔电荷1/4任意子，而阿贝尔反半子扇区是电中性的。时间反演对称性在这个表面阶段中以高度非平凡的方式实现。此外，这是不可能实现这一阶段严格在2d，同时保持其实现的粒子数和时间反演对称性。ETI表面上的拓扑有序相和拓扑平凡的时间反演破碎相之间的一维边（霍尔电导率σ_H = 1/2）携带右移中性Majorana模、右移玻色子电荷模和左移玻色子中性模。拓扑有序相通过XY* 普适类中的直接二级相变与表面超导体分离，当从拓扑有序侧接近时，该相变由电荷1/2玻色子的凝聚驱动，当从超导侧接近时，由通量4π涡旋的增殖驱动。此外，我们还证明了，如果电子在时间反演下转变为Kramers单线态，则不存在没有内在拓扑序和电磁响应θ角（θ= π）的时间反演不变（相互作用）电子绝缘体.
2013-06-14 cond-mat.str-el
Stability of Topological Insulators with Non-Abelian Edge Excitations
非阿贝尔霍尔态的手征-反手征对，如Pfavian、Read-Rezayi和NASS态，可以用来模拟二维时间反演不变的拓扑绝缘体。它们的稳定性与Z_2反常的存在有关，并由对自由费米子和阿贝尔系统引入的相同的Z_2指数表征。在这项工作中，我们继续提供的形式的时间反演不变的相互作用，间隙的非阿贝尔边缘激发的稳定性分析。我们的方法是基于相应的“父”阿贝尔状态的投影的非阿贝尔状态的描述。
2014-10-08 cond-mat.str-el
Classification and analysis of two dimensional abelian fractional topological insulators
我们提出了一个一般的框架，分析分形，时间反演不变的电子绝缘体在两个维度。该框架适用于所有准粒子具有阿贝尔编织统计的绝缘体。首先，我们构造了可以描述这些状态的最一般的陈-西蒙斯理论。然后，我们推导出一个标准，当这些系统有保护的无间隙的边缘模式-也就是说，边缘模式，不能缺口没有打破时间反转或电荷守恒对称。具有保护边缘模的系统可以看作是拓扑绝缘体的分形模拟。我们表明，以前的例子2D分数拓扑绝缘体的特殊情况下，这种一般建设。作为我们推导的一部分，我们定义了“局部Kramers退化”的概念，并证明了局部版本的Kramers定理。
2012-09-27 cond-mat.str-el
Time-reversal symmetric U(1) quantum spin liquids
我们研究了三维空间中具有时间反演对称性的量子$U(1)$自旋液体。我们发现，这样的$U(1)$自旋液体，区分其涌现的电/磁电荷的属性，共7个家庭。我们展示了这些自旋液体是如何相互关联的。其中两个类承认非平凡的保护表面状态，我们描述。我们展示了如何通过从粒子（部分子）结构访问所有7种自旋液体。我们还提供了直观的环路气体的基态波函数的描述。这些相之一是"拓扑莫特绝缘体"，通常被描述为一个涌现的费米子"自旋"的拓扑绝缘体。我们表明，这个阶段承认一个显着的双重描述作为一个拓扑绝缘体的新兴费米子磁单极子。这导致拓扑莫特绝缘体的新的（可能是自然的）表面相和新的从粒子构造。我们描述了不同的$U(1)$自旋液体之间的连续量子相变。这七个家庭的国家承认一个更好的区别，在他们的表面性质，我们确定结合这些自旋液体与对称性保护的拓扑相位。我们讨论的经验教训，如烧绿石量子自旋冰，其中可能含有一个$U(1)$自旋液体的材料。我们建议拓扑莫特绝缘体作为量子自旋冰哈密顿量在一定参数范围内的可能基态。
2016-03-30 cond-mat.str-el
Quantum phase transitions of topological insulators without gap closing
我们考虑二维陈氏绝缘体和时间反演不变的拓扑绝缘体，并讨论扰动打破粒子数守恒或时间反演对称性的影响。平凡的质量项的出现，预计将导致量子相变到平凡的阶段时，这样的扰动overweights的拓扑项。这些相变通常与大间隙闭合相关联。相反，手征陈氏绝缘体不受粒子数破缺扰动的影响。此外，$\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体经历相变到拓扑平凡的阶段，而没有散装间隙关闭在任何这样的扰动的存在下。在某些情况下，这些相变可以被规避，并且通过另一个U（1）对称性（例如，由于自旋守恒）来恢复保护。这些发现的背景下进行了讨论相互作用的拓扑绝缘体。
2016-08-12 cond-mat.str-el
