二维拓扑绝缘体与导电熔池耦合时边缘态的AC响应

完全补偿拓扑绝缘体中的电荷坑

Charge puddles in a completely compensated topological insulator

本征电荷的补偿被广泛用于降低三维拓扑绝缘体（TI）的体电导率。在这里，我们使用低温电子辐射诱导的缺陷与原位电输运测量相结合来微调Bi2Te3的补偿程度。在最佳补偿点处电子和空穴的共存只能用形成电荷池的体载流子来解释。无论补偿方法如何，都需要考虑这些因素，以了解补偿TI样本中的电输运。

二维拓扑绝缘体边缘态的非磁性反散射机制

A non-magnetic mechanism of backscattering in helical edge states

研究了二维拓扑绝缘体边缘态的非磁性反散射机制，揭示了 puddle 中零模波动在电子相互作用下的作用，导致反散射概率的产生与增强。

二维拓扑绝缘体中的Aharonov Bohm效应

Aharonov Bohm effect in 2D topological insulator

我们测量了具有反转能带结构的碲化汞量子阱的磁输运性质，该量子阱是一个具有带隙的二维拓扑绝缘体，其边缘是螺旋形的无带隙态.在局域电阻和非局域电阻结构中观察到负磁电阻效应，并随磁场的变化出现周期振荡。我们将这种行为归因于Aharonov-Bohm效应，该效应是由于磁通量通过耦合到螺旋边缘态的载流子水坑而引起的。这些熔池的特征尺寸约为100 nm。

补偿杂质半导体和拓扑绝缘体中熔池形成的长度尺度

Length scale of puddle formation in compensation-doped semiconductors and topological insulators

在大多数半导体和绝缘体中，不可避免地存在小密度的带电杂质，但它们的影响可以通过补偿掺杂来减少，即通过引入相反电荷的缺陷。屏蔽在这样的系统中导致形成的电子空穴水坑，占主导地位的散装运输，首先认识到Efros和Shklovskii。拓扑绝缘体（TI）的金属表面态提供额外的屏蔽通道，抑制熔池。我们调查的典型长度$l_p$，它决定了水坑之间的距离和抑制水坑形成接近金属表面的限制，其中间隙$Δ$是远远大于典型的库仑能量$E_c$相邻的掺杂剂，$Δ\gg E_c$。特别地，这与三维基于Bi的拓扑绝缘体相关，其中$Δ/E_c \sim 100$。标度参数预测$l_p \sim (Δ/E_c)^2$。相比之下，我们发现数值$l_p$是小得多，并在一个扩展的交叉制度增长近似线性与$Δ/E_c$的数值可访问的值，$Δ/E_c \lesssim 35$。我们展示了如何定量缩放参数可以用来外推到更大的$Δ/E_c$，其中$l_p \sim (Δ/E_c)^2/\ln(Δ/E_c)$。我们的研究结果可以用来预测TI薄膜的特征厚度，低于该厚度时，样品的质量会大大提高。

Large positive magneto-conductivity at microwave frequencies in the compensated topological insulator BiSbTeSe2

The bulk electronic properties of compensated topological insulators are strongly affected by the self-organized formation of charge puddles at low temperature, but their response in the microwave frequency range is little studied. We employed broadband impedance spectroscopy up to 5 GHz to address the ac transport properties of well-compensated BiSbTeSe2, where charge puddles are known to form as metallic entities embedded in an insulating host. It turns out that the average puddle size sets the characteristic frequency cut-off in the GHz range, across which the insulating dc behavior is sepa…

拓扑绝缘体表面态的二维输运和屏蔽

2D transport and screening in topological insulator surface states

研究了拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$在拓扑保护交叉点附近的表面态的无序效应。接近电荷中性，由环境中的随机带电无序引起的载流子密度的局部波动导致主导这些材料的电子性质的电子和空穴水坑。通过使用随机相位近似计算表面态的极化率，并使用自洽近似确定水坑的特性，我们发现，带不对称性在确定实验测量的量，包括电导率和水坑的自相关长度起着至关重要的作用。

拓扑绝缘体中纳米Dirac粒子的表面超导电性

Emergent surface superconductivity of nanosized Dirac puddles in a topological insulator

三维拓扑绝缘体的表面已经成为凝聚态量子matter 1 -5的最显着的状态之一，其中狄拉克粒子的奇异电子相应该arise 1，6-8。在这里，我们报告了一个发现的表面超导性的拓扑材料（Sb 2 Te 3）的电阻转变在~9 K的温度诱导通过生长化学的一个小的调整，耗尽体导电通道。耗尽使费米能向狄拉克点移动，载流子密度降低了两个数量级，载流子迁移率非常大（约25，000 cm ^2/Vs）。来自扫描隧道光谱和磁响应的直接证据表明，超导凝聚体在前所未有的更高温度下（接近60 K及以上）在表面水坑中形成。我们观察到在水坑中出现的新超导态可以通过能带工程通过费米速度和平均自由程等拓扑材料参数进行调整;它可能成为马约拉纳模式的狩猎场6，并导致量子信息处理方式的破坏性范式变化9。

