Observation of a Helical Luttinger-Liquid in InAs/GaSb Quantum Spin Hall Edges
本文报道了在InAs/GaSb量子自旋霍尔绝缘体边缘观察到的螺旋状Luttinger液体，它在低温和低偏压下表现出电导的特征抑制。此外，电导表现出幂律行为作为温度和偏置电压的函数。结果表明，在InAs/GaSb边缘态的输运过程中存在着强烈的电子-电子相互作用效应.由于边缘模的费米速度是由门控制的，因此可以对Luttinger参数进行微调。可调Luttinger液体的实现提供了一个一维模型系统，为未来的预测相关效应的研究。
2015-08-25 cond-mat.mes-hall
Low-Temperature Conductivity of Weakly Interacting Quantum Spin Hall Edges in Strained-Layer InAs/GaInSb
我们报道了应变InAs/Ga0.68In0.32Sb量子阱中的低温输运测量结果，该量子阱支持时间反转的螺旋边缘态。不同尺寸器件的螺旋边电导随温度和偏置电压的变化与弱相互作用螺旋边态的理论预期一致。此外，我们还发现螺旋边缘态的磁电阻与边缘相互作用效应和无序强度有关。
2017-12-12 cond-mat.mes-hall
In-plane Hall effect in two-dimensional helical electron systems
研究了具有自旋轨道耦合的二维电子系统的Berry曲率驱动和塞曼磁场相关的电流响应。描述了在外加面内磁场中出现的电流的新的非耗散分量。该分量横向于电场，在磁场中为奇数，并且仅取决于由自旋轨道耦合定义的磁场的一个特定方向。我们表明，该效果可以观察到在一些系统与$C_{3v}$对称性。
2020-10-27 cond-mat.mes-hall
Helical nuclear spin order in a strip of stripes in the Quantum Hall regime
我们研究了在一个弱耦合的相互作用量子线阵列模拟的量子霍尔制度的二维电子气中的核自旋效应。我们表明，在这种线的电子和核自旋之间的超精细相互作用的存在下，可以诱导一个相变，有序的电子和核自旋成螺旋线在每个线。电子-电子相互作用效应，在一维条纹内明显，将GaAs的转变温度提高到数十至数百毫开尔文。我们预测具体的实验签名的存在的核自旋顺序，例如在不同的量子霍尔平台之间的过渡系统的电阻率。
2014-07-23 cond-mat.mes-hall
Interacting two helical edge modes in quantum spin Hall systems
我们从理论上研究了量子自旋霍尔系统边缘的两个相互作用的一维螺旋模。发现了一种新型的无自旋能隙的边间关联液体（IECL），这种液体表现出比自旋满电子强得多的发散密度波（DW）和超导电性（SC）关联。可能的实验观察进行了讨论。
2009-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Disordered contacts can localize helical edge electrons
众所周知，螺旋形的量子自旋霍尔（QSH）边缘模式不受由于样品内的非磁性无序引起的反向散射的影响。因此，量子自旋霍尔边缘模式是非本地化的，并且即使在存在样品无序的情况下，也显示出消失的霍尔电阻以及量子化的2端、纵向和非本地电阻。然而，这不是接触障碍的情况。本文表明，当所有的接触是无序的N端量子自旋霍尔样品，然后通过这些螺旋QSH边缘模式的传输可以有一个显着的本地化校正。N端量子自旋霍尔样品中的所有电阻都偏离了忽略无序接触处获得的相位时导出的值，这种偏离称为量子局域化校正。在N端样品中，该校正项随接触无序度的增加而增加，但随接触数量的增加而减小。然而，非弹性散射的存在可以完全破坏量子局域化校正。
2019-05-16 cond-mat.mes-hall
Interplay of chiral and helical states in a Quantum Spin Hall Insulator lateral junction
我们研究了在有和没有外加磁场的情况下，碲化汞量子阱（一种规范的二维拓扑绝缘体）中的静电门控横向结的电子输运。我们独立地控制结区域内部和外部的载流子密度，从而调整在这些区域中的每个区域中传播的1D边缘模式的数量和性质。在二维带隙外，磁场驱动系统进入量子霍尔区，手征态在边缘传播。在这个制度中，我们观察到分数高原，反映了1D手性模式之间的平衡跨越交界处。随着载流子密度在中心区域和中等场接近于零，我们观察到电阻的振荡，我们归因于法布里-珀罗干涉的螺旋状态，使时间反演对称性破缺。在更高的领域，这些振荡消失，与预期的螺旋状态时，带反转解除协议。
2017-12-13 cond-mat.mes-hall
Bilayer graphene as an helical quantum Hall ferromagnet
