Two-dimensional Transport Induced Linear Magneto-Resistance in Topological Insulator Bi$_2$Se$_3$ Nanoribbons
本文报道了在垂直磁场作用下，Bi2Se3纳米带的线性磁电阻效应。通过角度依赖性磁输运实验，我们表明，这种线性MR是纯粹由于二维（2D）的运输，与最近发现的线性MR从2D拓扑表面状态散装Bi2Te3，和线性MR的其他无带隙半导体和石墨烯。我们进一步表明，Bi2Se3纳米带的线性MR持续到室温，强调了利用拓扑绝缘体纳米材料的室温磁电子应用的潜力。
2011-08-02 cond-mat.mes-hall
Ambipolar Surface Conduction in Ternary Topological Insulator Bi_2(Te_{1-x}Se_x)_3 Nanoribbons
我们报告了化学合成的Bi 2（Te 1-xSex）3纳米带的组成和栅极电压诱导的输运性质的调谐。研究发现，当x大于~ 10%时，Se浓度的增加有效地抑制了Bi_2（Te_（1-x）Sex）_3纳米带的体载流子输运，并诱导了半导化行为.在x ~ 20%的Bi 2（Te 1-xSex）3纳米带中，栅极电压使得厚度约为100 nm或大于100 nm的样品中的电阻（或电导）的双极调制成为可能，这表明无带隙表面态对输运的贡献显著增强。
2013-03-15 cond-mat.mes-hall
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
Density inhomogeneity driven percolation metal-insulator transition and dimensional crossover in graphene nanoribbons
在石墨烯纳米带中的传输与能隙的频谱被认为是在存在的随机带电杂质中心。在低载流子密度下，我们预测并确定该系统表现出密度不均匀性驱动的二维金属-绝缘体转变，这是在渗流普适类。对于非常窄的石墨烯纳米带（宽度小于无序诱导的长度尺度），我们预测，应该有一个维度交叉的1D渗流普适性类与可观察到的签名在运输间隙。此外，在高载流子密度下，应该存在到玻尔兹曼输运状态的交叉。测得的电导率指数和临界密度与这种渗流过渡的情况是一致的。
2008-07-23 cond-mat.mes-hall
Magnetic field induced metal-insulator transition in a Kagome Nanoribbon
在本工作中，我们研究了在垂直磁场存在下，电子通过有限宽度的可果美晶格纳米管的双电子输运。我们采用一个简单的紧束缚（T-B）哈密顿量来描述系统，并通过使用格林函数技术的Landauer-Büttiker形式的框架内获得的传输特性。在给出了可果美纳米晶体在磁场作用下的能量色散关系的解析描述后，我们数值研究了透射谱、态密度和电流-电压特性。结果表明，对于一个特定值的费米能量的可果美网络可以表现出一个磁场诱导的金属-绝缘体的转变，这是该通信的中心调查。我们的分析对低维开关器件的设计具有一定的启发意义。
2011-06-28 cond-mat.mes-hall
Ultra-thin Topological Insulator Bi2Se3 Nanoribbons Exfoliated by Atomic Force Microscopy
超薄拓扑绝缘体纳米结构是一种具有顶面态和底面态耦合的结构，具有重要的理论意义和实用价值。由于相邻的五重层（QL）之间的弱范德华相互作用，层状硒化铋（Bi 2Se 3），具有大的体隙的单Dirac锥拓扑绝缘体，可以剥离到几个QL。在本文中，我们报告的第一个控制的机械剥离的Bi 2Se 3纳米带（> 50量子点）的原子力显微镜（AFM）尖下降到一个单一的量子点。利用微波阻抗显微镜测量了这种超薄纳米带的局部电导率，发现1~2个量子点和4~5个量子点的薄层电阻有很大的差别。在剥离的（\leq 5 QLs）Bi 2Se 3器件上进行的传输测量显示电阻的非金属温度依赖性，与在厚（> 50 QLs）带中看到的金属行为形成鲜明对比。这些AFM剥离的薄纳米带提供了有趣的候选人研究从量子自旋霍尔表面的边缘状态的过渡。
2010-07-08 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Edge States in Topological Insulator Nanoribbons
我们提出了一个微观理论的手征一维电子气系统的侧壁上的磁性掺杂的Bi $_2$ Se $_3$ -家庭拓扑绝缘体纳米带的量子反常霍尔效应（QAHE）制度。我们的理论是基于一个简单的连续模型的侧壁状态，其参数提取详细的带状和薄膜几何紧束缚模型计算。与半导体量子阱中的量子霍尔效应的常见情况相反，微观手性通道的数量简单而系统地取决于带的厚度和表面态间隙内费米能级的位置。我们用我们的理论来解释最近的运输实验，表现出非零的纵向电阻的样品准确量化霍尔电导。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall
Bulk-Free Topological Insulator Bi2Se3 nanoribbons with Magnetotransport Signatures of Dirac Surface States
拓扑绝缘体（TI）的许多应用以及新现象需要具有减小的尺寸的器件。虽然已经取得了很大的进展，实现薄膜的TI具有低的体载流子密度，纳米结构还没有报道具有类似的性能，尽管事实上，尺寸限制应有助于减少贡献的体载流子。在这里，我们证明了Bi2Se3纳米带，生长通过一个简单的无催化剂的物理气相沉积，具有固有的低体载流子密度，并可以进一步通过尺寸限制散装自由，从而揭示了高流动性的拓扑表面状态。磁输运和霍尔电导测量，在单一的纳米带，表明，在厚度低于30 nm的体输运被完全抑制，这是支持自洽的带弯曲计算。结果突出了材料生长和几何约束的重要性，以适当地利用拓扑表面状态的独特性质。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall
Phase-coherent loops in selectively-grown topological insulator nanoribbons
普遍的电导涨落和弱的反定域效应是由电子干涉引起的缺陷结构特异性的磁电导指纹。实验证据表明，在本拓扑绝缘体（Bi $_{0.57}$ Sb $_{0.43}$）$_2$ Te $_3$纳米带的电导波动是由明确的和尖锐的解决相位相干环。从不同磁场倾斜角的测量中，我们推断出这些环优先平行于拓扑绝缘体材料的五重层取向。从普遍电导涨落的理论分析和从低温下测量的弱反定域中提取电子的相位相干长度$l_ϕ$，发现前者较大。讨论了这种偏差的可能原因。
2019-07-23 cond-mat.mes-hall
Topological Insulator Nanowires and Nanoribbons
最近的理论计算和光电子能谱测量表明，Bi 2Se 3是一种三维拓扑绝缘体，具有非简并自旋的导电表面态，在无耗散电子学和自旋电子学中有着广泛的应用.纳米拓扑绝缘体材料具有大的表面积体积比，可以表现出导电的表面态，是一种很有希望的器件候选材料。在这里，我们报告的高品质的单晶Bi 2Se 3纳米材料的合成和表征具有各种形态。Bi 2Se 3纳米线和纳米带的合成采用Au催化的气-液-固（VLS）机理。通过沿着线的轴向方向堆叠纳米片来形成表现出粗糙表面的纳米线。纳米带沿[11-20]方向生长，具有矩形横截面，并具有多种形貌，包括准一维，片状，锯齿形和锯齿形。扫描隧道显微镜（STM）研究纳米带显示原子级光滑的表面，约1 nm的台阶边缘，表明单一的Se-Bi-Se-Bi-Se五层。STM测量揭示了一个蜂窝状的原子晶格，这表明STM针尖不仅耦合到顶部的Se原子层，而且耦合到下面的Bi原子层，这开辟了研究不同原子轨道对拓扑表面态的贡献的可能性。一个单一的nanoriginal设备（四端电阻和霍尔电阻）的运输测量显示出很大的希望nanoribbons作为候选人研究拓扑表面状态。
2009-12-27 cond-mat.mes-hall
Controlled MOCVD growth of Bi2Se3 topological insulator nanoribbons
拓扑绝缘体是一类支持拓扑保护电子表面态的新材料。表面态在低耗散电子器件中的潜在应用促使人们努力创造具有大的表面体积比和高度控制的化学计量的纳米尺度样品。在Bi 2Se 3中的Se空位引起体导电，这掩盖了表面态的输运性质。因此，我们开发了一种新的路线，用于合成拓扑绝缘体纳米结构，使用金属有机化学气相沉积（MOCVD）。MOCVD允许在生长期间控制Se/Bi通量比。与合理的增长的目的，我们改变的Se/Bi流量比，生长时间，和衬底温度，并观察形态的变化，这表明在其中nanoriginates形成是有限的Bi前体质量流的生长制度。Bi 2Se 3纳米结构的MOCVD生长通过不同的生长机制发生，该生长机制由纳米线基部的金纳米颗粒成核。通过调节反应条件，我们得到了长达10微米的单晶带或薄的微米级片晶。
2012-06-14 cond-mat.mes-hall
Strain manipulation of Majorana fermions in graphene armchair nanoribbons
研究了具有扶手椅边缘的石墨烯纳米带的外部增强，但现实的参数值：由于接近过渡金属二硫属化物如WS $_{2}$而增强的Rashba自旋轨道耦合，以及由于在施加的磁场下与磁性绝缘体如EuS交换耦合而增强的塞曼场。s-波超导性的存在下，诱导的接近或装饰与碱金属原子，如Ca或Li，导致拓扑超导相与马约拉纳端模式。拓扑相位对单轴应变的应用高度敏感，在远低于$0.1\%$的临界应变之上过渡到平凡状态。这种灵敏度允许通过应用非均匀应变分布来对马约拉纳费米子进行真实空间操纵。通过应用非均匀塞曼场或化学势也可以进行类似的操作。
2017-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Experimental evidence and control of the bulk-mediated intersurface coupling in topological insulator Bi2Te2Se nanoribbons
在拓扑绝缘体（TI）发现近十年后，通过电输运实验识别和表征其拓扑表面态的重要任务仍然没有完成。这些实验的解释是困难的存在下，剩余的散装承运人和他们的耦合到表面状态，这是尚未得到很好的理解。在这项工作中，我们提出了第一个证据的存在和控制的体-表面耦合的Bi 2 Te 2Se纳米带，这是有前途的平台，为未来的TI为基础的设备。我们的磁阻测量结果表明，当薄膜厚度超过体相弛豫长度时，纳米带中的量子干涉的相干通道的数量会突然改变。我们解释这一观察结果作为一个证据，位于相对的表面上的金属状态之间的批量介导的耦合。这一假设是支持下进行的一组栅电压和平行的磁场，后者改变了表面间的耦合在一个可控的方式额外的磁阻测量。
2014-09-05 cond-mat.mes-hall
Size Effects on Transport Properties in Topological Anderson Insulators
利用Landauer-Büttiker方法结合非平衡格林函数方法研究了拓扑Anderson绝缘体中输运性质的尺寸效应。计算了几种不同宽度的纳米带的电导，发现窄纳米带不再存在量子化平台。局域自旋分辨电流分布表明，两侧的边缘态可以耦合，导致背散射随着纳米尺度宽度的减小而增强，从而破坏了拓扑Anderson绝缘体中的完美量子化现象。我们还表明，非量子化电导的主要贡献也来自边缘状态。最后讨论了拓扑Anderson绝缘体的实验方案。