由电荷池引入的螺旋边电阻

Helical edge resistance introduced by charge puddles

研究了二维拓扑绝缘体掺杂产生的电子坑对其螺旋边电导的影响。单个熔池由隧道耦合到螺旋边缘的量子点模拟。它可能会导致显着的非弹性后向散射内的边缘，因为长的电子停留时间的点。我们发现由此产生的修正完美的边缘电导。推广到多个水坑，我们评估的螺旋边缘电阻对温度和掺杂水平的依赖性，并与最近的实验数据进行比较。

基于HgTe的二维拓扑绝缘体中边缘等离激元的速度与局域性

Velocity and confinement of edge plasmons in HgTe-based 2D topological insulators

本研究通过GHz谐波激发与相位分辨检测，测量HgTe拓扑量子阱在QSH和QH体系下的边缘等离激元速度，发现低速度源于边缘电荷puddle的影响，揭示其是边缘输运的主要阻碍。

利用拓扑绝缘体邻近在无拓扑保护材料中产生理想导电通道

Using Topological Insulator Proximity to Generate Perfectly Conducting Channels in Materials without Topological Protection

我们表明，混合结构的拓扑绝缘体和材料没有拓扑保护可以用来创建完美的导电通道托管在非拓扑部分。这些态继承了拓扑绝缘体附近的拓扑保护，但由于它们的扩展特性，对时间反演对称性破缺更脆弱。我们探讨他们的形成在模型混合系统的能带结构，以及现实的异质结构，涉及碲化汞/碲化镉为基础的二维拓扑绝缘体。使用数值量子输运计算的碲化汞/碲化镉材料系统，我们提出了两个实验设置，允许检测的诱导完美的导电通道，无论是在本地化和扩散制度，通过磁电导和散粒噪声。

半导体异质结构中螺旋边的电阻

Resistance of helical edges formed in a semiconductor heterostructure

时间反演对称性禁止在二维拓扑绝缘体的螺旋边缘内传播的电子的弹性背散射。然而，这些系统中的小带隙使它们对掺杂无序敏感，这可能导致电子和空穴水坑的形成。由于电子在量子点中的停留时间较长，这种与边缘隧穿耦合的水坑--量子点--可以显著增强非弹性反向散射率。由于近藤效应，对于携带奇数个电子的点，增加的电阻特别强。出于同样的原因，附加电阻的温度依赖性变得相当弱。我们提出了一个详细的理论的量子点的螺旋边缘电阻的影响。它使我们能够对未来可能进行的拓扑绝缘体中人工制备点的实验做出具体的预测。它也提供了一个定性的解释，在短碲化汞量子阱中观察到的电阻波动。除了单点理论，我们开发了一个统计描述的螺旋边缘电阻率引入的随机电荷水坑在一个长的异质结构进行螺旋边缘状态。长样品中电荷坑的存在可以解释观察到的高样品电阻与沿着样品边缘的电子传播的共存。

弱拓扑绝缘体暗表面的理想导电通道

Perfectly conducting channel on the dark surface of weak topological insulators

弱拓扑绝缘体（WTI）的表面上通常有偶数个狄拉克锥;它们易于加倍，而在某个方向的表面上则没有狄拉克锥。在这个“黑暗”的WTI表面上，我们预测存在一对孤立的1D完美导电通道，形成一个闭环或一段线。前者通常是与一个单一的原子层厚的岛屿上形成的黑暗的表面，而后者被证明是一对晶体（螺旋）位错终止于黑暗的表面上的后果。

受限二维拓扑绝缘体中的有效自旋退相机制

Effective spin dephasing mechanism in confined two-dimensional topological insulators

量子自旋霍尔效应（QSHE）中的Kramers对螺旋边态对正常退相具有鲁棒性，但对自旋退相不具有鲁棒性。在我们的工作中，我们提供了一个有效的自旋退相机制，在二维（2D）QSHE的水坑，这是模拟的量子点模型的2D质量狄拉克哈密顿。我们证明了自旋退相效应可以起源于Rashba自旋-轨道耦合和电子-声子相互作用的结合，这引起了拓扑绝缘体量子点内边缘态的非弹性背散射，尽管时间反演对称性始终保持不变。最后，我们讨论了量子点中扩展螺旋边态与局域边态之间的隧穿，从而导致扩展边态的背散射。这些结果可以解释在InAs/GaSb QSH系统更强大的边缘输运。