Bernal堆叠中的双层石墨烯中的二维电子气支持整数填充因子$ν\in [-3,4].$下朗道能级N=0中的各种均匀对称性破缺基态。当在填充因子$ν=-1,3$下的层之间施加电势差（或偏压）时，基态从小偏压下的层间相干态演化到较高偏压下的轨道相干态，其中\textit{electric}偶极子与轨道赝自旋在层的平面内自发地有序。在本文中，我们表明，通过进一步增加在这两个填充因子的偏置，二维电子气首先通过Skyrmion晶体状态，然后进入螺旋状态的赝自旋在空间中旋转。Skyrmion态和螺旋态的赝自旋织构是由于在基态中存在轨道相干时，有效赝自旋哈密顿量中存在Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用所致.我们详细研究了螺旋和Skyrmion晶体态的电子结构以及它们的集体激发，然后计算了它们的电磁吸收。
2011-07-27 cond-mat.mes-hall
Electrostatic Control Enables Robust Helical Edge Channel Transport in III-V Quantum Spin Hall Insulators
Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ctd.qmat（维尔茨堡-德累斯顿卓越集群 ctd.qmat）；Laboratoire Charles Coulomb (L2C)（夏尔·库仑实验室 (L2C)）；Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；IES（电子与系统研究所）；Institut Universitaire de France（法兰西学院）；École Normale Supérieure, PSL（巴黎高等师范学院，PSL）
研究基于InAs/GaInSb的二维拓扑绝缘体中量子自旋霍尔输运受寄生影响的问题，采用双栅静电控制方法，减轻了相关限制，为III-V族量子自旋霍尔系统中可调拓扑输运提供了可靠平台。
2026-10-06 cond-mat.mes-hall
Role of helical edge modes in the chiral quantum anomalous Hall state
虽然有迹象表明，一个单一的手征量子反常霍尔（QAH）边缘模式可能已被实验检测到。最近有很多实验推测，一个单一的手征QAH边缘模式总是与一对准螺旋量子自旋霍尔（QSH）边缘模式一起实现。其原因似乎在于QAH边缘模式的起源。这些演变从QSH边缘模式通过抑制的自旋边缘模式之一的铁磁体或磁性杂质的应用程序。在这项工作中，我们处理一个实质性的“如果？问题-在QSH边缘模式（这些QAH边缘模式从其演化）没有被拓扑保护的情况下，则QAH边缘模式也不会被拓扑保护，因此不适合在任何应用中使用。此外，作为一个推论，人们还可以问，如果QSH边缘模式的拓扑保护在演化过程中没有延续到QAH边缘模式，那么我们的“如果？“的场景变得明显。这个“如果”的解决方案的“如何”？“谜题是我们工作的主要目标。我们表明，在类似的设置受无序和非弹性散射，运输通过平凡QAH边缘模式导致霍尔电阻的量子化，而不是通过拓扑QAH边缘模式。这也许是一个实质性的重新解释那些实验，声称要找到签名的手征（拓扑）QAH边缘模式，虽然在准螺旋QSH边缘模式。
2017-12-27 cond-mat.mes-hall
Spin Transfer Torque and Electric Current in Helical Edge States in Quantum Spin Hall Devices
我们研究了量子自旋霍尔边与磁体耦合的动力学行为。利用自旋转移矩原理，我们分析了边缘态自旋电流与磁体轴动力学之间的相互作用，并与电路类比进行了比较。作为一个突出的特点，我们表明，虽然耦合到磁体通常呈现边缘状态绝缘通过打开一个间隙，在一个小的潜在的偏置的存在下，自旋转移力矩可以恢复完美的电导通过转移角动量的磁体。在存在的边缘状态内的相互作用，我们采用Luttinger液体处理表明，边缘，当受到一个小的电压偏置，往往会形成一个独特的动态旋转自旋波状态，自然耦合到动态的磁铁。我们简要地讨论了现实的物理参数和约束条件，观察量子自旋霍尔和自旋转移矩物理之间的相互作用。
2013-12-27 cond-mat.mes-hall
Electrostatic control of quantum Hall ferromagnetic transition, a step toward reconfigurable network of helical channels
在倾斜磁场实验中，通过改变回旋能量和塞曼能量的比值，可以研究在固定填充因子下不同极化的量子霍尔态之间的铁磁跃迁。然而，在固定磁场下局部控制这种转变的能力将开启一系列有吸引力的应用，例如在二维平面中形成一维螺旋畴壁的可重构网络。耦合到超导体，这样的畴壁可以支持非阿贝尔激发。在这篇文章中，我们报告的异质结构的量子霍尔铁磁（QHFm）转变可以控制本地静电门控的发展。一个高迁移率的二维电子气形成在CdTe量子阱与顺磁性Mn杂质的工程布局。栅感应静电场使电子波函数沿生长方向移动，改变量子阱中的电子与Mn上d壳层电子的重叠，从而控制s-d交换相互作用和QHFm跃迁的场。在填充因子$ν=2$下的QHFm跃迁的所展示的移位足够大以允许在固定磁场下完全控制自旋极化。
2016-05-06 cond-mat.mes-hall
Microwave Photocurrent from the Helical Edge state of InAs/GaInSb Bilayers