2011-07-26 cond-mat.mes-hall
Tunable spin-charge conversion through topological phase transitions in zigzag nanoribbons
研究了具有六角晶格的锯齿形磁性准一维纳米带在大的自旋轨道耦合下的自旋轨道矩和电荷泵。这样的系统经历拓扑相变从平凡的带绝缘体的量子自旋霍尔绝缘体无论是通过调整磁化方向或内在的自旋轨道耦合。我们发现，自旋-电荷转换效率（即自旋-轨道扭矩和电荷泵）显着增强的拓扑转变，显示出显着的角度各向异性。
2016-04-29 cond-mat.mes-hall
Ab initio simulation framework for Majorana transport in 2D materials: towards topological quantum computing
我们提出了一个从头计算模型框架来模拟二维半导体材料中的马约拉纳输运，为基于二维纳米带的拓扑量子比特铺平了道路。通过结合密度泛函理论和量子输运计算，我们表明，马约拉纳束缚态（MBSs）的签名可以在2D材料系统中找到的零能量模式的峰值在本地的状态密度。研究了自旋轨道耦合和外加磁场对两种相关二维材料WSe 2和PbI 2的Majorana输运的影响。为了说明所提出的从头算平台的能力，能够托管MBS的设备结构创建从PbI2纳米晶和仔细研究。这些结果进行了比较，锑化铟纳米线，并用于提供二维拓扑量子位的设计准则。
2021-10-30 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable supercurrent and multiple Andreev reflections in a superconductor-topological insulator nanoribbon-superconductor hybrid device
报道了在体绝缘BiSbTeSe $_2$拓扑绝缘体纳米取向（TINR）约瑟夫森结（JJ）中观察到的具有超导Nb接触的栅极可调邻近感生超导性和多次Andreev反射（MAR）。我们观察到一个栅极可调的临界电流（$I_C$）的栅极电压（$V_g$）以上的电荷中性点（$V_{CNP}$），与$I_C$高达430 nA。我们还观察到MAR峰的微分电导（$dI/dV$）与直流电压（$V_{dc}$）对应的次谐波峰的结（在$V_{dc} = V_n = 2Δ_{Nb}/en$，其中$Δ_{Nb}$是超导间隙的Nb接触和$n$是次谐波阶）。次谐波级$n$表现出$V_g$依赖性，并且对于$V_g = 40$ V达到$n = 13$，表明Nb接触对TINR的高透明度。我们的观察铺平了道路，探索使用TINR的拓扑保护设备，可能会举办异国情调的物理，如马约拉纳费米子的可能性。
2017-10-10 cond-mat.mes-hall
Gate Tunable Relativistic Mass and Berry$'$s phase in Topological Insulator Nanoribbon Field Effect Devices
在拓扑绝缘体中，自旋螺旋无质量Dirac费米子表面态的输运对于实现从量子反常霍尔效应到Majorana费米子等各种新的物理现象具有重要意义.然而，拓扑表面状态的最重要的标志之一，狄拉克线性带色散，一直难以直接在输运测量中揭示。在这里，我们报告的实验Bi 2 Te 3纳米双极场效应器件上的高k SrTiO 3衬底，在那里我们实现了栅极调谐的体金属-绝缘体过渡和拓扑传输制度与大量的表面态传导。在这方面，我们报告了两个明确的传输证据门可调狄拉克费米子通过π Berry $'$的相位Shubnikov-de Haas振荡和有效质量成正比的费米动量，表明线性能量动量色散。我们还测量了一个门可调弱反局域化（WAL）与2个相干导电通道（表示2去耦表面）附近的电荷中性点，和一个过渡到弱本地化（表示崩溃的Berry $'$ s相）时，费米能量接近体导带。门可调谐狄拉克费米子拓扑表面态为各种拓扑电子器件的发展铺平了道路。
2014-02-11 cond-mat.mes-hall
Optimizing proximitized magnetic topological insulator nanoribbons for Majorana bound states
Peter Grünberg Institute (PGI-9), Forschungszentrum Jülich（彼得·格林伯格研究所（PGI-9），于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；Institute for Cross-Disciplinary Physics and Complex Systems IFISC (CSIC-UIB)（跨学科物理与复杂系统研究所 IFISC（西班牙国家研究委员会-巴利阿里群岛大学））；Department of Physics, University of the Balearic Islands（巴利阿里群岛大学物理系）
研究优化近接磁拓扑绝缘体纳米带条件以实现稳健的马约拉纳束缚态。
2025-05-21 cond-mat.mes-hall
Adjustable quantum interference oscillations in Sb-doped Bi2Se3 topological insulator nanoribbons