拓扑绝缘体Bi2Se3的双极表面态热电功率

Ambipolar Surface State Thermoelectric Power of Topological Insulator Bi2Se3

我们测量了机械剥离的Bi 2 Se 3薄膜在拓扑绝缘体制度下的门控热电功率。随着多数载流子类型从电子切换到空穴，热电功率的符号在电荷中性点上变化，这与在电导率和霍尔效应测量中观察到的双极电场效应一致。在电荷中性点附近和低温下，栅相关的热电功率遵循半经典Mott关系，使用预期的表面态密度的状态，但大于预期的高电子掺杂，可能反映了大密度的状态在体隙。在所有温度下，热电功率因子在电子-空穴熔池载流子密度约0.5 × 1012 cm-2/表面附近显示出显着增强。结合低维结构中晶格热导率的预期降低，结果表明三维拓扑绝缘体的纳米结构化和费米能级调谐可以是实现高效热电器件的有前途的途径。

磁性拓扑绝缘体中面内磁场诱导的量子化纵向电导

In-Plane Field induced Quantized Longitudinal Conductivity in Magnetic Topological Insulators

本文在三层磁性拓扑绝缘体中发现面内量子化态，在强面内磁场下纵向电导量子化为e2/h，该态位于量子反常霍尔相之间的量子临界点，揭示了杂质无序对稳定量子化临界输运的关键作用。

二维和三维拓扑绝缘体中理想导电沟道的热电输运

Thermoelectric transport of perfectly conducting channels in two- and three-dimensional topological insulators

拓扑绝缘体具有新颖的输运性质的无隙边缘/表面态。其中，有两类完全导电的通道，是免费的背散射：边缘状态的二维拓扑绝缘体和一维状态局部的某些三维拓扑绝缘体的位错。我们展示了这些新的状态如何影响系统的热电性能，并讨论了使用这些具有完美导电通道的材料来提高热电优值的可能性。

三维拓扑绝缘体中增强的电子退相

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。

超薄拓扑绝缘体磁输运中长程相关无序的特征

Signatures of long-range-correlated disorder in the magnetotransport of ultrathin topological insulators

在双拓扑绝缘体（TI）薄膜中，TI表面态会出现一个杂化能隙，当化学势在杂化能隙内时，系统将成为平凡绝缘体或量子自旋霍尔绝缘体。然而，在这里，我们表明，这些绝缘状态被破坏的存在下，一个大的和远程相关的无序势，将预期的绝缘体转化为金属。我们进行运输测量，双栅拓扑绝缘体薄膜作为温度，栅电压，和磁场的函数，我们观察到一个金属样的，非量子化的电导率，表现出弱的反定域化一样的尖在低磁场，并让位于一个非饱和的线性磁阻在大的领域。我们解释了这些结果考虑的无序网络的电子和空穴型水坑引起的带电杂质。我们认为，从理论上说，这种无序可以产生绝缘体到金属的过渡作为增加无序强度的函数，我们推导出的带隙和杂质浓度的条件，观察绝缘状态。我们还解释了线性磁电阻在强烈的空间波动的本地电导率，使用数值模拟和理论的缩放参数。

YbB$_6$上的纳米级导电和绝缘域

Nanoscale Conducting and Insulating Domains on YbB$_6$

YbB$_6$的纳米级导电和绝缘域研究揭示了其表面态的复杂结构，排除了强拓扑绝缘体的可能性，同时显示了自旋极化导电区域的潜在应用。

拓扑绝缘体上的单极电流和非常规霍尔响应

Monopole Current and Unconventional Hall Response on Topological Insulator

从理论上研究了被铁磁绝缘层隔开的拓扑绝缘体（TI）上的带电电流。非常规的霍尔响应发生在TI顶部的导电层中，对于R<<1，该霍尔响应接近与R无关的恒定值，并且对于R>> 1，该霍尔响应随R^{-1}衰减，其中R是TI与导电层之间的间隔，并且l是屏蔽长度。在共动坐标系中，它可以解释为附着在TI表面上的一个负电流。同样的机制给出了注入到绝缘铁磁体表面的电子束的霍尔响应和偏转。一个数量级的现实估计表明，这两种效应都给出了实验上可获得的相当大的信号。

离子液体选通绝缘体形成表面导电沟道的研究

On the formation of a conducting surface channel by ionic liquid gating of an insulator