我们测量微波光电流的设备由InAs/GaInSb双层绝缘体状态和导电边缘状态中观察到的倒带制度，与量子自旋霍尔（QSH）绝缘体的理论预测一致。理论上提出微波光电流可以作为研究QSH边缘态性质的独特探针。为了区分体相态和螺旋边相态之间可能的光响应，我们从同一片晶片上制备了霍尔棒和科尔比诺盘。结果表明，Corbino盘样品在体隙中具有可忽略的光电流，而霍尔棒样品观察到清晰的光电流信号。这一发现表明，光电流可能携带有关的边缘状态的电子特性的信息。
2018-06-09 cond-mat.mes-hall
Disorder induced helical-edge transport near $ν$=0 of monolayer graphene
在磁输运实验中研究了单层石墨烯填充因子$ν$ =0的复杂性质。作为垂直磁场的函数，观察到的金属-绝缘体的转变，这是由于在倾斜的反铁磁相的无序诱导朗道能级加宽。在金属制度的零朗道能级的分离出现和量子自旋霍尔效应的迹象被视为附近$ν$ =0。除了本地运输，非本地运输实验结果与螺旋边缘运输是一致的。
2019-08-07 cond-mat.mes-hall
Chiral-helical junctions in screened graphene
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；LPMMC, Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（物质材料研究所）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（物质材料研究所）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, Grenoble INP, IRIG-Pheliqs（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Liaoning Academy of Materials（辽宁省材料研究院）；State Key Laboratory of Quantum Optics Technologies and Devices, Institute of Optoelectronics, Shanxi University（山西大学）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学）
研究通过金属屏蔽石墨烯实现手性-螺旋接合部的可控量化传输，揭示接触诱导掺杂对量化崩溃的影响，并展示其在拓扑超导器件中的应用潜力。
2025-12-19 cond-mat.mes-hall
Observation of the double quantum spin Hall phase in moiré WSe2
本研究在扭转双层WSe2中观测到具有一对和两对螺旋边缘态的量子自旋霍尔相，证实了伊辛自旋守恒保护下的量子输运，为低功耗自旋电子学提供了新平台。
2024-02-06 cond-mat.mes-hall
Helical thermoelectrics and refrigeration
研究了三端量子自旋霍尔（QSH）样品的热电性能。QSH样品的固有螺旋度有助于有效地产生大的电荷功率。除了充电，该系统还可以被设计成作为高效的旋转热机工作。螺旋样品优于手性样品的优点在于，虽然多端量子霍尔样品由于时间反演（TR）对称性破缺而只能作为量子热机工作，但多端QSH系统可以有效地作为电荷/自旋热机以及电荷/自旋制冷机工作，因为TR对称性被保留。
2018-01-30 cond-mat.mes-hall
Transport signatures of a Floquet topological transition at the helical edge
二维拓扑绝缘体螺旋边缘态的调控对于技术应用的发展至关重要。最近，一个重要的一步，即实验实现了螺旋边缘之间的量子点接触，已经完成。我们从理论上预测，这样的量子点接触，在存在一个时间周期性的外加电场，其特征在于在Floquet频谱的拓扑量子相变。此外，我们还证明了通过裸电导测量来检测这种动态拓扑量子相变是可能的。
2020-07-27 cond-mat.mes-hall
Helical Majorana edge mode in a superconducting antiferromagnetic quantum spin Hall insulator
二维时间反演对称拓扑超导体是一个边缘具有螺旋Majorana模的完全能隙系统。这种螺旋马约拉纳边缘模式（HMEM），这是一个克雷默对两个手性马约拉纳边缘模式在相反的传播方向，是强大的时间反演对称性保护。通过研究超导反铁磁量子自旋霍尔绝缘体，我们提出了一种可行的装置和可获得的测量方法，为HMEM的实现提供了初步的步骤。由于这种反铁磁拓扑绝缘体具有螺旋电子边缘模式并保持有效的时间反转对称性，这是时间反转对称性和晶体对称性的组合，因此传统s波超导配对的邻近效应可以直接诱导单个HMEM。我们进一步表明，HMEM导致观察到的$e^2/h$电导，这种量化的电导生存，即使在存在小的破坏性障碍。
2018-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Helical edge transport in the presence of a magnetic impurity
研究了电子散射量子磁性杂质对二维拓扑绝缘体螺旋边电流-电压特性的影响。我们计算了一般形式的交换相互作用矩阵和任意值的磁性杂质自旋的后向散射沿边缘的电流的贡献。我们发现微分电导是电压的非单调函数，有多个极值。
