Spatial mapping of the Dirac point in monolayer and bilayer graphene
我们已经映射了狄拉克点在剥离单层和双层石墨烯使用空间分辨扫描隧道光谱（STS）测量在低温下。狄拉克点在石墨烯中的不同位置处的能量移动。然而，与地形的交叉相关显示没有相关性，表明地形特征，如波纹不是变化的主要来源。相反，我们将狄拉克点的位移归因于位于石墨烯附近的随机带电杂质。我们的研究结果强调需要推进剥离的石墨烯样品制备，以尽量减少杂质的影响。
2009-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Doping Topological Dirac Semimetal with magnetic impurities: electronic structure of Mn-doped Cd$_3$As$_2$
本文通过QS$GW$和$k \cdot p$模型计算稀合金Mn掺杂体相Cd$_3$As$_2$的电子结构，发现Mn掺杂使狄拉克点分裂为外尔点，且其效果可由纯净体系施加外磁场等效模拟，为能带调控器件提供新机遇。
2025-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Magnetic impurities on the surface of a topological insulator
拓扑绝缘体的表面态由2+1维相对论性无质量Dirac方程描述。与石墨烯相反，有奇数个狄拉克点，电子自旋直接耦合到动量。我们发现，磁性杂质打开了一个本地的差距，并抑制了本地的态密度。此外，狄拉克电子态介导磁性杂质之间的RKKY相互作用，该磁性杂质总是铁磁性的，只要化学势位于狄拉克点附近。这些效应可以在STM实验中直接测量。我们还通过重整化群分析研究了淬火无序的情况。
2008-08-16 cond-mat.mes-hall
Subsurface impurities and vacancies in a three-dimensional topological insulator
利用强拓扑绝缘体（TI）的三维微观晶格模型，我们研究了表面和亚表面位置的潜在杂质和空位。对于所有的杂质位置，我们发现杂质诱导的共振态的能量成正比的杂质强度的倒数，虽然所需的低能量共振态的杂质强度增加与杂质的深度。对于深入材料15层的强杂质和空位，共振峰将出现在表面能谱中的狄拉克点处及其周围，将原始狄拉克点分裂成位于偏离中心的两个节点。此外，我们还研究了深埋在体内部的空位簇，发现了单空位和多空位的零能共振态。只有完全对称的多位空位团才显示出从体隙中排出的共振态。
2012-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarization Charge around Impurities in Two-Dimensional Anisotropic Dirac Systems
该研究针对二维各向异性狄拉克系统，通过微扰理论与密度泛函理论模拟，揭示了单轴应变、狄拉克锥倾斜等对杂质诱导极化电荷分布的调控作用，补充了零化学势下的电荷响应规律。
2023-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Scattering times and mobility with localized impurities in topological insulator films
三维拓扑绝缘体的零能隙表面态具有自旋锁定于动量的高移动狄拉克费米子。归因于不存在背散射的高迁移率在表面上存在杂质的情况下降低。特别是，我们讨论和比较散射时间的局部杂质的表面上，位于不同的表面上的相反的螺旋度耦合通过一个杂交潜力，和磁性杂质的作用之间的散射状态。磁性杂质引起额外的自旋抑制因子。翘曲带的作用和拓扑因素，可以提高整体表面流动性的影响进行检查。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical current-current correlation in the two-dimensional parabolic Dirac system
本文从理论上研究了六角晶格中二维抛物Dirac系统的电流-电流关联。推导了无规相位近似（RPA）磁化率、Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）哈密顿量和基于密度-密度或电流-电流关联函数的非相互作用情况下的反磁轨道磁化率的解析表达式，并进行了定量分析.在非相互作用的情况下，二维抛物Dirac系统中的- in RPA和自旋横向极化率以及RKKY相互作用（当接近半填充时）与电流-电流响应有关.讨论了各向异性色散和各向同性色散的情况。
2018-10-04 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall criticality and localization in graphene with short-range impurities at the Dirac point
我们探讨了在狄拉克点在一个强磁场与两种类型的短程散射石墨烯的纵向电导率：吸附原子的山谷和“标量”杂质，不混合它们。采用狄拉克方程的散射理论将石墨烯样品的电导表示为杂质坐标的函数;然后对杂质位置进行数值平均。电导率$σ$等于每个无序实现的弹道值$4e^2/πh$，前提是通量量子的数量大大超过杂质的数量。对于较弱的领域，在标量杂质的存在下的电导率缩放到量子霍尔临界点与$σ\simeq 4 \times 0.4 e^2/h$在半填充或零远离半填充由于安德森局域化的发病。对于吸附原子，由于谷间散射的临界能量分裂，在半填充时也得到了局域化行为。我们的研究结果揭示了一个复杂的标度流的不同对称类的不动点：值得注意的是，所有的关键表现安德森局域化和临界在二维数值观察在一个单一的设置。