离子液体选通已经成为调节复杂氧化物的载流子密度的流行工具。其中，带绝缘体SrTiO $_3$是研究最广泛的材料之一。虽然实验已经成功地诱导了（超）导电性，但离子液体门控将这种绝缘体变成导体的过程仍在研究中。最近的实验表明，诱导的载流子的电化学而不是静电起源。在这里，我们报告的实验探测SrTiO $_3$的离子液体的玻璃化转变温度附近的导电的时间演变。通过冷却至接近离子液体的玻璃化转变的温度，该过程缓慢发展，并且可以看出随时间演变。实验揭示了一个过程，其特征在于等待时间可以长达几分钟，然后突然出现传导。对于在我们的实验中应用的条件，我们发现一个一致的解释在SrTiO $_3$的表面形成的导电路径的静电机制。导电表面沟道的形成机制依赖于表面电位的几乎均匀的降低，直到SrTiO $_3$的导带边缘达到电极的费米能级。

三维拓扑绝缘体表面态磁电导的量子修正

Quantum corrections to the magnetoconductivity of surface states in three-dimensional topological insulators

本文将量子电导修正理论推广到辛对称类二维电子系统，并通过双栅控拓扑绝缘体实验发现二阶干涉和电子-电子相互作用可显著增强磁电导，揭示了拓扑表面态中的屏蔽、退相干及粒子-空穴不对称等复杂电子过程。

Quantum-Hall to Insulator Transition in Ultra-low-carrier-density Topological Insulator Films and a Hidden Phase of the Zeroth Landau Level

A key feature of the topological surface state under a magnetic field is the presence of the zeroth Landau level at the zero energy. Nonetheless, it has been challenging to probe the zeroth Landau level due to large electron-hole puddles smearing its energy landscape. Here, by developing ultra-low-carrier density topological insulator Sb$_2$Te$_3$ films, we were able to reach an extreme quantum limit of the topological surface state and uncover a hidden phase at the zeroth Landau level. First, we discovered an unexpected quantum-Hall-to-insulator-transition near the zeroth Landau level. Then, …

强自旋轨道耦合半导体Sb $_2$ Se $_3$中高自旋极化导电表面态的发现

Discovery of highly spin-polarized conducting surface states in the strong spin-orbit coupling semiconductor Sb$_2$Se$_3$

大多数具有强自旋-轨道耦合的A $_2$ B $_3$型硫属化物系统，如Bi $_2$ Se $_3$、Bi $_2$ Te $_3$和Sb $_2$ Te $_3$等，是拓扑绝缘体。一个重要的例外是Sb $_2$ Se $_3$，其中拓扑非平凡相被认为在环境条件下是可能的，但是这样的相只能在压力下被检测到存在。在这封信中，我们表明，像Bi $_2$ Se $_3$，Sb $_2$ Se $_3$，显示出高自旋极化电流的产生下介观超导点接触测量点接触Andreev反射光谱。此外，我们观察到一个大的负的和各向异性的磁电阻在Sb $_2$ Se $_3$，当该领域是在基面旋转。然而，与Bi $_2$ Se $_3$不同，在Sb $_2$ Se $_3$的情况下，可以在STM电导成像中获得缺陷周围的显著准粒子干涉（QPI）图案。因此，我们的实验表明，Sb $_2$ Se $_3$在环境条件下是一个规则的带绝缘体，但由于它的高自旋轨道耦合，非平凡的自旋织构存在于表面上，该系统可能处于拓扑绝缘体相的边缘。

非晶硅纳米结构中的导电电子：相干干涉和局域结构介导的金属-绝缘体跃迁

Conducting Electrons in Amorphous Si Nanostructures: Coherent Interference and Metal-Insulator Transitions Mediated by Local Structures

没有周期性的参考框架，非晶态固体中的局部结构很难确定，但它们仍然对材料性能产生巨大影响。例如，有机和无机玻璃的热机械响应敏感地取决于自由体积或软点$^{1,2}$的分布。同时，赋予非晶绝缘体无与伦比的电击穿强度的强电子局部化$^{3}$容易受到局部缺陷的损害，所述局部缺陷在可变范围$^{4,5}$上促进非弹性隧穿。在这里，我们报告如何金属传导可以克服强本地化的非晶绝缘体的小尺寸，以及如何本地结构可以体现其壮观的影响，这样的传导。在非晶硅中，纳米级电子是如此相干，以至于它们表现出强大的量子干涉，让人想起在弱局域金属晶体$^{6}$中看到的介观现象。然而，超软Si键成为关键的局部结构，其非常强的电子-声子相互作用迫使巡回电子在低温下缓慢移动，甚至在提供Si-O/N位点时在所有温度下都被捕获。局部结构可以通过电压或压力来控制，以调节电荷存储、电荷流动和金属-绝缘体转变。同样由锗、氧化物和氮化物制成的纳米结构非晶导体可以为新的应用提供机会。