2017-10-10 cond-mat.mes-hall
Noiseless manipulation of helical edge state transport by a quantum magnet
通过量子自旋霍尔绝缘体的螺旋边缘状态的电流可以由于自旋转移力矩和自旋泵浦的组合而完全传输通过磁隙区域[Meng { \em et al.}，B { \bf 90}，205403（2014）]。使用散射的方法，我们在这里认为，在这样的系统中，电流是有效地进行了电子的能量低于磁感应间隙和远低于费米能量。这具有显著的结果，例如散粒噪声的不存在、热噪声的指数抑制以及热传输的阻碍。对于两个被同一量子磁体覆盖的螺旋边缘，该器件可以充当鲁棒的无噪声电流分配器。
2015-10-19 cond-mat.mes-hall
Helical Edge Transport in the ν= 0 Quantum Hall Ferromagnetic State of an Organic Dirac Fermion System
University of Tokyo（东京大学）；Institute for Solid State Physics, University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；National Institute for Materials Science（国立材料科学研究所）；Ewha Womans University（梨花女子大学）
研究在层状有机狄拉克费米子系统中发现ν=0量子反磁铁态的螺旋边缘输运特性，并排除了其他可能的解释。
2025-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
$π$ Spin Berry Phase in a Quantum-Spin-Hall-Insulator-Based Interferometer: Evidence for the Helical Spin Texture of the Edge States
量子自旋霍尔绝缘体的特征在于螺旋边缘态，其中电子的自旋极化被锁定到其运动方向。虽然已经观察到边缘态导电，螺旋自旋织构的明确证据仍然缺乏。在这里，我们研究了相干边缘态输运在两个点接触箍缩干涉环。由于螺旋特性，前向边缘间散射强制$π$自旋旋转。两个连续的过程只能产生一个非平凡的$2π$或平凡的$0$自旋旋转，这可以通过Rashba自旋轨道耦合来控制。非平凡的自旋旋转导致几何$π$ Berry相位，这可以通过电导振荡相对于平凡情况的$π$相移来检测。我们的研究结果为边缘态的螺旋自旋织构提供了确凿的证据。此外，它也提供了机会，全电探索自旋依赖的Berry相位凝聚态物质。
2016-08-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-local control of spin-spin correlation in finite geometry helical edge
量子霍尔系统的无限边缘禁止两个自旋之间的间接交换耦合，而量子自旋霍尔边缘禁止面外耦合。在这项研究中，我们分析了这种行为在有限系统中的意外故障，其中两个自旋也可以通过穿过系统整个周长的更长路径相互作用。我们解释了这一点，使用分析模型，以及在现实空间中使用紧束缚模型。基于这一发现，我们提出了如何使用远离自旋的引线可以非局部地打开和关闭它们之间的耦合。
2018-05-02 cond-mat.mes-hall
Transport in helical Luttinger liquids in the fractional quantum Hall regime
分数量子霍尔铁磁体中的畴壁是在拓扑结构不同的量子霍尔（QH）液体边界处形成的无间隙螺旋一维通道。简单地说，这些螺旋畴壁（hDW）构成了具有相反自旋的两个反向传播的手征态。耦合到s波超导体，螺旋通道有望导致拓扑超导与高阶非阿贝尔激发。在这里，我们研究的输运性质的hDW在$ν=2/3$分数QH制度。实验上，我们发现hDW携带的电流远小于朴素模型的预测。该系统的Luttinger液体理论揭示了准粒子电荷，自旋和中性模式之间的电流重新分配，并预测了hDW电流的减少。包含自旋非守恒隧穿过程调和理论与实验。该理论证实了形成分数拓扑超导所需的自旋模式的出现。
2021-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Electronic transport in single-helical protein molecules: Effects of multiple charge conduction pathways and helical symmetry
我们提出了一个紧束缚模型来研究单个螺旋蛋白质分子的电子输运性质，该模型同时考虑了螺旋对称性和多个电荷转移途径的可能性。我们的研究表明，由于存在多个电荷转移途径和螺旋对称性，在环境波动的影响下，这些生物分子的输运性质相当刚性，这表明这些生物分子可以作为纳米电子器件中比其他生物对应物更好的替代物，单链DNA
2016-03-07 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph
Finite frequency noise in a quantum point contact between helical edge states