2013-12-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Electron states in the field of charged impurities in two-dimensional Dirac systems
本文综述了二维Dirac系统中电子态的理论和实验结果，特别关注了石墨烯中原子的坍缩。还考虑了库仑杂质的双电子束缚态。讨论了磁场在石墨烯超临界电荷问题中的一个相当微妙的作用。研究了两个等电荷杂质场的电子态，确定了超临界不稳定发生的条件。结果表明，在含有两种不太可能带电杂质的带隙石墨烯中实现了新型超临界。当杂质电荷足够大时，随着杂质间距的增加，最高能量的电子束缚态的波函数从带负电的杂质局域化到带正电的杂质局域化。研究了双层石墨烯中原子塌缩的具体情况，结果表明，这种材料中的原子塌缩与原子向中心坠落的现象无关。
2018-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Long-range exchange interaction between magnetic impurities in graphene
研究了导电电子介导的石墨烯上杂质（吸附原子）之间的有效自旋交换耦合，作为电子-吸附原子相互作用的在位能量$U$的势部分的强度的函数。随着$U$的增加，交换耦合变得长程，主要由能量接近狄拉克点的杂质能级决定。当吸附原子驻留在相对的子晶格上时，它们的交换耦合，通常是反铁磁的，在杂质能级穿过狄拉克点的特定距离处变得铁磁和共振增强。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall
DC conductivity of tilted Dirac Fermions across the Lifshitz Transition: short- versus long-range impurities
Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS)（基础科学高等研究所）；Aalto University（阿尔托大学）；Tampere University（坦佩雷大学）
利用Kubo形式主义，研究二维倾斜狄拉克系统中短程和长程杂质散射对直流电导率的影响，发现Lifshitz转变处两种杂质导致截然不同的输运特征，并揭示极端输运各向异性。
2026-06-06 cond-mat.mes-hall
Spin Helix of Magnetic Impurities in Two-dimensional Helical Metal
分析了三维拓扑绝缘体表面螺旋金属中磁性杂质间的Ruderman-Kettel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用。除了常规的RKKY项，传导电子的自旋动量锁定也导致杂质自旋之间的显着的Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用。对于磁性杂质链，DM项可以在表面上产生单手自旋螺旋。自旋螺旋线的旋向与表面出射狄拉克费米子的费米速度符号锁定。我们还表明，杂质自旋的极化可以通过控制稀磁杂质浓度的电压。
2010-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-Hermitian impurities in Dirac systems
研究了具有复杂质势的Dirac系统的准粒子态。结果表明，一个杂质网站与损失导致一个非平凡的分布的局域态密度（LDOS）。虽然缺陷势的实部在态密度（DOS）中诱导出明显的峰，但在非厄米杂质的情况下，对于晶格，DOS在小频率处弱增强，甚至在零频率处形成峰。至于LDOS的空间分布，它在杂质附近增强，但当电势足够强时，在缺陷本身处显示出下降。二维六方晶格的结果表明LDOS的特征三角形轮廓。后者获得了双三角图案的情况下，两个缺陷放置在相邻的网站。非厄米杂质的影响可以在光子晶格和某些凝聚态物质中进行测试。
2019-12-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of a Topological Insulator Dirac Cone Reshaped by Non-magnetic Impurity Resonance
在拓扑绝缘体表面发现的无质量狄拉克电子被认为受弱的非磁性无序的影响很小。然而，理论上预测强扰动非磁性杂质的共振效应会改变低能准粒子的色散和物理性质，导致缺乏微观平移对称性的独特粒子状状态。在这里，我们报告的直接观察的杂质重塑模型3D拓扑绝缘体Bi2Se 3的表面狄拉克锥。对于第一次，一个明显的扭结状分散功能中观察到的无序富集的样品，并发现密切相关的异常所造成的杂质共振的表面状态的态密度，观察到的二向色角分辨光电子能谱（ARPES）。这些功能，这非常类似于理论预测的实验观察，具有显着的影响，拓扑狄拉克锥在应用场景中，通常在表面或界面的功能点缺陷无序的属性。
2018-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analytic approach to quantum metric and optical conductivity in Dirac models with parabolic mass in arbitrary dimensions
针对含抛物型质量的狄拉克模型，本文解析推导了任意维度下的量子度量与光学电导率，揭示其带边频率处的维度依赖性，并对比了SSH、QWZ和Haldane模型拓扑相与 trivial 相的光学电导率差异。
