Observation of trapped fractional charge and topological states at disclination defects in higher-order topological insulators
拓扑晶体绝缘体（TCI）可以表现出独特的、量子化的电学现象，如分数电极化的强度和边界局域分数电荷。这种量化的分数电荷是用于识别缺乏稳健光谱特征（包括具有高阶拓扑结构的特征）的TCI的通用可观察量。已经预测，分数电荷也可以在晶体缺陷破坏TCIs的晶格结构的情况下显现，从而潜在地提供晶体拓扑结构的本体探针。然而，这种能力尚未得到证实，在实验中，因为测量的电荷分布在TCIs一直没有访问，直到最近。在这里，我们实验证明，向错缺陷可以强大的陷阱分数电荷在TCI超材料，并表明，这种被困的电荷可以指示非平凡的高阶晶体拓扑结构，即使在没有任何光谱签名。此外，我们发现了被困电荷和拓扑束缚态的存在之间的连接定位在这些缺陷。我们测试这些拓扑特征的鲁棒性时，保护晶体对称性被打破，并发现一个单一的强大的束缚态可以定位在每个向错旁边的分数电荷。我们的研究结果表明，向错缺陷在TCIs中可以鲁棒地捕获分数电荷以及拓扑束缚态，并进一步证明分数电荷作为晶体拓扑探针的首要地位。
2020-04-27 cond-mat.mes-hall
p-orbital disclination states in non-Euclidean geometries
向错是普遍存在于几乎所有晶体材料中的晶格缺陷。在二维纳米材料中，向错导致宿主材料的翘曲和变形，产生非欧几里德几何形状。然而，这样的几何形状从来没有在拓扑现象的背景下进行过实验研究。在这里，通过创建在圆锥形和鞍形声学系统的向错的物理实现，我们证明，向错可以导致拓扑保护的束缚模式在非欧几里德表面。在所设计的蜂窝状声波晶体的p轨道声波，非欧几何相互作用的p轨道物理和带拓扑结构，显示出有趣的新兴功能确认一致的实验和模拟。我们的研究为非欧几里德几何中的拓扑现象开辟了一条道路，这可能会激发未来的研究，例如，弯曲表面纳米材料中的电子和声子。
2022-01-25 cond-mat.mes-hall
Topological Disclination Pump
当系统参数在循环过程中变化时，拓扑泵能够实现量子化粒子的鲁棒传输。在以往的研究中，拓扑泵浦是通过引入时间作为一个附加的合成维度，并利用体能带结构的拓扑不变量来保证的非均匀系统来实现的。最近，体边界对应已被推广到体向错对应，描述了出现的拓扑有界状态的晶体缺陷保护的体拓扑结构。在这里，我们表明，拓扑泵浦可以发生在不同的向错态与不同的手征在一个非均匀结构。基于对电荷泵过程的一般理解，我们通过追踪每个晶胞中Wannier中心的运动来解释拓扑向错泵。此外，通过构造两个向错结构和引入破缺微扰，实现了不同位错核之间的拓扑泵浦。我们的结果开辟了一条研究非均匀拓扑晶体系统中的拓扑泵浦的途径，并提供了一个灵活的平台，强大的能量传输。
2021-04-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Bound States of Conical Singularities in Graphene-Based Topological Insulators
本文研究了在实现陈数$γ=\pm 1$的蜂窝晶格模型中由楔向错（锥形奇点）引起的电子结构。我们建立了一个对应的束缚态之间的（i）一个孤立的$Φ_0/2$通量，（ii）一个孤立的五边形$(n=1)$或七边形$(n=-1)$缺陷与外部通量的大小$nγΦ_0/4$通过中心和（iii）一个孤立的正方形或八角形缺陷没有外部通量，其中$Φ_0=h/e$是通量量子。由于上述的对应关系，孤立的电子状态的存在绑定到向错是强大的各种扰动。这些结果也被推广到石墨烯基的时间反演不变的拓扑绝缘体。
2013-01-22 cond-mat.mes-hall
Geometric Response and Disclination-Induced Skin Effects in Non-Hermitian Systems
研究了具有非平凡点带隙拓扑结构的三维非厄米晶体系统的几何响应。对于具有四重旋转对称性的系统，我们证明了在存在总Frank角为$2π$整数倍的向错线的情况下，沿向错线方向可以存在非平凡的一维点隙拓扑.这导致向错诱导的非厄米趋肤效应。通过将非厄米哈密顿量加倍为厄米三维手征拓扑绝缘体，我们证明了在存在由向错诱导的赝磁通时，向错诱导的表皮模是有效表面狄拉克费米子的零模.此外，我们发现，我们的结果有一个场论的描述，和相应的几何响应行动（例如，欧几里德Wen-Zee作用量）丰富了非厄米特系统的拓扑场论。
2021-08-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Breakdown of Charge-Conjugation Symmetry of Disclinations in 2D Crystals
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Radboud University（拉德堡德大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）