我们提出并分析了非平衡有限频率电流-电流关联作为一种手段来表征量子自旋霍尔几何中边缘态的螺旋性质。我们表明，有限频率的噪声，使明确区分一个粒子和两个粒子的过程中发生的螺旋液体隧道或弱背散射制度。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall
Transversal Propagation Behaviors of Helical Edge States In a QSH System
利用衰减特征量$λ$对二维量子自旋霍尔系统边缘态的横向传播进行了分类。两种不同的模式的螺旋边缘状态表现出不同的行为。在正常边缘状态下，穿透深度与动量有关。有限尺寸能隙随样品宽度单调衰减，导致正态尺寸效应。相反，穿透深度保持一个统一的最小值，在特殊的边缘状态与更短的长度。有限尺寸间隙随宽度非单调衰减，导致异常的有限尺寸效应。真实材料在相图中进行了比较，这清楚地表明了它们的差异。我们还提出了一种直观的方法来搜索二维量子自旋霍尔系统中的特殊边缘态。
2012-05-07 cond-mat.mes-hall
Helical Aharonov-Casher edge states
结果表明，在二维几何中的Aharonov-Casher矢量势可以导致螺旋边缘态。Aharonov-Casher矢量势是磁矢量势的电磁对偶，并导致类似于整数量子霍尔效应的在样品边缘处的旅行状态。螺旋边缘态被预测出现在一个狭窄的通道几何与抛物线或充分对称的限制势。螺旋Aharonov-Casher边缘状态和实验考虑在特定的材料系统的影响进行了讨论。
2010-10-01 cond-mat.mes-hall
Spin and charge transport through helical Aharonov-Bohm interferometer with strong magnetic impurity
我们讨论了量子自旋霍尔绝缘体的螺旋边态所形成的干涉仪中的输运。聚焦于放置在干涉仪的一个臂中的强磁性杂质引起的效应，我们考虑实验相关的情况下，相对较高的温度相比，水平间距。我们得到了任意隧穿振幅的接触和任意强度的磁性杂质的电导和自旋极化的封闭形式。我们证明了量子效应的存在，这在以前研究的弱磁无序的情况下没有出现。我们找到了自旋过滤的最佳条件，并证明了出射电子的自旋极化率可以达到100%。
2021-01-21 cond-mat.mes-hall
Photocurrent and photoconductance of an helical edge state
我们考虑了量子自旋霍尔绝缘体的螺旋边缘状态，连接在两个引线之间，并由单色和圆偏振电磁波照射。研究了螺旋边缘态内产生的光电流随电磁辐射特性和边缘态电子掺杂的变化。重点研究了引线对光电流的影响。我们还研究了在引线之间存在偏压时螺旋边缘态的光电导。
2019-12-14 cond-mat.mes-hall
Helical edge transport in the presence of a magnetic impurity: the role of local anisotropy
二维拓扑绝缘体的螺旋边缘模被认为是不受时反不变弹性后向散射影响的。然而，通常在实验中观察到与理想电导的实质性偏差，直到非常低的温度。为了解决这个难题，我们考虑了一个单一的磁性杂质与任意自旋的螺旋边缘输运的效果。我们考虑杂质和边缘电子之间的交换相互作用的最一般的结构。此外，我们首次考虑了杂质的局部各向异性，并表明它在很宽的电压和温度范围内强烈影响背散射电流。我们发现，存在的局部各向异性的背散射电流的灵敏度是不同的半整数和整数值的杂质自旋。在后一种情况下，各向异性可以显著增加对电流的后向散射校正。
2019-02-08 cond-mat.mes-hall
Kondo effect in the helical edge liquid of the quantum spin Hall state
随着碲化汞量子阱中量子自旋霍尔（QSH）效应的观测，一个重要的问题是了解杂质对QSH区输运的影响。利用线性响应和重整化群方法，计算了磁性杂质存在下QSH绝缘体的边缘电导随温度的变化。在高温下，近藤和/或两粒子散射引起对数温度依赖性。在低温下，对于弱库仑相互作用的边缘液体的电导恢复到不寻常的幂律特性的“本地螺旋液体”的幺正性，而强相互作用运输收益弱隧穿通过杂质，只有一半的电子电荷转移在每个隧穿事件。
2009-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin helical states and spin transport of the line defect in silicene lattice
在考虑自旋轨道耦合的情况下，研究了具有线缺陷的类硅晶格的电子结构。在体能隙中，缺陷线附近存在与自旋螺旋态相对应的缺陷带：自旋向上的电子在靠近线缺陷的一侧向前运动，在另一侧向后运动，自旋向下的电子则相反.当系统受到自旋翻转散射体的随机分布时，电子沿着线缺陷传输时遭受的自旋翻转散射比在体中少得多。线缺陷上方的电子门可以调节自旋翻转传输，使线缺陷成为自旋可控的波导。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall
Hinged Quantum Spin-Hall Effect in Antiferromagnetic Topological Insulators