Interaction-induced sign reversal of the orbital magnetic susceptibility in Chern insulators
City University of Hong Kong（香港城市大学）
该研究针对拓扑系统中轨道磁化率计算失效问题，建立有限磁场HF问题的代数框架，经计算证实扭曲MoTe₂陈绝缘体中相互作用可反转轨道磁化率符号。
2026-08-11 cond-mat.str-el
Continuous and discontinuous topological quantum phase transitions
用无质量狄拉克费米子描述了三维空间中无相互作用的时间反演对称拓扑绝缘体和平凡绝缘体之间的连续量子相变。利用重整化群分析和平均场论理论讨论了该量子临界点在短程电子相互作用下的稳定性。对于足够的弱相互作用，我们表明，直接过渡的性质保持不变。超过临界强度的相互作用，我们发现，要么（i）有一个直接的一阶过渡之间的两个时间反演对称绝缘体或（ii）的直接过渡被消除的干预时间反演和反转奇数“axionic”绝缘体。我们还证明了在低维情况下拓扑态和平凡能隙态之间存在相互作用驱动的一阶量子相变。
2016-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Weak symmetry breaking in two dimensional topological insulators
我们发现，存在二维（2D）的时间反转不变的分形绝缘体的属性，他们的边界与真空和他们的边界与拓扑绝缘体可以完全不打破时间反转或电荷守恒对称性的间隙。这一结果使我们产生了一个明显的悖论：我们考虑这样一种几何结构，其中由拓扑绝缘体组成的盘状区域被一个环形带的分形绝缘体包围，而环形带又被真空包围。如果我们在带的两个边界上都加间隙，我们就天真地得到了一个拓扑绝缘体和真空之间的间隙界面的例子，它不会破坏任何对称性--这是不可能的。这个悖论的解决方案是，这个系统自发地打破了时间反演对称性在一个不寻常的方式，我们称之为\emph{weak symmetry breaking}。特别是，我们发现，唯一的序参量是敏感的对称性破缺的非局部运营商，描述准粒子隧道过程之间的两个边缘的带，期望值的本地序参量指数消失的限制宽带。另外，我们发现在我们的系统中对称性破缺伴随着一个基态简并，但是这个基态简并是拓扑保护的，而不是对称性保护的。我们证明了这种对称破缺也可以发生在二维分数拓扑绝缘体的边缘。
2014-04-18 cond-mat.str-el
Pristine Mott Insulator from an Exactly Solvable Spin-1/2 Kitaev Model
提出了一个具有时间反演不变性的自旋为1/2的二维砖格子模型，其中每个单胞由三个格点组成。我们发现基态是代数量子自旋液体态。自旋激发是无带隙的，能量色散在两个狄拉克点附近是线性的。基态在环面上具有三重拓扑简并性。打破时间反演对称性打开了一个体能隙，并且$Z_2$涡旋服从非阿贝尔统计。
2019-03-21 cond-mat.str-el
Time Reversal, SU(N) Yang-Mills and Cobordisms: Interacting Topological Superconductors/Insulators and Quantum Spin Liquids in 3+1D
我们介绍了一个网络的强相关相互作用的3+ 1维拓扑超导体/绝缘体的10个特定的全球对称群的Cartan类，实现在电子凝聚态系统，和他们的新的SU（N）的推广。这些对称性包括SU（N）、SU（2）、U（1）、费米子宇称、时间反演等，它们通过对称性嵌入相互联系。我们综述了格点哈密顿形式。我们通过协边计算完成了大量的拓扑不变量（SPT不变量/表现出边界t Hooft异常的配分函数）的场论列表，与它们的完整分类相匹配。我们还提出了明确的4-流形，检测这些SPT。另一方面，一旦我们动态地规范了它们的部分全局对称性，我们就到达了SU（N）Yang-Mills（YM）规范理论的各种新阶段，类似于具有涌现规范场的量子自旋液体。我们讨论了如何耦合YM理论的时间反演SPTS影响的强耦合理论在低能量。例如，我们指出了在$θ=π$上有两个去限制的无隙时间反演对称SU（2）YM理论作为两个不同的共形场论的可能性，虽然它们在可定向时空上的局部算子的算符和有隙的SPT态秘密地不可区分，但在不可定向时空上或潜在地通过扩展算子的算符可以区分。
