In this work we theoretically study the interface acoustic states of resonators on a thin plate with topologically protected and conventional designs. Topologically protected interface state is first analyzed by employing the conception of breaking inversion symmetry within the unit cell of a honeycomb lattice for cylindrical and spherical resonators; we further demonstrate the robustness of the wave propagation along a zig-zag path containing sharp corners, defect and disorder. The wave propagation ceases to be preserved if we increase the degree of disorder along the zig-zag path. In parallel, the conventional interface state is also designed and compared to the same situations. We found that the conventional interface state suffers back scattering in the zig-zag path while it can show a more confined wave transport in some cases. The presence of a defect along the propagation path scatters the conventional interface wave and in particular can prohibit a full propagation in presence of a localized state at the defect. If the zig-zag path is made disordered, the propagation of the conventional interface mode can be conserved at given frequencies for a low random degree and disappears for higher random degree as the interface bands become flat in dispersion and turn to localized states. Finally, we show that the immunity of the topologically protected design needs the interface to be surrounded by at least two hexagons of the phononic crystals on both sides, especially at the sharp corners in the zig-zag path, while the conventional design only needs one hexagon bulk media with the advantage of compact wave transport. This work puts a step forward for the interface states in micro-/nano-scale characterization and figures out the behaviors for both topologically protected and conventional interface states.
Pyridine intercalated Bi$_2$Se$_3$ heterostructures: controlling the topologically protected states
我们用从头计算方法研究了吡啶分子（C $_5$ H $_5$ N）在Bi $_2$ Se $_3$的范德华能隙中的掺入.插入的吡啶分子增加了Bi $_2$ Se $_3$五重层（QL）之间的分离距离，抑制了$Γ$ -点处的电子态的宇称反转。我们发现，插入区成为一个平凡的绝缘体。通过将原始Bi $_2$ Se $_3$区域与由分子插入的区域相结合，我们具有非平凡/平凡异质结，其特征在于在界面区域存在（拓扑保护的）金属态。接下来，我们对系统施加外部压缩压力，结果是（i）吡啶分子插入的量子阱之间的间距减小，以及（ii）金属态向体区域移动，使系统回到绝缘体。也就是说，通过适当的调谐的外部压力在Bi $_2$ Se $_3$，插入吡啶分子，我们可以控制其拓扑性质，打开和关闭的拓扑保护的金属状态，躺在非平凡/平凡界面。
On the Emergence of Topologically Protected Boundary States in Topological/Normal Insulator Heterostructures
我们对拓扑/正常绝缘体（TI/NI）异质结构中拓扑保护边界态（TPBS）的形成进行了系统的研究。使用最近开发的计划，以构建{ \it ab-initio}紧束缚哈密顿矩阵从密度泛函理论（DFT）计算，我们研究了系统的实际尺寸与高精度和控制的相关参数，如TI和NI带对齐，NI间隙和自旋轨道耦合强度。我们的研究结果指出，存在一个NI临界厚度的出现TPBS和TI和NI之间的频带对齐的TPBS的外观的重要性。我们选择Bi $_{2}$ Se $_{3}$作为一个典型的情况下，拓扑/正常的绝缘体的行为是由具有/不具有自旋轨道耦合的区域建模。最后，我们验证了我们的方法比较我们的模型与完全相对论DFT计算的TI/NI异质结构的Bi $_{2}$ Se $_{3}$ /Sb $_{2}$ Se $_{3}$。
Anomalous Acoustic Plasmon Mode from Topologically Protected States
等离子体激元，即电子在体相或表面的集体激发，对材料的性质起着重要的作用，并产生了等离子体激元学领域。我们报告了一个非常不寻常的声学等离子体模式的三维拓扑绝缘体（TI），Bi 2 Se 3，使用动量分辨非弹性电子散射的表面上的观察。与普通的等离子体激元模式形成鲜明对比，这种模式表现出几乎线性色散到第二布里渊区，并保持突出的显着弱阻尼没有看到在任何其他系统。这种行为必须与TI表面态中电子的固有鲁棒性相关联，因此不仅表面狄拉克态而且它们的集体激发都受到拓扑保护。另一方面，该模式具有比从连续介质激发图片预期的小得多的能量色散，这可以归因于与表面声子的强耦合。
Imaging topologically protected transport with quantum degenerate gases
导电表面附近的超冷和量子简并气体可以作为电子电流流动的灵敏、高分辨率和大面积探针。先前的工作已经通过使用超冷和玻色-爱因斯坦凝聚原子与原子芯片阱保持微米的表面来成像金线中晶界周围的传输。我们表明，原子芯片显微镜可以适用于有用的目的，在材料的上下文中表现出拓扑保护的表面运输。通过光刻定制的拓扑绝缘体（TI）的表面缺陷的电流--理想化和具有典型的Bi $_{2}$ Se $_{3}$的带结构和导电性-进行了数值计算。我们建议，成像电流的流动模式，使一个理想的TI从一个有限的体积-表面电导率比的分化，具体地说，这个比例的确定可能是通过成像周围的沟槽蚀刻到TI的表面运输。