拓扑绝缘体（TI）纳米带（NR）为研究结合拓扑表面态的量子干涉振荡提供了一个独特的平台。在轴向磁场作用下，沿TI NR周边形成的一维子带可以被调制，表现出Aharonov-Bohm（AB）和Altshuler-Aronov-Spivak（AAS）的磁导振荡（MC）.使用Sb掺杂的Bi 2Se 3 TI NR，我们发现，两个量子振荡的相对振幅可以通过改变沟道长度来调谐，表现出从准弹道到扩散输运机制的交叉。即使对于70微米长的通道，AB和AAS振荡也是可辨别的，而对于短通道，仅观察到AB振荡。基于MC曲线的整体平均快速傅里叶变换的分析揭示了AB和AAS振荡的指数温度依赖性，由此获得了周向相位相干长度和热长度。我们的观察表明，在TI NR的通道长度可以是一个有用的控制旋钮定制的量子干涉振荡，特别是对于开发拓扑混合量子器件。
2020-08-19 cond-mat.mes-hall
Zigzag nanoribbons of two-dimensional hexagonal crystals: magnetic, topological and thermoelectric properties
从理论上分析了电子-电子相互作用和自旋-轨道相互作用对二维六方晶体锯齿形纳米带基态磁位形以及相应的热电和自旋热电性质的影响。还考虑了准稳磁态的热电性质。特别感兴趣的是库仑和自旋轨道相互作用的拓扑边缘状态和拓扑绝缘体和传统的间隙绝缘体状态之间的过渡的影响。结果表明，这两种相互作用的相互作用也有显着的影响纳米带的运输和热电特性。自旋-轨道相互作用另外确定了面内易磁化轴。与平面内的纳米带的热电性能的磁矩的边缘磁矩垂直于他们的平面取向的纳米带进行了比较。纳米带的铁磁对齐的边缘力矩显示，除了传统的自旋热电。
2015-07-07 cond-mat.mes-hall
Catalyst-Free Growth of Millimeter-Long Topological Insulator Bi2Se3 Nanoribbons and the Observation of pi Berry Phase
我们报告了通过无催化剂的物理气相沉积方法生长长度达几毫米的单晶Bi 2Se 3纳米带。扫描透射电镜分析表明，纳米带沿（1120）方向生长。我们得到了详细的表征的Bi 2Se 3纳米带的电子结构的测量Shubnikov-de Haas（SdH）的量子振荡。角相关的磁输运测量揭示了一个占主导地位的二维贡献来自表面状态和体状态的弱贡献。无催化剂的合成产生高纯度的纳米晶体，使大量的SdH振荡周期的观察，并允许一个精确的测定的π-Berry相，在拓扑绝缘体的狄拉克费米子的关键特征之一。长长度的纳米带可以赋予在单个纳米管上制造多个纳米电子器件的潜力。
2012-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Beta-Ag2Te: A topological insulator with strong anisotropy
我们通过第一性原理计算和单晶纳米晶体中的周期量子干涉效应，证明了β-Ag 2 Te的拓扑表面态.第一性原理计算表明，β-Ag 2 Te是一种具有强各向异性的无隙Dirac锥的拓扑绝缘体.为了实验探测拓扑表面状态，我们合成了高质量的β-Ag 2 Te纳米带，并进行了电子输运测量。明显的Aharonov-Bohm振荡和弱的Altshuler-Aronov-Spivak振荡的共存清楚地表明了β-Ag 2 Te纳米带周边的相干电子输运以及因此金属表面态的存在，这进一步得到了具有不同截面面积的β-Ag 2 Te纳米带的电阻率的温度依赖性的支持。β-Ag_2Te的高度各向异性的拓扑表面态表明，该材料是一种有前途的基础研究和未来的自旋电子器件材料。
2013-03-13 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm interference in topological insulator nanoribbons
拓扑绝缘体代表了具有绝缘体隙和无隙边缘或表面态的量子物质的新相。二维拓扑绝缘体相在碲化汞量子阱中的预测和确认的传输测量。最近，Bi 2Se 3和相关材料被提出作为表面上具有单个狄拉克锥的三维拓扑绝缘体，并通过角分辨光电子能谱实验进行了验证。在这里，我们通过周期性的量子干涉效应在层状单晶Bi 2Se 3纳米带的拓扑表面态的明确的运输证据。明显的Aharonov-Bohm振荡的磁阻清楚地表明覆盖的二维电子在整个表面上，预期从拓扑性质的表面状态。初级H/E振荡的主导地位和它的温度依赖性表明这些电子状态的鲁棒性。我们的研究结果表明，拓扑绝缘体纳米带提供了新的有前途的材料，为未来的自旋电子器件在室温下。
2009-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Super-diffusion of Photoexcited Carriers in Topological Insulator Nanoribbons
本文利用超快瞬态光电压显微镜研究锑掺杂 Bi2Se3 纳米带，发现光激发载流子在低温低浓度下呈现高达 800 cm²/s 的超扩散，并提出热载流子与激子凝聚机制解释。
2025-02-05 cond-mat.mes-hall
Ultra-low carrier concentration and surface dominant transport in Sb-doped Bi2Se3 topological insulator nanoribbons
拓扑绝缘体是一种新的物质状态，它具有跨越体带隙的无带隙自旋锁定表面态，这为从新型电子学到能量转换创造了新的机会。然而，大浓度的体剩余载流子一直是通过电子输运测量揭示拓扑表面态性质的主要挑战。在这里，我们报告的Sb掺杂Bi 2Se 3纳米带具有非常低的体电子浓度的表面态占主导地位的运输。在由ZnO层保护的厚度小于10 nm的纳米带中，我们证明了在狄拉克点附近完全控制其顶部和底部表面，实现了三维（3D）拓扑绝缘体中报道的最低载流子浓度2 × 10^11/cm 2。Sb掺杂Bi 2Se 3纳米结构为拓扑绝缘体的基础物理研究以及未来的应用提供了一个有吸引力的材料平台。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum transport in topological surface states of Bi$_2$Te$_3$ nanoribbons