2024-10-06 cond-mat.mes-hall
Gapped Dirac semimetal with mixed linear and parabolic dispersions
本文对ZeTe $_5$的磁红外光谱测量中提出的带隙Dirac半金属模型的性质进行了全面的研究，包括三个方向上的线性色散和抛物色散.我们发现，依赖于能带反转参数$ζ'$和$ζ_z'$，该模型可以支持三种不同的相位：单狄拉克点（DP）相位，双DP相位和狄拉克环相位。这三种不同的相可以通过它们在态密度（DOS）和光学电导率中的低能特征来区分。在高能量下，DOS和光学电导率都表现出幂律行为，渐近指数严重依赖于$ζ'$和$ζ_z'$的符号。此外，只有当$(ζ',ζ_z')>0$。我们的实验结果的影响进行了讨论。
2021-07-11 cond-mat.mes-hall
Breakdown of universality in three-dimensional Dirac semimetals with random impurities
Dirac-Weyl半金属是一种独特的三维（3D）相物质，具有无隙电子和新的电动力学性质，被认为对弱扰动具有鲁棒性。在这里，我们揭示了无序统计和杂质的多样性在三维半金属中的不可压缩电子的稳定性的关键影响。聚焦于稀有杂质配置所起的关键作用，我们表明，在稀释的随机势阱的存在下，低能量共振的丰度赋予罕见的本地化零能量模式的统计意义，从而提升节点的状态密度。这里报道的强非微扰效应将3D Dirac-Weyl半金属转换为可压缩金属，即使在最低的杂质密度。我们的分析结果进行了验证，高分辨率的真实空间模拟记录大的三维晶格高达536 000 000轨道。
2021-02-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Band dispersion of graphene with structural defects
我们使用两种互补的方法研究了具有随机分布结构缺陷的石墨烯的能带色散，紧束缚哈密顿量的精确对角化和实现自洽T矩阵近似。我们确定了三种不同类型的杂质导致在狄拉克点附近的定性不同的光谱。首先，共振杂质，如空位或585缺陷，导致在狄拉克点处的光谱的拉伸，具有有限的局域态密度。这种类型的光谱已经通过光电子能谱在外延石墨烯中观察到，并在文献中广泛讨论。第二，非共振（弱）杂质，如成对空位或斯通-威尔士缺陷，不拉伸光谱，但提供随能量增加的谱线加宽。最后，破坏亚晶格对称性的无序，例如只在一个亚晶格中放置空位，在狄拉克点周围打开一个能隙，并在这个能隙的中间产生一个杂质带。我们发现这两种方法的结果之间的良好协议，也与实验测得的光谱。
2018-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of quasi-particles in graphene with impurities and sharp edges from the kp method standpoint
利用kp微扰理论研究了含杂质和锐边的石墨烯中准粒子的动力学行为，该理论可以在不使用任何模型的情况下给出统一的方法。用上述方法导出了Dirac和Weyl方程。在玻恩近似下，得到了波函数及其包络函数和散射振幅。的波函数示出的是一个叠加的虚拟布洛赫函数的指数衰减向外的杂质和边缘。在远大于原子间距的距离上，波函数被显式地给出。格林函数的薛定谔方程和狄拉克方程的推导。还导出了具有尖锐边缘的石墨烯的Dirac方程的边界条件。
2021-09-02 cond-mat.mes-hall
Persistent current of relativistic electrons on a Dirac ring in presence of impurities
本文研究了在吸引/排斥散射势作用下，相对论电子在一维圆环上的持续流行为。特别地，我们根据散射势的强度和数目来研究持续电流。我们发现，在存在单个散射体的持续电流变得更小的幅度比散射自由的情况。这种行为类似于非相对论的情况。对于相对论性环，即使在很强的散射势下，持续电流也是有限的。在多个散射体的存在下，我们观察到的持续电流是最大的散射体被均匀放置相比，在随机配置的平均电流。然而，如果我们增加散射体的数目，我们发现随机平均电流随着散射体的数目而增加。后一种行为与非相对论的情况相反。
2014-08-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
The impact of disorder on Dirac plasmon losses
最近在单层石墨烯上的散射型扫描近场光学光谱（s-SNOM）实验已经报道了Dirac等离子体激元寿命显著短于直流输运散射时间τ_{tr}。我们强调了等离子体激元寿命与τ_{tr}的根本区别，因为它是由有限动量和频率下的电流-电流线性响应函数的虚部控制的。我们首先提出的狄拉克等离子体激元的非本征寿命的最小理论，由于对杂质的散射。然后，我们表明，一个非常合理的浓度的带电杂质产生的等离子体激元阻尼率，这是在很好的协议与S-SNOM实验结果。
2013-07-28 cond-mat.mes-hall
Hybridization and anisotropy in the exchange interaction in 3D Dirac semimetals
研究了3D Dirac半金属中Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用。利用延迟格林函数在实空间中，我们获得和分析的相互作用的渐近表达式，磁性杂质在不同的距离和相对角度的高对称方向上的晶格。我们表明，在这些材料中的费米速度各向异性产生强烈的重整化的相互作用的大小，以及在真实空间中的振荡频率的校正。不同的导电电子轨道的杂质的杂交显示，导致有趣的各向异性自旋-自旋相互作用，可以在掺杂样品中产生螺旋自旋结构。