分形拓扑绝缘体边缘的局域化特征

Signatures of localization on the edge of a fractional topological insulator

本研究针对分形拓扑绝缘体边缘，识别出3种部分局域化通道，结合电导与最小准粒子电荷可区分各相，为其输运性质研究提供关键标识。

拓扑绝缘体表面的无规电势和电导率理论

Theory of the random potential and conductivity at the surface of a topological insulator

本文研究了拓扑绝缘体（TI）表面随机库仑杂质引起的无序势。我们使用一个简单的模型，其中积极和消极的杂质均匀分布在整个大部分的TI，我们推导出在TI表面的无序势的大小使用自洽理论的基础上的狄拉克模式的筛选的Ekas-Fermi近似。简单的公式都在狄拉克点和远离它，以及在狄拉克点和电子/空穴的总浓度，它们包含的电子/空穴水坑的特征尺寸的均方势。我们还推导出一个表达式的自相关函数的潜在的表面，并表明，它有一个异常缓慢的衰减，这可以用来验证散装原产地的混乱。我们的模型的表面的电子电导率的影响。

Superradiant and transport lifetimes of the cyclotron resonance in the topological insulator HgTe

We investigate the superradiance effects in three-dimensional topological insulator HgTe with conducting surface states. We demonstrate that the superradiance can be explained using the classical electrodynamic approach. Experiments using the continuous-wave spectroscopy allowed to separate the energy losses in the system into intrinsic and radiation losses, respectively. These results demonstrate that the superradiance effects are not sensitive to the details of the band structure of the material.

Intrinsic one-dimensional conducting channels in the Kondo insulator SmB6

Since its discovery as a Kondo insulator 50 years ago, SmB6 recently received a revival of interest due to detection of unexpected quantum oscillations in the insulating state, discovery of disorder-immune bulk transport, and proposals of correlation-driven topological physics. While recent transport results attribute the anomalous low temperature conduction to two-dimensional surface states, important alternatives, such as conduction channel residing in one-dimensional dislocation lines, have not been adequately explored. Here we study SmB6 with scanning microwave impedance microscopy and unc…

拓扑绝缘体中的光电流效应

Photogalvanic effects in topological insulators

讨论了拓扑绝缘体的光吸收，并从理论上研究了可能的光电效应。我们发现，在二维拓扑绝缘体的圆偏振电磁波的吸收导致在导电的一维边缘通道的电流，电流的方向被确定的光的偏振。我们提出了两种诱导这种电流的方法：由于低于体能隙的频率照射激发的磁偶极电子跃迁，以及由于体中电偶极跃迁的频率大于能隙，随后捕获导电边缘态上的光生载流子。

Thermoelectric transport in a three-dimensional HgTe topological insulator

The thermoelectric response of 80-nm-thick strained HgTe films of a three-dimensional topological insulator (3D TI) has been studied experimentally. An ambipolar thermopower is observed where the Fermi energy moves from conducting to the valence bulk band. The comparison between theory and experiment shows that the thermopower is mostly due to the phonon drag contribution. In the region where the 2D Dirac electrons coexist with bulk hole states, the Seebeck coefficient is modified due to 2D electron - 3D hole scattering.

拓扑绝缘体表面形变引起的测地散射

Geodesic scattering by surface deformations of a topological insulator

考虑了无质量电子在三维拓扑绝缘体导电表面上的经典弹道动力学，受表面高度随机变化的影响。通过求解短程线方程和Boltzmann方程，得到了任意各向异性色散关系下的散射截面和电导率σ_i。在大的表面电子密度n下，这种测地线散射机制（具有σ propto sqrt{n}）在限制表面电导率方面比静电势散射更有效。

Bi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3拓扑绝缘体薄膜晶体表面导电态的门控微分

Gate-tuned Differentiation of Surface-conducting States in Bi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3 Topological-insulator Thin Crystals

使用场角，温度和背栅电压依赖性的弱反本地化（WAL）和普遍的电导波动薄Bi 1.5 Sb 0.5 Te 1.7 Se 1.3拓扑绝缘体单晶，结合栅极调谐霍尔电阻率测量，我们可靠地分离的拓扑性质的表面导电体导电和拓扑平凡的表面导电。我们最大限度地减少了晶体中的体传导和背栅调谐费米能级的拓扑底表面带，同时保持顶面不敏感的背栅与最佳晶体厚度？100 nm。我们认为，在相对较低的磁场的载流子的相干扩散运动发生的WAL效应是更重要的比其他运输工具，如Shubnikov-de Hass振荡确认导电的拓扑保护的表面状态。我们的方法提供了一个高度连贯的图片的表面输运性质的TI和一个可靠的手段，调查的基本拓扑性质的表面导电和可能的量子器件的应用相关的动量锁定自旋极化的表面状态。

Magnetoelectric effect of a conducting sphere near a planar topological insulator