在这项工作中，我们预测了铰链量子自旋霍尔（HQSH）效应的特点是一对螺旋铰链模式的反铁磁（AFM）拓扑绝缘体（TI）多层膜。这对螺旋铰链模式的AFM TI多层膜的顶部和底部表面上的铰链本地化。与传统的QSH效应不同，HQSH效应在时间反演对称性（TRS）破缺后仍然存在，因此代表了一种不同的拓扑现象。螺旋铰链模式是可持续的非弹性散射和TRS打破无序，这可以在宏观样品中观察到。我们表明，这种HQSH效应可以理解为一个三维推广的苏-Schrieffer-Heeger模型和其拓扑结构的特点是由自旋陈数。最后，我们提出了利用现有的实验装置，可以在新发现的本征AFM TI材料（MnBi $_2$ Te $_4$）$_m$（Bi $_2$ Te $_3$）$_n$或磁掺杂TI多层膜中实现HQSH效应。
2019-11-25 cond-mat.mes-hall
Helical Liquids in Semiconductors
一维螺旋液体可以出现在某些凝聚态系统的边界处。两个主要的例子是量子自旋霍尔绝缘体的边缘和三维二阶拓扑绝缘体的铰链。对于这些材料，在边界处的螺旋状态的存在作为其非平凡的电子体拓扑结构的签名。此外，这些边界状态本身也很有趣，作为一类新的强相关低维系统，具有有趣的潜在应用。在这里，我们回顾现有的结果在半导体中的螺旋液体。我们的重点是理论，虽然我们面对它与现有的实验。我们讨论了螺旋液体的各个方面，如它们的实现，拓扑保护和稳定性，或可能的实验表征。我们把重点放在这些国家的标志，是一个量子化的电导预测。由于到目前为止，达到一个良好的量化电导仍然具有挑战性的实验，审查的很大一部分是讨论各种背散射机制已被调用来解释这种差异。最后，我们包括相关的主题接近诱导拓扑超导螺旋状态，作为一个令人兴奋的应用拓扑量子计算与所得的马约拉纳束缚态。
2022-10-28 cond-mat.mes-hall
Electron Transport along Screw Dislocations in a Strong Topological Insulator
本研究通过计算两端电导，证实了强拓扑绝缘体中螺旋位错诱导的螺旋模式可作为连接顶底表面的一维导电通道，并在特定情况下其贡献超过表面态。
2024-05-27 cond-mat.mes-hall
Stretching helical molecular springs: the peculiar evolution of electron transport in helicene junctions
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）；Univ Angers, CNRS, MOLTECH-Anjou, SFR MATRIX（昂热大学、法国国家科学研究中心、MOLTECH-昂热实验室、MATRIX支持框架）；Universidad de Alicante（阿利坎特大学）
研究通过机械拉伸和压缩螺旋烯单分子接头，揭示了螺旋几何结构与接触性质对电子输运的调控作用，为设计电磁机械器件提供新思路。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall
Dynamical response of dissipative helical edge states
量子自旋霍尔绝缘体的特征在于拓扑保护的反向传播边缘状态。在这里，我们研究这些螺旋边缘状态下的动态响应的时间依赖的磁通偏置，在存在的热浴。结果表明，边缘载流子的弛豫时间可以从拓扑绝缘体盘的耗散响应的测量中确定。各种微扰，包括塞曼耦合和无序的影响，也进行了讨论。
2014-11-06 cond-mat.mes-hall
Thermal dissipation of the quantum spin Hall edge states in HgTe/CdTe quantum well
该研究针对HgTe/CdTe量子阱中量子自旋霍尔螺旋边缘态的热耗散问题，分析两类耗散源及无序的影响，发现常规耗散源无耗散、自旋耗散源引发耗散，为降低该系统热耗散提供线索。
2024-10-30 cond-mat.mes-hall
Helical edge magnetoplasmon in the quantum Hall effect regime
我们提出了边缘磁等离子体（EMP）的微观处理的制度不太低的温度下定义的条件$\hbar ω_{c}\gg k_{B}T\gg \hbar v_{g}/2\ell_{0}$，其中$v_{g}$是群速度的边缘状态，$\ell_{0}=\sqrt{\hbar /m^{\ast}ω_{c}}$是磁长度和$ω_{c}$是回旋频率。我们发现一个弱阻尼对称模式，命名为螺旋边缘磁等离子体激元，这是本地化的边缘状态区域的填充因子$ν=1, 2$和\textit{very strong dissipation} $η_{T}=ξ/k_{x}\ell_{T}\agt\ln (1/k_{x}\ell_{T})\gg 1$，其中的特征长度$\ell_{T}=k_{B}T\ell_{0}^{2}/\hbar v_{g}\gg \ell_{0}/2$与$ξ$是局部横向电导率的比率，局部霍尔电导率在边缘状态和$k_{x}$是沿边缘的波矢量;这里其他EMP模式是强阻尼。螺旋边缘磁等离子体激元的空间结构，横向的边缘，强烈修改的波沿边缘传播。在\textit{weak dissipation}，$η_{T}\ll 1$的区域中，我们精确地得到了基模阻尼随$k_{x}$的变化。对于$ν=4$和弱耗散，我们发现由于库仑耦合，$n=0$和$n=1$朗道能级的基模被强重整化。研究了来自金属门和空气半空间的电磁脉冲的重整化。