2015-11-21 cond-mat.mes-hall
Electronic transport properties of graphene nanoribbons
我们将对石墨烯纳米带的电子和输运性质进行简要概述，重点关注边缘形状和杂质散射的影响。石墨烯的低能电子态具有两个不等价的无质量Dirac谱。这两个狄拉克点在动量空间中的相对距离和由于锯齿型石墨烯边缘的存在而导致的边缘状态对石墨烯纳米带的电子和输运性质起决定性作用。在锯齿形边缘的石墨烯纳米带中，与每个狄拉克光谱相关的两个谷在动量空间中被很好地分离。每个谷中的传播模式包含源自带中心处的部分平坦带的单个手征模式。如果杂质散射不连接两个谷，即对于长程杂质电势，则该特征在无序系统中产生完美导电沟道。另一方面，具有扶手椅边缘的石墨烯纳米带的低能谱被描述为石墨烯的两个非等效狄拉克点的叠加。尽管缺乏良好分离的两个谷结构，受到长程杂质的单通道传输几乎是完美的传导，其中最低阶的后向散射矩阵元素消失作为波函数的内部相结构的表现。对称性考虑导致无序锯齿形带分为长程杂质的单位类和短程杂质的正交类。然而，没有这样的交叉发生在扶手椅纳米带。
2009-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb disorder in three-dimensional Dirac systems
在具有狄拉克谱的三维材料中，弱短程无序在狄拉克点附近基本上是不相关的。这显然不是库仑无序的情况，其中带电杂质产生的电势的长程性质意味着即使杂质稀疏时无序电势也会有大的波动，并且这些波动会被电子/空穴水坑的形成所屏蔽。在本文中，我提出了一个理论，这种非线性屏蔽库仑无序在三维狄拉克系统，我推导出典型的无序势的大小，相应的态密度，和电子/空穴水坑的大小和密度。并对所得电导率进行了讨论。
2014-06-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Quantum Oscillations of Photocurrents in HgTe Quantum Wells with Dirac and Parabolic Dispersions
报道了在不同宽度的HgTe/HgCdTe量子阱中观测到的太赫兹辐射诱导光电流的磁振荡现象。HgTe/HgCdTe量子阱具有类Dirac-like、倒抛物型和正抛物型能带结构。光电流数据伴随着光电阻（光电导），辐射传输，以及磁输运的测量。我们开发了一个回旋共振辅助光电流效应的微观模型，描述了主要的实验结果。我们证明了光电流的量子振荡是由于费米能级与朗道能级的交叉导致自旋极化率和自旋子带电子迁移率的振荡。理论解释了实验中观察到的光电流方向随磁场变化而反转的现象。我们描述了与Shubnikov-de Haas效应的热抑制有关的光电导振荡。
2014-07-07 cond-mat.mes-hall
Magneto-optic signatures in the gapped Dirac semimetal with mixed linear and parabolic dispersions of ZrTe5
本文系统地研究了Jiang $(σ_{αα})$ [Phys.Rev.Lett. { \bf 125}，046403（2020）]中的方法来解释三维ZrTe $_5$晶体中的实验磁红外光谱。我们发现强磁场可以驱动LLS变为非反转的，从而使ZrTe $_5$中的强拓扑绝缘体相变为平凡绝缘体相.在不同的磁场区域，态密度和Re $(σ_{αα})$可以表现出不同的特征。此外，当磁场较弱时，在Re $(σ_{zz})$中，鞍点处的峰之间存在着Re $(σ_{zz}^{ζ_n})>$ Re $(σ_{zz}^Γ)$的定性关系，这与实验结果吻合较好.
2021-12-22 cond-mat.mes-hall
Effect of bulk charged impurities on the bulk and surface transport in three-dimensional topological insulators
在三维拓扑绝缘体（TI）中，杂质半导体的物理学与超相对论狄拉克费米子的物理学实际上并排存在。这种不寻常的配对为研究无序和电子传输之间的相互作用创造了一个新的场所。在这个迷你审查中，我们专注于三维分布的带电杂质，是无处不在的TI所造成的混乱，我们概述了它对TI的体和表面运输的影响。我们提出了自洽的库仑屏蔽理论在体和在表面上，讨论在每种情况下的无序势的大小，并提出结果的导电性。在散装，带隙导致热激活运输，我们展示了如何无序导致小于预期的活化能，让位于VRH在低温下。我们证实了这种增强的导电性与数值模拟，也使我们能够探索不同程度的杂质补偿。对于TI具有无隙狄拉克模式的表面，我们提出了一种无序和屏蔽深层杂质的理论，并计算了相应的零温电导率。我们还评论增长的障碍潜力，因为一个移动到散装从表面的TI。最后，我们讨论了如何在狄拉克点的间隙的存在下，介绍了一些源的时间反演对称性破缺，影响在表面和间隙的中间态密度的无序势。
2013-06-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Diluted magnetic Dirac-Weyl materials: Susceptibility and ferromagnetism in three-dimensional chiral gapless semimetals