准一维拓扑绝缘体纳米线是超导混合体系中的一种新兴的候选结构，可用于实现基于马约拉纳费米子的量子计算方案。然而，在技术上难以制造以及识别拓扑绝缘体纳米线的1D极限。在这里，我们研究了选择性生长的Bi $_2$ Te $_3$拓扑绝缘体纳米带和纳米霍尔棒在低温下的拓扑特性。霍尔条被限定在硅（111）衬底上的深蚀刻的Si $_3$ N $_4$ /SiO $_2$纳米沟槽中，随后通过分子束外延进行选择性区域生长工艺。选择性区域生长有利于器件质量，因为不需要执行后续制造来使纳米带成形。进行传输线测量以评估所施加的Ti/Au接触的接触电阻以及Bi $_2$ Te $_3$二元拓扑绝缘体的电阻率。在这些非故意$n$掺杂的Bi $_2$ Te $_3$拓扑绝缘体纳米霍尔棒的扩散输运机制中，我们通过分析角度相关的通用电导波动谱来识别可区分的电子轨迹。当样品从垂直于平行磁场取向倾斜时，这些高频通用电导波动与源自环绕纳米取向截面的拓扑保护表面态的低频Aharonov-Bohm型振荡合并。对于500 nm宽的霍尔条，我们还确定了低频Shubnikov-de Haas振荡的垂直场方向，揭示了一个拓扑高迁移率的2D传输通道，部分解耦的大部分材料。
2020-01-24 cond-mat.mes-hall
In-plane magnetic field-driven symmetry breaking in topological insulator-based three-terminal junctions
三维拓扑绝缘体纳米带的拓扑表面态及其独特的磁导性质在拓扑电子学和拓扑量子计算中具有重要的应用前景。基于纳米带的电路的关键构建块是三端结。虽然平面边界上的拓扑表面状态的传输不直接受面内磁场的影响，但当表面状态被限制在纳米几何形状的边界时，轨道效应不能被忽略。在这里，我们报告这种三端结的磁输运性质。我们观察到的平面内的磁场的电流的依赖性，与一个不同的转向模式的表面状态电流朝向一个优选的输出端子为不同的磁场方向。我们证明，这种转向效应源于轨道效应，捕获的相位相干表面状态在不同的腿的结的相对两侧的纳米和打破左右对称的传输跨越结。所报道的磁输运性质表明，在平面内的磁场不仅是相关的，但也非常有用的三维拓扑绝缘体nanoribbon为基础的结和电路，作为一个拓扑电流开关的表征和操纵的运输。
2021-12-22 cond-mat.mes-hall
Realization of a one-dimensional topological insulator in ultrathin germanene nanoribbons
本研究制备表征锯齿形锗烯纳米带阵列，探明二维拓扑的宽度极限，在超薄纳米带中发现受对称保护的末端态，首次实现强自旋轨道耦合的一维拓扑绝缘体，为相关研究提供平台。
2024-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological insulator based axial superconducting quantum interferometer structures
本研究利用Bi$_{0.26}$Sb$_{1.74}$Te$_{3}$纳米带制备轴向SQUID结构，观察到$h/(2e)$周期干涉，归因于拓扑表面态的相干输运。
2024-03-20 cond-mat.mes-hall
Magnetic Doping and Kondo Effect in Bi2Se3 Nanoribbons
一个简单的表面能带结构和一个大的体带隙使Bi 2Se 3成为新发现的三维拓扑绝缘体的参考材料，它表现出拓扑保护的导电表面状态，驻留在体带隙内。研究纳米结构中的拓扑绝缘体如Bi 2 Se 3是有利的，因为其高的表面积与体积比，这增强了表面态的影响;我们中的一些人最近报道的拓扑绝缘体纳米带中的Aharonov-Bohm振荡就是一个很好的例子。理论上，在拓扑绝缘体中引入磁性杂质，可以打破时间反演对称性，在表面态中打开一个小的能隙。在这里，我们提出的合成磁性掺杂Bi 2 Se 3纳米带的气-液-固生长使用磁性金属薄膜作为催化剂。虽然掺杂浓度小于~ 2%，但Fe掺杂的Bi 2Se 3纳米带器件的低温输运测量在低于30 K的温度下显示出明显的近藤效应，证实了Bi 2Se 3纳米带中存在磁性杂质。磁性掺杂拓扑绝缘体纳米结构的能力为自旋电子学开辟了令人兴奋的机会。
2010-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconducting Quantum Interference Devices Made of Sb-doped Bi2Se3 Topological Insulator Nanoribbons
报道了用Sb掺杂的Bi_2Se_3拓扑绝缘体（TI）纳米颗粒（NR）与PbIn超导电极接触制成的超导量子干涉器件（SQUID）的制备和表征。当外加磁场沿NR轴方向作用时，由于一维子带的存在，TI NR表现出周期性的磁导振荡，即所谓的Aharonov-Bohm振荡。在PbIn电极的超导转变温度以下，我们观察到超导电流流过TI NR基SQUID。临界电流随垂直于SQUID环的磁场周期性地调制，揭示了周期性对应于超导通量量子。我们的实验观测有助于探索TI NR中的Majorana束缚态，为开发拓扑量子信息器件提供了希望。
2020-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Chiral Majorana Fermions in two dimensional square lattice antiferromagnet with proximity-induced superconductivity