2018-06-28 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con hep-th
Interaction Correction to the Magneto-Electric Polarizability of $Z_{2}$ Topological Insulators
当时间反演对称性弱破缺且忽略相互作用时，$Z_{2}$拓扑绝缘体的表面支持半量子化霍尔电导率$σ_{S} = e^{2}/(2h)$。绝缘体中的表面霍尔电导率等效于体磁电极化率，即等效于依赖于磁场的电荷极化。通过对表面近似为二维大质量Dirac模型，时间反演对称性被弱铁磁性破缺的情形进行显式计算，证明了对$σ_{S}$存在非普适相互作用修正.对于薄膜的相互作用校正的顶部和底部表面霍尔电导率取消，然而，这意味着没有校正磁掺杂拓扑绝缘体的量子化的反常霍尔效应。
2015-08-13 cond-mat.str-el
Microscopic Realization of 2-Dimensional Bosonic Topological Insulators
众所周知，玻色莫特绝缘体可以通过凝聚玻色凝聚体的涡旋来实现.通常，在时间反演对称下，涡旋变成反涡旋（反之亦然），并且涡旋的凝聚导致平凡的莫特绝缘体。然而，如果每个涡旋或反涡旋与其核心处捕获的自旋相互作用，则复合涡旋算子的时间反演变换将包含额外的负号。结果表明，这种复合涡旋凝聚态是一种具有$U(1)\rtimes Z_2^T$对称性保护的无隙边界激发的玻色拓扑绝缘体（BTI）。我们指出，在BTI，外部$π$通量monodromy缺陷进行Kramers双峰。我们提出了晶格模型哈密顿量来实现BTI相，这可能在冷原子系统或自旋为1的固态系统中实现。
2015-01-04 cond-mat.str-el
Time-Reversal-Invariant Hofstadter-Hubbard Model with Ultracold Fermions
我们考虑了可以在冷原子实验中实现的时间反演不变的Hofstadter-哈伯德模型。在这些实验中，一个额外的交错势和一个人工Rashba型自旋轨道耦合是可用的。在没有相互作用的情况下，系统呈现出拓扑相、正常绝缘相、金属相以及具有两个甚至多个Dirac锥的半金属相。结合实空间动力学平均场论和分析技术，我们讨论了现场相互作用的影响，并确定了相应的相图。特别地，我们研究了半金属到反铁磁绝缘体的转变以及在强相互作用存在下不同拓扑绝缘体相的稳定性。我们计算谱函数，使我们能够研究的边缘状态的强相关的拓扑相位。
2012-11-19 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Wilson-Loop Characterization of Inversion-Symmetric Topological Insulators
介电不变绝缘体的基态包括可以呈现拓扑上不同结构的能带。很少有已知的例子，这种区别是由一个点群对称单独执行。在本文中，我们表明，1D和2D绝缘体与最简单的点群对称-反转-有一个$Z^{\geq}$分类。在2D中，我们确定了一个相对绕组数，它只受反转对称性的保护。通过分析的Berry相位，我们表明，这个不变量与第一类陈省身（时间反演破坏绝缘体）的相似之处，但更接近类似的$Z_2$不变量（时间反演不变绝缘体）。我们的工作的影响进行了讨论，在holonomy，极化的几何相位理论，最大本地化的Wannier函数的理论，并在纠缠谱。
2014-04-13 cond-mat.str-el hep-th
Electromagnetic description of three-dimensional time-reversal invariant ponderable topological insulators
分析理想拓扑绝缘体与电磁源和电磁场之间经典相互作用的一般技术在前面已经详细阐述过。然而，它不能立即应用于实验室，因为它不能描述真正的有重量的介质。在这项工作中，我们提供了一个真正的拓扑绝缘材料的描述，考虑到他们的介电和磁性能。对于非均匀的介电常数和磁导率，找到格林函数的问题必须以特别的方式解决。然而，物理上可行的情况下，分段常数$\varepsilon, μ$和$θ$使问题易于处理，其中$θ$编码的拓扑磁电极化率属性的介质。为此，我们采用格林函数的方法来找到这些材料和电磁源之间的相互作用所产生的场。此外，我们利用的事实，在这里研究的情况下，完整的格林函数可以成功地找到，如果相应的有重介质与$θ= 0$的格林函数是已知的。我们的结果，令人满意地再现以前存在的，也推广了一些人。该方法可用于更一般结构的电磁场测量，以测量真实三维拓扑绝缘体与电磁场的相互作用。