When time-reversal symmetry is broken on its surface, topological insulators exhibit a magnetoelectric response which is described by axion electrodynamics. A direct consequence of this theory is the appearance of a magnetic field that resembles the one produced by a magnetic image monopole when a point-like electric charge is located near the surface of the material. In this paper we investigate the more realistic problem when the point-like charge is replaced by a finite size sphere at constant potential. We calculate the electromagnetic fields using the potential formulation in a particular…

无序反铁磁拓扑绝缘体的量子相变

Quantum phase transitions of a disordered antiferromagnetic topological insulator

我们研究了静电无序对三维反铁磁绝缘体（具有交错磁化的量子反常霍尔层堆叠）电导率的影响。相图包含的区域中，无序的增加首先导致表面导电的外观（通过拓扑相变），其次是体导电的外观（通过金属-绝缘体过渡）。导电的表面状态是稳定的有效的时间反转对称性，是打破局部的混乱，但恢复长的长度尺度。一个简单的自洽玻恩近似可靠地定位这个所谓的“统计”拓扑相的边界。

拓扑Anderson绝缘体的代数和几何平均态密度

Algebraic and Geometric Mean Density of States in Topological Anderson Insulators

无序系统的代数平均态密度和几何平均态密度可以揭示电子局域化的性质。为了更好地理解二维无序拓扑相，我们计算了无序Bernevig-Hughes-Zhang模型的态密度。拓扑相位的特点是由一个完美的量子化的导电平台，进行螺旋边缘状态，在一个双端设置。在无序的存在下，拓扑相的主体是带绝缘体或安德森绝缘体。它们都可以保护边缘态不受后向散射的影响。根据代数平均态密度与几何平均态密度的比值，明确区分了拓扑相是拓扑带绝缘体还是拓扑Anderson绝缘体。计算表明，拓扑安德森绝缘体可以诱导从一个拓扑平凡的带绝缘体或拓扑非平凡的带绝缘体的无序。

具有欧姆量子耗散的一维相互作用玻色子的超导体-“金属”转变

Superconductor-"Metal" Transition of One-dimensional Interacting Bosons with Ohmic Quantum Dissipation

通过解析方法研究了一维晶格上具有原位相位耗散（描述与邻近扩散正常金属电极的约瑟夫森隧穿）的相互作用玻色子（库珀对）系统的相图，揭示了耗散玻色-爱因斯坦凝聚（超导体）与耗散莫特绝缘体（“金属”）之间的量子相变，并推导了其临界行为属于Wilson-Fisher普适类。

Opposite current-induced spin polarizations in bulk-metallic Bi2Se3 and bulk-insulating Bi2Te2Se topological insulator thin flakes

One of the most fundamental and exotic properties of 3D topological insulators (TIs) is spin-momentum-locking (SML) of their topological surface states (TSSs), promising for potential applications in future spintronics. However, other possible conduction channels, such as a trivial two-dimensional electron gas (2DEG) with strong Rashba type spin-orbit interaction (SOI) and bulk conducting states that may possess a spin Hall effect (SHE), can coexist in 3D TIs, making determining the origin of the current induced spin polarization (CISP) difficult. In this work, we directly compared the CISP be…

拓扑绝缘体螺旋边态的鲁棒性

Robustness of the helical edge states in topological insulators

拓扑绝缘体（TI）是在本体中具有能带隙并且在表面上传导螺旋电子态的材料。螺旋态受到时间反演对称性的保护，因此有望对静态无序散射具有鲁棒性。在这项工作中，我们报告原子的第一性原理分析的无序散射在两个探针的三维TI材料Bi2Se3的传输结。对无序散射的设备的鲁棒性定量确定。检查许多不同的散射配置，一个总的趋势出现在如何强大的扰动电位和它是如何空间分布，可以出轨的螺旋状态的Bi2Se3表面。

拓扑绝缘体Bi $_{0.91}$ Sb $_{0.09}$表面态的磁光朗道能级谱

Landau level spectroscopy of surface states in the topological insulator Bi$_{0.91}$Sb$_{0.09}$ via magneto-optics

我们对三维拓扑绝缘体Bi $_{0.91}$ Sb $_{0.09}$进行了宽带零场和磁红外光谱研究。零场的结果使我们能够测量的值之间的直接带隙的导电$L_a$和价$L_s$带。在法拉第几何（\emph{k} $||$ \emph{H} $||$ C1）中的外加场下，我们测量了大量朗道能级（LL）跃迁的存在，所有这些跃迁都具有频率依赖性$ω\propto \sqrt{H}$。我们讨论了拓扑绝缘体的表面和体积性质的观察的衍生物。