在具有自旋轨道耦合和非对称对称性的二维正方晶格反铁磁体中，邻近诱导超导和铁磁交换场的结合可以诱导出具有手征Majorana边态的拓扑超导相.采用Bogoliubov-de Gennes（BdG）哈密顿量的晶格模型研究了纳米带中块态和手征Majorana边缘态的相图。通过对相图的数值研究，我们发现两个子晶格上超导配对参数或交换场的非均匀性是诱导具有手征Majorana边态的拓扑超导相的必要条件。某些拓扑超导体相的BdG Chern数是$\pm1$或$\pm3$，使得相应的纳米带分别具有一对或三对手性Majorana边缘状态。
2022-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fabrication and Characterization of Superconducting Quantum Interference Device using (Bi_{1-x}Sb_x)_2Se_3 Topological Insulator Nanoribbons
报道了由（Bi_{1-x} Sb_x）_2Se_3拓扑绝缘体（TI）纳米颗粒（NR）与Pb_（0.5）In_（0.5）超导电极连接制成的超导量子干涉器件（SQUID）的制备和电输运性质。在超导Pb_（0.5）In_（0.5）电极的转变温度以下，由于磁通量子化，在垂直于平面的磁场作用下，在TI NR SQUID中观察到临界电流的周期振荡。输出电压也作为外部磁场的函数进行调制。此外，SQUID显示电压调制包络，其被认为代表每个单个结的Fraunhofer样图案。TI NR SQUID的这些性质将为研究Majorana费米子提供一种有用的方法。
2018-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana fermions from Landau quantization in a superconductor--topological-insulator hybrid structure
我们表明，回旋运动和Andreev反射的相互作用所经历的无质量狄拉克类电荷载流子在拓扑绝缘体表面状态产生的马约拉纳粒子激发。基于Dirac-Andreev边缘态的一个近似函数描述，我们讨论了Majorana模的运动学性质，发现它们可以通过改变超导体的化学势和/或垂直磁场的大小来调谐.我们的建议开辟了新的可能性，研究马约拉纳费米子在一个可控的设置。
2012-10-15 cond-mat.mes-hall
Spin-Pairing Correlations and Spin Polarization of Majorana Bound States in Two-Dimensional Topological Insulator Systems
我们证明了在二维拓扑绝缘体边缘形成的铁磁绝缘体（FI）-超导体（SC）结中的零能Majorana束缚态具有三种自旋-三重态配对关联，其自旋极化方向与铁磁绝缘体中的位置无关.当一个电子以平行于这个方向的自旋（反）注入时，等自旋安德烈耶夫反射表现出最宽的（最窄的）共振峰。当调用FI-SC-FI结中的两个Majorana束缚态之间的耦合时，发现了类似的行为，尽管产生了额外的弱自旋单线态配对相关。这些签名可以很容易地促进实验检测自旋三重态的相关性和自旋极化的马约拉纳束缚态。
2016-12-29 cond-mat.mes-hall
Fast and slow edges in bilayer graphene nanoribbons: Tuning the transition from band- to Mott-insulator
我们发现，门控双层石墨烯锯齿形带具有快速和缓慢的边缘，其特征在于边缘状态的速度不同，由于不可忽略的下一个最近邻跳跃元素。通过玻色化和重整化群方法，我们发现慢边可以获得一个相当大的相互作用诱导的带隙，这是通过一个外部栅极电压V_{g}可调。与体材料中的栅感应能隙不同，相互作用感应能隙非单调地依赖于在位电势V。
2010-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Proximity Effects in Graphene Nanoribbon Heterostructures
拓扑绝缘体（TI）是一种在其与普通绝缘体的界面上具有强手性导电态的块状绝缘体。近年来，人们对TI基异质结构进行了大量的研究，其中传统的邻近效应引起了许多奇异的物理现象。在这里，我们建立了潜在的存在“拓扑邻近效应”的拓扑石墨烯纳米颗粒（GNR）和正常的GNR的接口。具体而言，我们表明，拓扑边缘状态的位置表现出多功能的可调性作为界面取向的函数，以及在正常GNR的界面耦合和自旋轨道耦合的强度。对于锯齿形和有胡须的GNR，拓扑边缘状态可以被调整为在正常带的界面或外边缘处。对于扶手椅型GNR，拓扑边缘状态的潜在位置可以进一步丰富为在正常带的边缘处或正常带内、在界面处或潜入拓扑GNR中。我们还讨论了潜在的实验实现预测的拓扑邻近效应，这可能为整合TI和石墨烯在未来器件应用中的突出功能铺平道路。
2013-12-26 cond-mat.mes-hall
Topological and magnetic phase transition in silicene-like zigzag nanoribbons
硅烯中的自旋-轨道相互作用（SOI）导致量子自旋霍尔效应，而锯齿形纳米带中的Hubbard诱导库仑相互作用经常产生带隙，其两个边缘具有反铁磁（AF）自旋序。在本文中，我们系统地研究了这两个共同的锯齿状硅纳米带（zSiNR）的贡献。研究了不同材料参数和外场条件下的一些拓扑和磁相变。我们发现当带宽或SOI值超过某个临界值时，SOI可以克服库仑相互作用，系统从能带绝缘体转变为拓扑绝缘体：量子自旋霍尔态或自旋量子反常霍尔态。我们还发现当交换场或电场超过某一临界值时，Hubbard主导的zSiNR系统中存在磁相变。最后，我们在Hubbard-SOI-zSiNR系统中观察到了在强电场破坏磁相和拓扑相之前的拓扑/磁相变。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall
Topological properties of finite-size heterostructures of magnetic topological insulators and superconductors
本文通过构建对称性约束的低能有效哈密顿量，研究了磁性拓扑绝缘体/超导体异质结构从二维平板到准一维纳米带的拓扑相变，发现随化学势、磁性掺杂和宽度变化可出现手性马约拉纳边缘态、马约拉纳束缚态及其共存相。
2024-04-25 cond-mat.mes-hall
Kramers Pairs of Majorana Fermions and Parafermions in Fractional Topological Insulators
我们提出了一个基于拓扑绝缘体的方案，在完全没有磁场的情况下产生Kramers对的马约拉纳费米子或副费米子。我们的装置由两个拓扑绝缘体组成，它们的边缘态接近s波超导体。由此产生的邻近效应导致非局部交叉Andreev配对之间的相互作用，这是占主导地位的强电子-电子相互作用制度，和通常的超导配对，这是占主导地位的两个拓扑绝缘体边缘之间的大分离。因此，在两种不同类型的配对占主导地位的空间区域之间的界面处存在零能量束缚态。由于保留了时间反演对称性，束缚态以克拉默对的形式出现。如果拓扑绝缘体带有分数边态，则零能束缚态是仿费米子，否则是马约拉纳费米子。
2014-03-17 cond-mat.mes-hall
Majorana corner states in an attractive quantum spin Hall insulator with opposite in-plane Zeeman energy at two sublattice sites
高阶拓扑超导体和超流体的主机低维马约拉纳角和铰链状态，因为新的拓扑结构的边界展览。虽然这种拓扑非平凡的阶段已被广泛探讨，更多可能的计划是必要的工程马约拉纳状态。本文提出了在两个亚晶格位置具有相反面内塞曼能量的二维吸引量子自旋霍尔绝缘体中可以实现Majorana角态。适当的塞曼场导致正方形样品的相邻边缘具有相反的狄拉克质量，并且自然地诱导出马约拉纳角态。这种拓扑相位的特征在于马约拉纳边缘极化，只要边缘间隙保持开放，它对随机势的扰动是鲁棒的。我们的工作为实现二维二阶拓扑超流体和设计Majorana角态提供了新的可能性。
2022-02-13 cond-mat.mes-hall
Multiple Andreev reflections in topological insulator nanoribbons
由拓扑绝缘体（TI）纳米带（NR）制成的超导邻近结为研究拓扑超导性提供了一个有用的平台。我们报道了用Sb掺杂的Bi $_2$ Se $_3$ NR与Al电极接触的约瑟夫森结（JJ）的制造和测量。Aharonov $-$ Bohm和Altshirt $-$ Aronov $-$ Spivak振荡的轴向磁导的TI NR的观察，表明存在的金属表面状态沿圆周的TI NR。我们观察到了TI NR JJ中的超电流和由于多次Andreev反射引起的微分电导的次谐波能隙结构。基于过电流估计的TI NR JJ的界面透明度达到$τ$ = 0.83，这是TI JJ报告的最高值之一。临界电流的温度依赖性是一致的短和弹道结模型确认形成的高透明的超导接触的TI NR。我们的观察将是有用的探索拓扑约瑟夫森效应在TI NR。
2021-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous low-temperature enhancement of supercurrent in topological-insulator nanoribbon Josephson junctions: evidence for low-energy Andreev bound states
我们报道了由拓扑绝缘体BiSbTeSe $_2$纳米带与超导Nb电极制成的门极可调约瑟夫森结在低温下临界电流的异常增强。与常规结相反，作为降低的温度$T$的函数，增加的临界电流$I_c$在温度$T_*$处表现出急剧的上升，该温度大约是几个不同样品和各种栅极电压的结临界温度的20 $\%$。$I_c$与$T$的关系证明了$T>T_*$的短结行为，但$T<T_*$的长结行为具有指数$T$依赖性$I_c \propto \exp\big(-k_B T/δ\big)$，其中$k_B$是玻尔兹曼常数.提取的特征能量尺度$δ$被发现是一个数量级小于感应超导间隙的结。我们将这种小$δ$的长结行为归因于低能量Andreev束缚态（ABS），该束缚态由拓扑绝缘体纳米颗粒（TINR）周围的电子波函数缠绕而产生。我们的TINR为基础的约瑟夫森结与低能量ABS是有前途的未来拓扑保护的设备，可能主机外来现象，如马约拉纳费米子。
2019-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magneto-transport Effects in Topological Insulator Bi$_2$Se$_3$ Nanoribbons
研究了Bi $_2$ Se $_3$纳米带在宽温度范围（$T$ = 300 K-2 K）和不同磁场（$B$）取向下的磁电阻效应。磁电阻是强各向异性的垂直磁电阻远远大于纵向和横向的磁电阻。垂直磁电阻表现出二次$B$的依赖性，在低场，并成为线性高$B$。然而，当$T$增加时，垂直MR在整个磁场范围（0- 9 T）内变为线性直至室温。这种不寻常的线性MR的拓扑表面态的线性量子MR的上下文中进行了讨论。我们还观察到了低温下磁共振的边界散射效应，这表明除了简单的三维费米面图像外，面外费米动量要比面内费米动量小得多。