2016-10-03 cond-mat.str-el hep-ph hep-th
Magnetization reversal and negative volume thermal expansion in Fe doped Ca2RuO4
本文报道了Ca_2 Ru_（1-x）Fe_xO_4（0<x<0.20）单晶的物理和结构性质随温度、磁场和压力的变化。Ca 2 RuO 4是一种结构驱动的莫特绝缘体，在TMI = 357 K时发生了金属-绝缘体（MI）转变，与TN = 110 K时的反铁磁有序很好地分离。Fe取代Ca_2 RuO_4中的Ru引起明显的磁化反转和巨大的负体积热膨胀（NVTE）。的磁化反转是场诱导的反铁磁耦合之间的Ru-和Fe-磁性亚晶格，具有不同的温度依赖性的结果。NVTE与正交畸变密切相关，并且由于Fe掺杂或施加压力而随着正交性减弱而变小。这项研究突出了晶格，轨道和自旋自由度之间有趣的相互作用，这是Ca 2 RuO 4中新现象的根源。
2016-05-20 cond-mat.str-el
Signature of persistent metallic domains in FORC measurements of the VO$_2$ metal-insulator transition
我们进行了一阶反转曲线测量的温度驱动的金属-绝缘体转变的VO $_2$薄膜，这使得定量分析的滞后行为。反转曲线分布的等高线图中的一个意想不到的尾部特征表明金属域的存在，即使在低于滞后闭合的温度下。这些域与周围介质相互作用，并相对于来自\emph{fully}绝缘状态的路径改变反转路径。考虑到这一点，并假设这种相互作用持续通过整个相变，我们开发了一个模型，其中负责打开VO $_2$中的滞后的驱动力（或能量势垒）是域间相互作用。该模型本质上不同于通常用于描述滞后的Preisach模型;因为它寻找滞后的微观起源，并提供物理参数来表征它。
2009-03-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Simplified topological invariants for interacting insulators
我们提出了一般的拓扑序参量相互作用绝缘体的格林函数在零频率。他们提供了一个统一的描述各种相互作用的拓扑绝缘体，包括量子反常霍尔绝缘体和时间反转不变的绝缘体在四维，三维和二维。由于只使用零频率下的格林函数，这些拓扑序参量可以有效地评估强相互作用系统的大多数数值和分析算法。
2012-08-13 cond-mat.str-el
Odd-parity surface magnetism in a Kondo insulator
Department of Physics, Kent State University（肯特州立大学）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）
本研究构建拓扑近藤绝缘体SmB₆与Fe₁₊ₓTe间自旋极化隧穿理论，发现SmB₆表面T_c≈10 K处发生时间反演对称性破缺的相变，导致隧穿电导在零偏压附近反转符号，为该对称性破缺提供光谱学证据。
2026-10-14 cond-mat.str-el
Phonon Hall Viscosity in Magnetic Insulators
在晶格声子的低能描述中，声子霍尔粘滞度是表示时间反演对称性破缺的主要项。它可以产生声子Berry曲率，并可以通过声学法拉第效应和热霍尔输运在实验上观察到。本文提出了一个系统的方法来获得外磁场作用下磁性绝缘体中由声子-磁振子相互作用引起的声子霍尔粘滞系数。我们得到了导致非零法拉第旋转和霍尔电导率的一般对称性判据，并阐明了晶格对称性、自旋轨道耦合、外磁场和磁有序之间的相互作用。通过微观计算验证了对称性分析。通过构造描述自旋动力学和自旋-晶格耦合的广义霍尔允许的有效作用量，并对自旋涨落进行积分，可以得到声子有效作用量中的首阶时间反演破缺项，即声子霍尔粘滞.本文对四方晶格的铜氧化物莫特绝缘体Sr $_2$ CuO $_2$ Cl $_2$的反铁磁体进行了详细的分析，所述方法可以推广到其它磁性绝缘体。
2021-03-07 cond-mat.str-el
Signatures of ultrafast reversal of excitonic order in Ta$_2$NiSe$_5$