电子在拓扑绝缘体表面的平面透镜聚焦

Flat-lens focusing of electrons on the surface of a topological insulator

提出了在三维拓扑绝缘体（如Bi 2 Te 3）的导电表面上实现电子Veselago透镜。这种平面透镜所需的负折射是由于费米面曲率的符号变化，即在足够大的静电势阶跃上从圆形变为雪花状。不需要带间跃迁（如石墨烯）。由于这个原因，并且因为拓扑绝缘体提供了对反向散射的保护，所以电势阶跃能够聚焦宽范围的入射角。我们计算量子干涉图案产生的点源，推广类似的光学计算，包括非圆形费米面（具有非零圆锥常数）的影响。

具有无自旋费米子的一维半填充相互作用介观环中的金属-绝缘体转变：精确结果

Metal-insulator transition in an one-dimensional half-filled interacting mesoscopic ring with spinless fermions: Exact results

我们计算了一维费米子环的持续电流，忽略自旋自由度，只考虑最近邻库仑相互作用与不同的电子填充在有序和无序的情况下。我们精确地处理相互作用，通过对多体哈密顿量的精确对角化求出本征能，用数值导数方法计算持续电流。我们还确定了Drude重量来估计系统的导电性质。从我们的数值计算结果，我们得到了金属-绝缘体的过渡在半填充的情况下，增加相关强度U，但远离半填充没有观察到这样的过渡，即使对于大的U。

具有台阶边缘的高阶拓扑绝缘体中涌现的一维螺旋通道

Emergent One-Dimensional Helical Channel in Higher-Order Topological Insulators with Step Edges

本文从理论上研究带台阶边缘的三维高阶拓扑绝缘体，发现一维螺旋导电态可在台阶边缘或其背面涌现，并揭示其与跃迁强度相关的形成机制，为按需构建一维螺旋通道及高密度马约拉纳量子比特提供新途径。

脏拓扑晶体中的涌现分形

Emergent fractals in dirty topological crystals

本文以方形晶格无序陈绝缘体模型为研究对象，利用Bott指数和局域陈标记揭示了脏拓扑晶体在量子相变紧邻区域，拓扑与普通绝缘体涌现岛呈现空间分形结构的普适现象。

InAs/GaSb边缘导电态中的邻近诱导超导电性

Proximity-induced superconductivity within the InAs/GaSb edge conducting state

我们实验研究Andreev输运通过铟超导体和InAs/GaSb双层膜的边缘之间的界面。为了覆盖所有可能的制度的InAs/GaSb光谱，我们研究样品与10 nm，12 nm和14 nm厚的InAs量子阱。对于10 nm样品中直接带绝缘体的平凡情况，微分电阻证明了标准Andreev反射。对于带反转的InAs/GaSb结构（12 nm和14 nm样品），我们观察到了明显的低能结构，这是载流边缘态邻近诱导超导电性的直接证据。对于14~nm InAs阱样品，我们还观察到介观的电阻起伏，在低磁场中受到阈值抑制。

拓扑晶体绝缘体中的Ⅱ型Dirac表面态

Type-II Dirac surface states in topological crystalline insulators

我们研究了一系列抗渗透材料的性质，这些材料是具有绝缘体但具有导电表面的拓扑晶体绝缘体。使用从头算DFT计算，我们调查的体积和表面的拓扑结构，并表明这些材料表现出I型以及II型狄拉克表面状态的反射对称性保护。虽然I型狄拉克态产生闭合的圆形费米表面，但II型狄拉克表面态的特征在于彼此接触的开放电子和空穴口袋。我们发现，第二类狄拉克态在其色散中表现出特征性的范霍夫奇异性，这可以作为一个实验指纹。此外，我们还研究了表面态对磁场的响应。

拓扑绝缘体表面的无序能带结构工程

Disorder enabled band structure engineering of a topological insulator surface

三维拓扑绝缘体是具有$\mathbf{Z}_2$拓扑电子序的块状绝缘体，其产生导电的类光表面态。这些表面电子是非常耐本地化的非磁性无序，并已被采纳为基础的广泛的建议，以实现新的准粒子物种和设备的功能。最近的研究发现，尽管拓扑绝缘体具有抗局域性，但其表面电子可以被缺陷重塑为独特的共振态。在这里，我们使用数值模拟和扫描隧道显微镜的数据表明，这些共振态的意义远远超出了本地化制度通常与杂质带。在模型Bi $_2$ X $_3$（X=Bi，Te）化合物的本征密度下，缺陷共振态被预测为支持扩散电输运的出射电子气产生新的量子基础.