我们从理论上研究了具有任意带色散的三维（3D）手性无带隙电子空穴系统（半金属）的温度依赖的静态磁化率和长程磁耦合[即，$\varepsilon(k) \sim k^N$，其中$k$是波矢量，$N$是正整数]。我们研究了这些系统中存在的稀随机磁性杂质的磁性。假设载体介导的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida间接交换相互作用，我们发现，在存在稀磁性杂质的情况下，本征3D手性半金属的磁有序是铁磁性的所有值的$N$。采用有限温度自洽场近似，计算了铁磁转变温度（$T_{\rm c}$）。我们发现，$T_{\rm c}$的增加而增加的$N$由于增强的态密度，和计算的$T_{\rm c}$是实验上可访问的假设合理的磁性杂质和巡回载流子之间的耦合。
2018-08-29 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit scattering in quantum diffusion of massive Dirac fermions
用图解法研究了自旋轨道散射对二维有质量狄拉克费米子量子扩散输运的影响。有质量狄拉克费米子的量子扩散在无质量极限下可以看作是单重态的库珀子，在大质量极限下可以看作是三重态的库珀子。自旋-轨道散射仅对三重态Cooperon表现出类似于无规磁场的行为，并在大质量区域抑制了Dirac费米子的弱局域化。这种行为表明，实验检测的弱局部化的拓扑绝缘体薄膜，其中的尖的负磁导率是预期掺杂后的重元素杂质。最后，传统的二维电子和狄拉克费米子之间的详细比较提出了正交，辛，酉对称性的杂质。
2012-03-22 cond-mat.mes-hall
Asymmetric scattering of Dirac electrons and holes in graphene
石墨烯中狄拉克电子和空穴的相对论性质深刻地影响了它们与杂质相互作用的方式。最近在对单个杂质的扫描隧道测量中已经观察到相对论行为的签名，但是在该制度中的电导测量通常由电子和空穴水坑主导。在这里，我们提出的量子干涉噪声和磁阻在石墨烯PN结的测量。与电导不同，量子干涉噪声可以提供对狄拉克点处散射的访问：它对单个杂质的运动敏感，它强烈依赖于描述系统的基本对称性，并且它由相位相干现象决定，这些现象不一定被水坑掩盖。在低温下石墨烯pn结中的电阻波动和磁阻的温度和载流子密度依赖性表明，噪声由杂质上的散射引起的量子干涉主导，并且噪声最小值可以用于确定平均载流子密度为零的点。在较大的载流子密度下，噪声的幅度强烈地依赖于杂质电荷的符号，反映了电子和空穴被杂质电势以不对称的方式散射的事实。
2013-04-23 cond-mat.mes-hall
Resonant, non-resonant, and anomalous states of Dirac electrons in a parabolic well in the presence of magnetic fields
我们报道了在磁场存在下抛物点的几个新的基本性质。势场强度与朗道能级（LL）能距之比作为该问题的耦合常数。在弱耦合极限下，角动量的每个希尔伯特子空间中的能谱由石墨烯的离散LLS组成。在中间耦合状态下，非共振态形成紧密间隔的能谱。我们发现，与直觉相反，共振准束缚态的正能量和负能量都存在于光谱。负能共振准束缚态的存在是无质量狄拉克费米子的一个独特性质。当接近强耦合极限时，共振态和非共振态转变为反常态，其几率密度在阱内形成一个窄峰，在势垒下形成另一个宽峰。这些性质可以通过测量光学跃迁能量来实验研究，光学跃迁能量可以通过耦合常数的标度函数来描述。
2012-11-12 cond-mat.mes-hall
Band warping, band non-parabolicity and Dirac points in fundamental lattice and electronic structures
我们从一个基本的角度展示了电子和振动结构中能带弯曲和能带非抛物性的物理和数学起源。值得注意的是，我们发现一个强大的存在和连接对拓扑诱导狄拉克点在连续矩形晶格使用$p$型紧束缚近似。我们提供了一个透明的分析二维连续矩形和正方形布拉维晶格的基本含义推广到更复杂的结构。能带弯曲通常出现在一个奇异的过渡到一个具有更大对称群的晶格的开始，突然允许在倒易空间中的特殊对称点处的高维不可约表示的可能性。能带非抛物性是完全不同的高阶特征，尽管它们可能在更大的对称群开始时合并成能带弯曲。尽管仍然与合并保持着清晰的联系，但带非抛物线性可能会在相对低对称性的点上产生成对的圆锥形交叉点。显然，这样的圆锥相交是由全局拓扑要求鲁棒地维护的，而不是任何局部对称保护。对于两个$p$型紧束缚带，我们发现这样的对圆锥交叉漂移沿边缘的限制布里渊区的连续矩形布拉维晶格的晶格常数相对变化，直到他们合并成简并翘曲带在高对称点的开始一个正方形晶格。我们发现的锥形交叉点似乎与在石墨烯和其他拓扑绝缘体中广泛研究的狄拉克点具有相似的拓扑特征，尽管我们的锥形交叉点没有后者更复杂结构所提供的对称复杂性和保护。
2017-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci math-ph
Parity anomaly with impurities and the Pauli--Villars subtraction
该研究计算了含散射率Γ描述的杂质的2+1维狄拉克费米子在任意外频和动量下的极化张量反常部分，对比两种Pauli--Villars减除方案并讨论其物理效应。
2023-05-19 cond-mat.mes-hall hep-th
Parabolic-Cylinder Approach to Valley-Polarized Conductance in Tilted Anisotropic Dirac-Weyl Systems
Nanoelectronics Research Center（纳米电子研究中心）
本文通过抛物柱方法研究倾斜各向异性狄拉克-韦伊尔系统中的谷极化导电性，揭示了垂直和平行倾斜对隧道包络的影响，并构建了相图以确定最佳操作参数。