2010-05-22 cond-mat.mes-hall
Interplay of Altermagnetic Order and Wilson Mass in the Dirac Equation: Helical Edge States without Time-Reversal Symmetry
本研究探究三维拓扑绝缘体薄膜与交变磁有序耦合体系，揭示威尔逊质量与交变磁质量的相互作用可诱导出无时间反演对称性的螺旋边缘态，且该态具有鲁棒的量子化非局域电阻平台，为拓扑量子器件提供新平台。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall
Giant spin rotation in the normal metal/quantum spin Hall junction
本文从理论上研究了正常金属与绝缘体之间的结中的反射问题，绝缘体的参数为$M$，对于$M>0$，它是一种常用的绝缘体，对于$M<0$，它是一种量子自旋霍尔系统。在$M$的平面中获得反射时的自旋旋转角$α$，并且从界面的法线测量入射角$θ$。$α$在量子临界点M=0和$θ=0$周围显示出丰富的结构，即，$α$在量子自旋霍尔情形$M<0$中的入射角下可以与$\sim π$一样大，因为螺旋边缘模式共振地增强了自旋旋转，这可以用于映射螺旋边缘模式的能量色散。作为实验相关系统，我们还研究了量子自旋霍尔/正常金属/量子自旋霍尔三层结中的自旋旋转效应。
2009-01-05 cond-mat.mes-hall
Probing the helical edge states of a topological insulator by Cooper-pair injection
研究了单重态s波超导体与量子自旋霍尔（QSH）拓扑绝缘体边缘的邻近效应。我们建立了在QSH边缘态/超导体界面的Andreev反射是完美的，而通过超导体的非局域Andreev过程被完全抑制。我们计算相应的电导和噪声。
2010-08-05 cond-mat.mes-hall
Detection of entanglement by helical Luttinger liquids
库珀对或电子-空穴分裂器是能够将纠缠的费米子准粒子空间分离成介观固态系统（例如量子点或量子线）的装置。我们从理论上研究这样的分裂器的基础上一对螺旋Luttinger液体，这自然出现在量子自旋霍尔绝缘体的边缘。为每个螺旋液体配备一个分束器，电流-电流互相关可以用来构造一个贝尔不等式，其违反将表明注入的电子和/或空穴的非局域轨道纠缠。然而，由于Luttinger液体的相关性，纠缠指数抑制在有限的温度。
2014-02-25 cond-mat.mes-hall
Nonlocal Thermoelectricity in a S-TI-S Junction in Contact with a N-Metal Probe: Evidence for Helical Edge States
我们考虑一个约瑟夫森结托管Kramers对螺旋边缘态的量子自旋霍尔杆接触正常的金属探针。在该混合系统中，由穿过被称为多普勒频移（DS）的结的小磁场引起的轨道相位与常规约瑟夫森相位差结合，并且产生类似于频谱中的塞曼场的效应。因此，当温度偏置被施加到超导端子时，在法向探针中建立热电流。我们认为，这种纯粹的非本地热电效应是一个独特的签名的螺旋性质的边缘状态耦合到超导导线，它可以构成一个有用的工具，用于探测的螺旋性质的边缘状态的系统中的霍尔条配置是难以实现的。我们充分表征了这种混合结的热电响应和性能在很宽的参数范围内，表明外部磁通量诱导DS可以被用作旋钮来控制热电响应和热流在一个新的设备的基础上的拓扑结。
2020-06-03 cond-mat.mes-hall
Chiral Lattice Supersolid on Edges of Quantum Spin Hall Samples
我们发现，量子自旋霍尔拓扑绝缘体的边缘代表了一个自然的平台，实现异国情调的超固相。一方面，费米边缘模是螺旋形的，这是由于体的非平凡拓扑结构。另一方面，在边缘或磁性吸附原子处的无序可以产生与螺旋电子相互作用的密集的局域自旋阵列。自旋子系统是磁挫，因为间接交换有利于形成螺旋自旋秩序和直接有利于（反）铁磁有序的自旋。在中等强度的直接交换作用下，这些自旋相互作用之间的竞争导致宇称的自发破缺和零温下$z$ -组分的伊辛型序。如果总自旋守恒，自旋序不会钉扎支持理想输运的集体无质量螺旋模式。在这种情况下，相变将螺旋自旋顺序转换为手性晶格超固体的顺序。这为难以捉摸的超固体的实验研究提供了一种全新的可能性。
2017-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Weak topological insulators with step edges: Subband engineering and its effect on electron transport
三维弱拓扑绝缘体（WTI）可以看作是二维量子自旋霍尔绝缘体的堆叠层，每个量子自旋霍尔绝缘体容纳一个一维螺旋边缘模.无质量的狄拉克电子出现在WTI的侧表面上作为这种螺旋边缘模式的杂交的结果。我们研究了阶跃边存在时Dirac电子在侧面上的能谱和输运，这显著地改变了杂化的方式。结果表明，以一定的方式操纵台阶边缘，可以产生具有几乎无间隙线性色散的伪螺旋模。我们数值计算了弱无序WTI的平均电导，并表明它是显着增强的伪螺旋模式。