Floquet拓扑绝缘体

Floquet topological insulators

拓扑绝缘体代表了具有绝缘体和导电边缘或表面状态的物质的独特相，不受诸如由于无序引起的反向散射的小扰动的影响。这源于它们独特的能带结构，它提供了拓扑保护。虽然传统的工具（压力，掺杂等）为了修改能带结构，时间周期性扰动可以通过增加时间作为对该问题增强的额外维度来提供可调谐性。本文综述了非平衡态下拓扑绝缘体的研究进展。首先，我们简要介绍了Floquet形式主义，它允许描述电子系统的稳定状态与有效的时间无关的哈密顿量。其次，我们总结了最近的理论工作，光照射如何驱动半金属石墨烯或一个平凡的半导体系统进入拓扑相。最后，我们展示了如何使用光子来探测拓扑边缘或表面状态。

拓扑绝缘体Bi2Te2Se薄膜的电子热导率和Lorenz数的大幅度增强

Large Enhancement of Electronic Thermal Conductivity and Lorenz Number in Topological Insulator Bi2Te2Se Thin Films

拓扑绝缘体（TI）由于其体相绝缘而表面导电的特性，引起了人们的广泛关注。然而，对拓扑绝缘体中的热输运，特别是表面态的影响的研究和理解还很缺乏。本文研究了Bi_2Te_2Se_TI薄膜的面内热导率随厚度的变化规律。对于厚度低于20 nm的膜，观察到热导率和电导率的大的增强，这归因于这些膜的表面状态和体绝缘性质。令人惊讶的是，表面的洛伦兹数超过10倍的索末菲值被发现。输运测量表明，当膜厚小于20 nm时，表面是接近电荷中性点。大Lorenz数的可能原因包括表面态Dirac流体中电流和热流的解耦以及涉及表面态的双极扩散输运。

应变HgTe：一种教科书式三维拓扑绝缘体

Strained HgTe: a textbook 3D topological insulator

拓扑绝缘体可以看作是具有导电表面的带状绝缘体。表面载流子是狄拉克粒子，其能量随动量线性增加。这赋予了狄拉克物质的非凡传输特性，狄拉克物质是一类电子特性类似石墨烯的材料。我们展示了碲化汞，一种已知在薄量子阱中表现出2D自旋霍尔效应的材料，\cite{Konig2007}可以通过利用CdTe基衬底上的晶格失配打开应变能隙而变成狄拉克物质的教科书示例。在输运中发现的狄拉克物质的证据表现为当化学势与狄拉克点重合时在低场下的发散霍尔角，以及从量子校正的符号到电导率。该材料可以随意设计，并且是干净的（良好的流动性），并且对带隙内的电导率几乎没有体积贡献。

高磁场下近藤绝缘体SmB $_{6}$中的强局域和非局域输运

Robust local and non-local transport in the Topological Kondo Insulator SmB$_{6}$ in the presence of high magnetic field

SmB $_6$被预测为具有拓扑保护导电表面态的近藤拓扑绝缘体。我们定量地研究了高质量SmB $_6$单晶表面态的电输运。我们观察到一个大的非本地表面信号的温度低于散装近藤间隙尺度。测量和有限元模拟使我们能够明确区分来自不同传输通道的贡献。与一般预期相反，发现表面通道的电输运性质对高磁场不敏感。本地和非本地的磁阻测量使我们能够确定螺旋自旋状态和强带间散射在表面的明确签名。

Conductivity of two-dimensional small gap semiconductors and topological insulators in strong Coulomb disorder

We are honored to dedicate this article to Emmanuel Rashba on the occasion of his 95 birthday. In the ideal disorder-free situation, a two-dimensional band gap insulator has an activation energy for conductivity equal to half the band gap, $Δ$. But transport experiments usually exhibit a much smaller activation energy at low temperature, and the relation between this activation energy and $Δ$ is unclear. Here we consider the temperature-dependent conductivity of a two-dimensional narrow gap semiconductor on a substrate containing Coulomb impurities, mostly focusing on the case when amplitude o…

关联无序和安德森局域化的现实模型

Realistic model of correlated disorder and Anderson localization

考虑绝缘体内部（或表面）的一维导电线或二维导电平面，杂质使绝缘体内部的电荷移位。这导致作用在导线（平面）上的长距离波动电场。这个场可以用随机分布的电偶极子来模拟。该模型提供了<U（r）U（r+k）>以1/k衰减的随机相关势。在1D的情况下，这样的相关性给予必要的修正的本地化长度，但不破坏安德森局域化。

在声学分形晶格中观测到压缩陈绝缘体

Observation of squeezed Chern insulator in an acoustic fractal lattice

本研究在分形维度声学晶格中提出并实验验证压缩陈绝缘体，发现其拓扑相图较原始Haldane模型压缩约0.54倍，观测到受迁移率隙保护的单向边缘态，为首例声学拓扑分形绝缘体，为声波调控提供新方向。