2010-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Majorana Kramers pairs in higher-order topological insulators
我们提出了一种在最近发现的高阶拓扑绝缘体（HOTI）中实现Kramers对Majorana束缚态的免调谐方案。我们表明，通过将两个铰链的HOTI到附近的$s$波超导体，本地和交叉Andreev配对之间的竞争导致马约拉纳Kramers对的形成，当后者的配对占主导地位的前。我们证明，这样的拓扑超导性是稳定的适度的电子-电子相互作用。所提出的设置避免了应用程序的磁场或局部电压门，并需要较弱的相互作用相比，非螺旋纳米线。
2018-11-07 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
Majorana corner modes and flat-band Majorana edge modes in superconductor/topological-insulator/superconductor junctions
本文研究由拓扑绝缘体薄膜隔开两个 s 波超导体构成的二维 Josephson 结，揭示面内 Zeeman 场诱导的零能 Majorana 角模及支持平带 Majorana 边缘模的节点超导相。
2022-09-29 cond-mat.mes-hall
Majorana fermions in topological insulator nanowires: from single superconducting nanowires to Josephson junctions
研究了具有邻近效应的一维拓扑绝缘体（TI）纳米线中Majorana费米子束缚态的特征。计算了单根TI纳米线的相图和能谱，结果表明，当单根TI纳米线中含有0对、1对和2对Majorana费米子时，纳米线可以处于缠绕数为$W=0, \pm 1$和$\pm 2$的拓扑不变相.它还表明，拓扑绕组数，即，可以从由两个TI纳米线制成的约瑟夫森结装置的输运测量中提取TI纳米线中的马约拉纳费米子对的数目，而可以使用超导量子干涉装置（SQUID）设置提取缠绕数目的符号。
2017-03-04 cond-mat.mes-hall
Single in situ Interface Characterization Composed of Niobium and a Selectively Grown (Bi$_{1-x}$Sb$_x$)$_2$Te$_3$ Topological Insulator Nanoribbon
本研究结合选区生长与阴影蒸发工艺制备了单根原位Nb/(Bi₀.₁₅Sb₀.₈₅)₂Te₃纳米界面，验证了其高界面透明度，开展了多条件微分电导分析并结合密度泛函理论解释相关谱学特征，为超导体-拓扑绝缘体界面研究提供了新的单界面表征方案。
2023-12-12 cond-mat.mes-hall
Stability of Majorana modes in Coulomb-disordered topological insulator nanowires
本研究通过数值模拟证明，超导近邻效应可有效屏蔽拓扑绝缘体纳米线中的库仑无序，从而在现实杂质浓度下实现鲁棒的Majorana零能模，为拓扑量子计算提供可行方案。
2025-03-28 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable chiral Majorana edge modes in quantum anomalous Hall insulator-topological superconductor systems
从理论上提出了手征Majorana边缘模来进行潜在量子计算的编织操作。在这里，我们提出了一个计划，以调节基于量子反常霍尔绝缘体（QAHI）拓扑超导体异质结的手征马约拉纳费米子的轨迹。施加外部栅极电压的QAHI区域引入了一个动态的阶段，使传出的马约拉纳费米子可以显着地调整到不同的引线。的轨迹进行了机械分析和电气操纵表示的振荡传输系数与栅极电压。通过器件的优化，电导同样可以检测到周期性振荡，这意味着手性马约拉纳边缘模式的实验控制。此外，这种对无序具有鲁棒性的振荡周期也为观察QAHI边缘模的能量色散关系提供了一种可行的方法。此外，电导的振荡行为可以作为手征马约拉纳费米子存在的确凿证据，这可以通过实验得到证实。
2019-12-07 cond-mat.mes-hall
Majorana state on the surface of a disordered 3D topological insulator
我们研究了在无序存在下三维拓扑绝缘体表面上捕获无核涡旋的“反点”中的低电子能级。表面覆盖有超导膜，该超导膜具有大于相干长度的尺寸为R的孔，其通过邻近效应诱导超导性。空穴内部的电子态谱对无序很敏感，然而，系统的拓扑性质在零能量下产生了一个鲁棒的Majorana束缚态。我们采用超对称西格玛模型方法计算了具有能量和空间分辨率的亚能隙态密度。进入空穴区的隧穿对Majorana能级敏感，并在零能量下表现出共振Andreev反射。
2012-05-18 cond-mat.mes-hall
Diverse edge states of nanoribbons and excitonic insulator states of the monolayer Ta2Ni3Te5
本文利用第一性原理计算发现，Ta2Ni3Te5 纳米带的电子和磁性性质可通过边缘类型、带宽及 H/F 饱和进行调控，并揭示其单层具有激子绝缘体态，为纳米电子学、自旋电子学和光电子学提供了潜在候选材料。
2025-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