2026-03-11 cond-mat.mes-hall
The Effect of Cluster Formation on Graphene Mobility
我们研究了金原子以点状带电杂质和团簇的形式对石墨烯输运性质的影响。低温沉积（18 K）的Au降低的流动性和移动的狄拉克点的方式是一致的散射从点状带电杂质。将温度升高到室温促进团簇的形成，这用原子力显微镜进行了验证。我们发现，对于一个固定量的Au杂质，形成集群提高了流动性，并导致狄拉克点移回零。
2010-03-02 cond-mat.mes-hall
Magnetoresistance of a three-dimensional Dirac gas
本文研究了大质量狄拉克费米子气体的横向磁导和磁电阻。这可以作为带隙Dirac材料的一个简单模型。在零质量极限下，研究了无带隙狄拉克半金属的情况。在外尔半金属的情况下，再现实验中看到的非饱和线性磁阻，使用屏蔽带电杂质是不可避免的。在本文中，这些都包括使用第一玻恩近似的自能。屏蔽波数的计算采用无规相位近似，极化函数考虑了电子-电子相互作用。霍尔电导率的分析计算的情况下，没有杂质，并示出是完全成反比的磁场。因此，磁阻的磁场依赖性主要由$σ_{xx}$决定。我们表明，在极端的量子极限在非常高的磁场的带隙狄拉克材料预计将有$σ_{xx}\propto B^{-3}$导致$\varrho_{xx}\propto B^{-1}$，与无隙的情况下，$σ_{xx}\propto B^{-1}$和$\varrho_{xx}\propto B$。在较低的磁场下，我们发现质量项的影响可以忽略不计，并且在Shubnikov-de Haas振荡区域，两个系统的行为几乎相同。我们建议一个现象学的散射率，是能够重现的线性行为在振荡区域。我们表明，在使用玻恩近似计算的散射率的情况下，相对介电常数和杂质的密度的强度影响的磁场依赖性的电导率显着。
2018-11-15 cond-mat.mes-hall
Effect of short-range impurities on low-temperature conductance and thermopower of quantum wires
研究了纵向磁场中的抛物量子线中的电子输运，线内存在短程杂质系统。使用基于零程势理论的方法，我们得到了电子通过导线的传输系数的精确公式，该公式允许计算诸如电导和微分热电势的传输特性。研究了电导率和热电势与化学势和磁场的依赖关系。研究了短程杂质弹性散射对低温电导和热电势的影响。结果表明，电子输运的性质主要取决于各散射中心的位置。甚至孤立杂质的存在也会导致电导量子化的破坏。在某些情况下，热电势可能会改变符号，这取决于化学势和磁场。
2007-12-30 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric transport coefficients of a Dirac electron gas in high magnetic fields
研究了在高磁场中含有屏蔽库仑杂质的三维大质量相对论费米子气体的热电输运性质，其中只有最低朗道能级对输运有贡献。我们的结果可以应用于无带隙和带隙Dirac材料的实验结果。我们专注于质量项的影响，我们表现出的主要差异相比，无质量的狄拉克费米子。在较高的磁场下，不同的行为是相关的。计算是在线性响应理论的框架内进行的，在恒定磁场中使用系统的精确量子力学解。我们证明了Mott公式和Wiedemann-Franz定律在低温下是有效的，并用它们来计算热电输运系数。我们表明，低温近似是有效的温度范围随磁场的增加而增加。可测量量（即电导率、塞贝克系数、能斯特系数和热导率）的磁场依赖性强烈地依赖于散射率的磁场依赖性，因此结果依赖于对杂质的适当处理。在这项工作中，他们包括通过第一玻恩近似使用屏蔽带电杂质作为杂质电位。我们证明了在有限质量项的情况下，电导率不发生质的变化。另一方面，我们发现，质量项导致显着不同的行为在塞贝克和能斯特系数。
2019-09-25 cond-mat.mes-hall
Density of states of disordered graphene
我们计算了由于杂质势引起的无序石墨烯中的平均单粒子态密度。对于未屏蔽的短程杂质，我们采用非自洽和自洽玻恩矩阵和$T$矩阵近似来计算自能。其中，只有自洽的$T$ -矩阵近似给出了一个非零的状态密度在狄拉克点。在杂质势中，狄拉克点的态密度是非解析的。对于屏蔽短程和带电长程杂质势，在杂质存在下，狄拉克点附近的态密度通常比纯系统的态密度增加。
2008-10-18 cond-mat.mes-hall
Spectral and optical properties of doped graphene with charged impurities in the self-consistent Born approximation
在自洽玻恩近似下，讨论了掺杂（或门控）长距离带电杂质的石墨烯的光谱和输运性质。它示出了如何，杂质浓度$n_{imp}\gtrsim n$的有限DOS出现在狄拉克点，一个粒子的寿命不再与费米动量成线性比例，和谱函数中的线型成为非洛仑兹。这些行为不同于玻恩近似下的计算结果。我们还计算的光学电导率从久保公式使用自洽计算的光谱函数在带电杂质的存在下。
2011-05-27 cond-mat.mes-hall
Two relativistic Kondo effects: Classification with particle and antiparticle impurities