在存在电子-声子耦合的情况下，激子绝缘体具有两个简并基态，用Ising型序参量描述。从微观汉密尔顿出发，我们推导出声子耦合激子绝缘体Ta $_2$ NiSe $_5$中伊辛序参量的运动方程，并表明使用适当的激光脉冲序列可以在超短时间尺度上可控地反转。结合理论和时间分辨的光学反射率测量，我们报告的证据，这种序参量反转Ta $_2$ NiSe $_5$的相干激发顺序参数耦合声子的异常行为的基础上。我们的工作拓展了自旋和电荷有序材料之外的超快序参量控制领域。
2020-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Reversal of strain state in a Mott insulator thin film by controlling substrate morphology
本研究发现通过退火调控蓝宝石衬底的平整或阶梯形貌，可改变V₂O₃薄膜中晶格失配压应变与热膨胀失配拉应变的主导地位，实现应变状态反转，为Mott绝缘体薄膜应变调控及室温以上绝缘-金属切换应用提供新途径。
2025-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dirac Quantization and Fractional Magnetoelectric Effect on Interacting Topological Insulators
利用Dirac量子化方法研究了相互作用拓扑绝缘体中的分数电荷和轴子角θ。在相互作用的拓扑绝缘体中，由于边界处的常规奇通量量子化和非平凡偶通量量子化，存在两种类型的分数轴子角。在带隙时反不变系统的偶通量量子化中，我们证明了在霍尔电导为p/4 qe ~（2/2）h（p，q为奇数）的表面上存在减半的四分之一分数量子霍尔效应.能隙表面模的特征是偶通量量子化产生的非平凡的Z2反常。在复旋量场Dirac量子化的基础上，提出了电子可以看作是一个非阿贝尔色规范场约束的分数荷电夸克束缚态。
2010-10-10 cond-mat.str-el hep-th nucl-th
Topological Insulators Avoid the Parity Anomaly
当电荷共轭和时间反演对称性保持不变时，3+ 1 d拓扑绝缘体的表面存在奇数个无带隙狄拉克费米子。如果把它看作一个纯2+ 1维系统，那么当耦合到一个涨落规范场时，这个表面理论必然会明显地破坏宇称和时间反演。在这里，我们解释了为什么这样的状态可以存在于3+1d系统的边界上，而不破坏这些对称性，即使边界组件的数量是奇数。这是从两个互补的角度：拓扑量子化条件和正则化。我们首先讨论当理论位于高维时空边界上时（连续）大规范变换可能存在的条件。接下来，我们将展示如何高维体理论是必不可少的，在提供一个宇称不变的正则化的理论生活在低维边界或缺陷。
2013-01-17 cond-mat.str-el hep-th
Fractional $S$-duality, Classification of Fractional Topological Insulators and Surface Topological Order
本文将四维量子电动力学的$S$ -对偶性（$\text{QED}_4$）推广到具有分数荷激发的$\text{QED}_4$，即分数$S$ -对偶性.这种$\text{QED}_4$可以通过测量具有分数电荷的拓扑有序态的$\text{U(1)}$对称性来获得。当施加时间反演对称性时，轴子角（$θ$）可以取非平凡但仍然是时间反演不变的值$π/t^2$（$t\in\mathbb{Z}$）。这里，$1/t$指定由体激发携带的最小电荷。这种具有时间反演和$\text{U(1)}$全局对称性（费米子数守恒）的态是分数拓扑绝缘体（FTI）。我们提出了一个拓扑量子场论描述，它在微观上证明了分数$S$ -对偶性。然后，我们考虑堆叠操作（即，哈密顿量的直和）。我们发现，有两个拓扑不同的类FTIs：I型和II型。I型（$t\in\mathbb{Z}_{\rm odd}$）可以通过直接堆叠无相互作用的拓扑绝缘体和具有最小电荷$1/t$和使$θ$消失的分数化带隙费米子态来获得。但II型（$t\in\mathbb{Z}_{\rm even}$）不能通过任何堆叠实现。最后，我们研究了分数拓扑绝缘体的表面拓扑序。
2017-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el hep-th