2016-02-26 cond-mat.mes-hall
Magnetic field induced Fabry-Pérot resonances in helical edge states
研究了在有限长度均匀磁场（{ $\vec B$ }）作用下，电子在螺旋边缘态上的输运.我们表明，该系统具有Fabry-Pérot型共振的电子输运。螺旋边缘态的固有自旋各向异性允许我们通过改变{ $\vec B$ }场的方向同时保持其幅度恒定来调谐这些共振。这与具有抛物线色散的非螺旋一维电子气的情况形成鲜明对比，其中类似的共振确实分别出现在单独的自旋通道（$\uparrow$和$\downarrow$）中，然而，不能仅通过改变{ $\vec B$ }场的方向来调谐。这些共振提供了一种独特的方式来探索螺旋理论的本质。
2012-06-29 cond-mat.mes-hall
Multifold Majorana corner modes arising from multiple pairs of helical edge states
本研究针对多对螺旋边缘态的量子自旋霍尔绝缘体能否产生多重马约拉纳角模的问题，发现含两对螺旋边缘态的体系在特定配对作用下可形成受手性对称保护的二重马约拉纳角模，为相关研究提供了新平台。
2024-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Phonon induced backscattering in helical edge states
已知在量子自旋霍尔绝缘体的边界处实现的单对螺旋边缘状态对弹性单粒子背散射是鲁棒的，只要保持时间反演对称性。然而，没有对称性阻止非弹性背散射所带来的声子在Rashba自旋轨道耦合的存在下。在这封信中，我们表明，螺旋狄拉克电子的单通道的量子化电导率的保护，甚至对这种非弹性机制，以领先的顺序。我们进一步证明，这一结果仍然有效，即使当库仑相互作用包括在一个螺旋Tomonaga Luttinger液体的框架。
2012-03-14 cond-mat.mes-hall
Tunable symmetry breaking and helical edge transport in a graphene quantum spin Hall state
传统上，低维电子系统通过静电限制电子而获得，无论是在异质结构中还是在本质上纳米级的材料中，例如单分子、纳米线和石墨烯。最近，一个新的范例已经出现了与拓扑绝缘体的边界上的表面态的保护，使电子系统的创建与新的属性。例如，时间反演对称性（TRS）赋予三维拓扑绝缘体表面上的无质量电荷载流子以螺旋性，锁定它们的自旋相对于它们的动量的方向。弱破坏这种对称性在表面上产生间隙，导致具有有限有效质量和奇异自旋纹理的载流子。对二维拓扑绝缘体的一维边界态进行类似的操作也是可能的，但还没有在主要的候选材料中观察到。在这里，我们实验证明，电荷中性单层石墨烯显示一种新型的量子自旋霍尔（QSH）效应，以前认为只存在于TRS拓扑绝缘体，当它受到一个非常大的磁场相对于石墨烯平面的角度。与TRS的情况不同，这里提出的QSH受到自旋旋转对称性的保护，这种对称性是在半满朗道能级中的电子自旋被大的面内磁场极化时出现的。由此产生的螺旋边缘状态的属性可以通过平衡施加的电场对内在的反铁磁不稳定性，这往往会自发地打破自旋旋转对称性调制。在倾斜反铁磁（CAF）态中，我们观察到了带隙边缘态的输运特征，这构成了一种新的一维电子系统，具有可调的带隙和自旋织构.
2013-07-19 cond-mat.mes-hall
The invisible Majorana bound state at the helical edge
在凝聚态系统中，马约拉纳束缚态的存在通常与电导测量中的零偏峰有关。在这里，我们分析一个系统，这个范式被违反。一个马约拉纳束缚态总是存在于一个量子自旋霍尔系统之间的界面，是磁隙和量子自旋霍尔系统之间的接近感生的s波超导间隙。然而，线性电导可以是零或非零，并根据势垒的能量和长度尺度进行量子化。这两个值之间的过渡让人想起在存在外加磁场的情况下，在近似自旋轨道耦合量子线中的拓扑相变。我们解释的行为的电导散射状态在零和非零能量。
2018-05-22 cond-mat.mes-hall
Coherent spin transport through helical edge states of topological insulator
研究了自旋通过拓扑绝缘体与金属引线隧道耦合的螺旋边态的相干输运。我们证明，非极化入射电子束获得有限的极化后，通过这样的设置提供的边缘包含至少一个磁性杂质的传输。有限极化甚至出现在完全经典的制度，因此是强大的退相。还有一个量子磁场--对极化的可调贡献，它显示出作为磁通量的函数的尖锐的相同的阿哈罗诺夫-玻姆共振--周期为$hc/2e$ --并且在相对较高的温度下存活。我们证明，这种隧穿干涉仪可以描述的通量可调量子比特的合奏给予平等的贡献电导和自旋极化。参与电荷和自旋输运的活跃量子比特的数量由温度和能级间距的比率给出。该干涉仪可在高温下有效工作，可用于量子计算。特别地，量子比特的系综可以由单个Hadamard算子描述。所得结果为量子计算领域的应用开辟了广阔的途径。
2021-11-09 cond-mat.mes-hall