我们研究了两种不同类型的相对论性近藤效应，区分重杂质自由度，通过专注于基态的能量-动量色散关系的凝聚组成的轻狄拉克费米子和非相对论性杂质费米子。根据两类重费米子有效理论，即重狄拉克费米子的两个重费米子极限，引入了重费米子自由度，这两类理论在高能物理中被称为重夸克有效理论（HQEFFECT）。第一种只包含重粒子成分，而第二种包含重粒子和重反粒子成分，它们的宇称相反。从这些理论出发，我们得到了两种类型的近藤效应，其中费米面附近的色散非常相似，但它们在低动量下的结构不同。我们还对这两种极限下凝聚的可能形式进行了分类。这两种近藤效应将通过狄拉克/外尔半金属或夸克物质的实验、晶格模拟和冷原子模拟来检验。
2021-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-ph
Potential and spin-exchange interaction between Anderson impurities in graphene
研究了石墨烯中由传导电子介导的共振磁性安德森杂质之间的有效相互作用，该相互作用是杂质的现场能级强度和与传导电子耦合的幅度的函数。相互作用的符号和性质取决于杂质是否位于相同或相反的子晶格上。对于相同的（相反的）子晶格，潜在的相互作用是吸引（排斥）在弱耦合限制与$1/R^3$依赖于距离;相互作用反转的符号，并成为排斥（吸引）在强耦合限制，并显示$1/R$行为。自旋交换耦合在大距离和小距离都是铁磁（反铁磁）的，但在中等距离时会反转符号并变成反铁磁（铁磁）。对于相反的亚晶格，有效的自旋交换耦合共振增强的距离处的能级交叉的狄拉克点。
2018-02-17 cond-mat.mes-hall
Observation of Fermi-energy dependent unitary impurity resonances in a strong topological insulator Bi2Se3 with scanning tunneling spectroscopy
Si（111）衬底上Bi_2Se_3外延薄膜的扫描隧道光谱研究揭示了与非磁性量子杂质相关的高度局域化的幺正杂质共振。共振的强度取决于费米能级（{E_F}）和狄拉克点（{E_D}）之间的能量差，并且随着{E_F}接近{E_D}而发散。的Dirac-cone表面状态的主机恢复在约2纳米空间距离的杂质，这表明强大的拓扑保护的表面状态的拓扑绝缘体对高密度杂质，保持时间反转对称性。
2012-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Transversal magnetoresistance in Weyl semimetals
我们从理论上探讨了三维Weyl和Dirac半金属在横向磁场中的磁电阻率在两种不同的无序模型：（i）短程杂质和（ii）带电（库仑）杂质。杂质散射处理使用自洽玻恩近似。我们发现，一个不寻常的朗道能级加宽导致各种制度的电阻率标度在温度-磁场平面。特别地，对于白噪声无序模型，磁阻是非单调的。对于$H\to 0$，短程杂质的磁阻以非解析的方式消失，如$H^{1/3}$。在最强磁场$H$的极限下，点状杂质的磁阻率以$1/H$形式消失，而在库仑杂质模型中，磁阻率为线性正。
2015-10-28 cond-mat.mes-hall
Atomic Collapse and Quasi-Rydberg States in Graphene
石墨烯中的电荷杂质可以容纳无限族的无质量狄拉克粒子的类里德堡共振态态。这些国家，出现超临界电荷，描述了玻尔-索末菲量子化的崩溃的经典轨迹下降的点电荷，类似于里德伯态与行星轨道的关系。我们认为，石墨烯中的二价和三价电荷杂质是实现这种原子塌缩制度的理想系统。这些态通过Klein隧穿与狄拉克连续谱的强耦合导致了显著的共振效应，在输运、局域性质和近藤效应的增强方面具有直接的特征。
2007-08-07 cond-mat.mes-hall
Probing the Penetration Depth of Topological Surface States by Magnetic Impurity Scattering in V-doped Sb$_2$Te$_3$
Harvard University（哈佛大学）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Canadian Institute for Advanced Research（加拿大高级研究院）
研究通过磁性杂质散射探测拓扑绝缘体中表面态的穿透深度，利用扫描隧道显微镜和光谱技术发现稀疏磁性杂质可使狄拉克表面态失 superposition，揭示表面态穿透深度在亚纳米尺度上的分布。
2026-03-16 cond-mat.mes-hall
Electron-hole asymmetry, Dirac fermions, and quantum magnetoresistance in BaMnBi2
我们报道了BaMnBi_2单晶中的二维量子输运和狄拉克费米子。BaMnBi 2是一种层状的不良金属，在290 K以下具有高度各向异性的导电性和磁序。磁输运性质、非零Berry相位、小回旋质量和第一性原理能带结构计算表明了Bi方网中Dirac费米子的存在。霍尔通道中的量子振荡表明存在电子和空穴口袋，而狄拉克和抛物态共存于费米能级。
2016-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological insulator in a helicoidal magnetization field
拓扑绝缘体的一个关键特征是电子能谱的鲁棒性。在拓扑绝缘体的表面上，狄拉克点受到系统的特征对称性的保护。对称性的破坏在能谱中打开了一个缺口。因此，拓扑绝缘体对磁场非常敏感，这可以在电子光谱中打开一个间隙。关于“内部”磁效应，例如掺杂磁性杂质的情况，并不是微不足道的。单个磁性杂质不足以打开带隙，而在沉积磁性杂质的铁磁链的情况下，狄拉克点被提升。然而，一个更有趣的情况是当局部磁性杂质形成手性自旋序时。我们的第一原理密度泛函理论计算表明，这是Fe沉积在Bi 2 Se 3拓扑绝缘体表面的情况。但并不是只有磁性杂质才能形成手征螺旋自旋织构。另一种方法是使用诱导邻近效应的手性多铁性材料（原型材料是LiCu2O2）。我们在这里提出的理论方法对这两种情况都是有效的。我们观察到，相反的铁磁有序的情况下，手征自旋顺序不破坏狄拉克点。我们还观察到，能隙出现在新的布里渊区的边缘。另一个有趣的结果涉及自旋动力学。我们导出了一个含有自旋流和弛豫项的自旋密度动力学方程。我们已经表明，电导电子的运动产生的磁矩，并施加一定的力的螺旋织构。
2016-11-02 cond-mat.mes-hall
Semiclassical approach to 2d impurity bound states in Dirac systems
California Institute of Technology（加州理工学院）；McGill University（麦吉尔大学）
本文提出了一种半经典方法，用于分析二维狄拉克系统中杂质束缚态问题，通过格林函数将高维问题转化为一维问题，并应用于拓扑绝缘体等场景。
2013-08-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Impurity States and Indirect Exchange Interaction in Irradiated Graphene
我们从理论上研究了非共振圆偏振光场驱动下石墨烯中磁性杂质的杂质能级和交换相互作用。我们的分析捕获的非微扰效应与磁性杂质散射具有很强的现场电位。在辐照下，在狄拉克点处打开动态带隙，允许杂质能级存在于带隙内。这些杂质水平示出，以引起共振功能的交换能量位于相同或不同的子晶格的杂质。交换相互作用也表现出更广泛的空间范围内的反铁磁行为，由于照射。我们的工作表明，在石墨烯中的磁性杂质的交换能是广泛的光照射在存在的强势散射可调。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall
Dual nature of magnetic dopants and competing trends in topological insulators
与磁性杂质相互作用的拓扑绝缘体已被报道具有几种非常规效应。这些现象描述的框架内的缺口狄拉克准粒子由于时间反演对称性破缺。然而，绝大多数的研究表明，即使拓扑绝缘体变成磁性的，在狄拉克点附近也存在有限的态密度。在这里，我们映射的拓扑状态的磁性杂质在原子尺度上的响应。我们证明了磁有序和无隙态可以共存。我们表明，这是如何的两个相反的趋势，即间隙开放和狄拉克节点杂质带的出现，都诱导的磁性掺杂剂之间的微妙平衡的结果。我们的研究结果证明了一个更加复杂和丰富的场景，相对于曾经普遍假设，显示不同的电子和磁状态可能会产生和控制在这类迷人的材料。
2016-06-28 cond-mat.mes-hall
Electron Delocalization in Gate-Tunable Gapless Silicene
垂直电场的应用可以驱动硅烯进入无间隙状态，其特征在于由于相对大的自旋-轨道相互作用和反转对称性破缺，两个几乎完全自旋极化的狄拉克锥。在这里，我们认为，由于谷间散射的非磁性杂质是高度抑制的时间反演对称性，物理应该是有效的单狄拉克锥。通过数值计算，我们证明，没有显着的背散射从一个单一的杂质，是非磁性和单位细胞均匀，表明一个稳定的离域状态。这一猜想，然后进一步证实了从电导的无序系统使用相同类型的杂质的标度。
2013-09-27 cond-mat.mes-hall
Self-consistent theory of ferromagnetism on the surface of a topological insulator
磁性杂质之间的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用通过拓扑绝缘体表面的Dirac表面态介导，导致杂质的铁磁有序化。我们提出了一个自洽的理论的顺序，它考虑到在表面光谱的间隙引起的交换场的磁性杂质。我们发现，间隙并没有改变RKKY相互作用的一般结构，但相当大的影响其强度。这种反馈可以是正的和负的，取决于化学势和间隙之间的比率，并且它定性地修改磁性杂质的自旋极化的温度依赖性。由此产生的不寻常的温度依赖性可以直接测量角分辨光电子能谱（ARPES）和扫描隧道显微镜（STM）的实验。
2014-03-27 cond-mat.mes-hall
Robustness of persistent currents in two-dimensional Dirac systems with disorders
我们考虑无限质量约束下的二维Dirac量子环系统。当Aharonov-Bohm磁通量存在时，例如，通过环域的中心，持续电流，即，可以产生没有耗散的永久电流。在实际材料中，杂质和缺陷是不可避免的，这就提出了持续电流的鲁棒性问题。用局域随机势模拟了无序，研究了系综平均电流幅值随无序密度的变化。为了比较，我们通过分析在相同的几何和无序设置下的薛定谔方程的解来研究非相对论量子对应物。我们发现，对于狄拉克环系统，随着无序密度的系统性增加，平均电流最初缓慢下降，然后在一个有限的非零值的平台，表明显着的鲁棒性的持续电流。鲁棒性的物理机制是一类边界状态-回音壁模式的出现。相反，在薛定谔环系统中，这样的边界状态不能形成，并且随着无序密度的增加，电流迅速减小到零。我们发展了一个基于准一维近似的物理理论，以理解狄拉克环和薛定谔环中持续电流行为的鲜明对比。我们的2D狄拉克环系统与障碍可以实验实现，例如，在拓扑绝缘体的表面上具有来自制造过程的天然或故意添加的杂质。
2017-09-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