通过原子级模拟研究发现二维晶体石墨烯中负向错的电荷共轭对称性破缺，其能量标度和相互作用与正向错不同，为理解二维膜的相关性质提供了基础。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effective field theories of topological crystalline insulators and topological crystals
我们提出了一种获得拓扑晶体绝缘体的有效场论的一般方法，其低能理论由大量狄拉克费米子描述。我们表明，这些阶段的特点是与接口的空间相关的质量参数的响应。这些质量接口实现降维过程，使得感兴趣的状态被平滑地变形为拓扑晶体，其用作一般分类中的相的代表性状态。通过对有质量狄拉克费米子的积分，得到了有效场论，揭示了各种量子化拓扑项。我们的方法可以推广到其他晶体对称性保护的拓扑相位，并提供了一个通用的策略，以获得有效场论，这样的晶体拓扑相位。
2022-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Two types of Dirac-cone surface states on (111) surface of topological crystalline insulator SnTe
我们对拓扑晶体绝缘体SnTe的（111）面进行了角分辨光电子能谱（ARPES）研究。与（001）面上表面布里渊区X_bar点上的一对Dirac-cone表面态不同，我们发现了两种Dirac-cone表面态，它们分别以G_bar和M_bar点为中心，起源于L点的体带反转。我们还发现狄拉克点的能量位置和狄拉克速度是不同的。这个ARPES实验演示了拓扑材料不同晶面上的表面态，并阐明了拓扑晶体绝缘体的镜像对称保护狄拉克锥如何出现在具有不同对称性的表面上。
2013-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Fractional disclination charge and discrete shift in the Hofstadter butterfly
在晶体对称性的存在下，物质的拓扑相获得了大量的不变量，导致非平凡的量子化响应。在这里，我们研究了一个特殊的不变量，离散移位$\mathscr{S}$，为正方形晶格霍夫斯塔德模型的自由费米子。在存在$M$折叠旋转对称性和电荷守恒的情况下，$\mathscr{S}$与$\mathbb{Z}_M$分类相关。$\mathscr{S}$对（i）束缚在晶格向错上的部分电荷，以及（ii）具有额外的、对称插入的磁通量的基态的角动量给出了量化的贡献。$\mathscr{S}$形成了自己的“霍夫斯塔德蝴蝶”，我们对其进行了数值计算，改进了霍夫斯塔德模型的常用相图。我们提出了一个经验公式$\mathscr{S}$的密度和通量每格元的霍夫斯塔德带，我们推导出一些一般的约束。我们发现，频带具有相同的陈数可能有不同的值的$\mathscr{S}$，虽然奇数和偶数陈数频带总是有半整数和整数值的$\mathscr{S}$分别。
2022-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Effective action approach to the filling anomaly in crystalline topological matter
本文用有效作用量方法统一描述二维磁性高阶拓扑绝缘体的体态与边界响应，证明边界电荷和填充反常源于引力GJA响应作用量，并建立了体态向错响应与边界理论之间的具体联系。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Antiferromagnetic crystalline topological insulators
基于Kramers定理，时间反演不变拓扑绝缘体的无隙表面Dirac锥受到时间反演对称性的保护。通常需要自旋自由度，因为Kramers定理只保证自旋费米子的双简并，而不保证无自旋费米子的双简并。本文提出了一个反铁磁无自旋模型，它打破了时间反演对称性。类似于时间反演不变的拓扑绝缘体，该模型具有一个拓扑非平凡相，该相具有一个单表面Dirac锥，并通过时间反演和平移操作的组合来保护。我们的结果表明，在磁性晶体中，即使没有任何自旋自由度和自旋轨道耦合，也可以在表面上存在单个狄拉克锥。
2013-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interaction-driven phase transition in one dimensional mirror-symmetry protected topological insulator
本研究探讨了多体相互作用对一维镜像对称保护拓扑晶体绝缘体的影响，利用准一维模型和数值模拟方法，证明了短程相互作用下拓扑相的鲁棒性，并发现长程相互作用会诱导该拓扑相与平庸电荷密度波之间发生相变。
2022-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anomalous Crystal Symmetry Fractionalization on the Surface of Topological Crystalline Insulators
三维拓扑电子系统的表面通常具有受保护的无隙表面态。在电子相互作用的影响下，这些表面态可以通过表面拓扑顺序而不发生对称性破缺，其中任意子激发进行了在真正的二维系统中无法实现的异常对称性分解。我们证明了对于具有镜像Chern数$n=4$的镜像对称保护拓扑晶体绝缘体，它的表面可以被异常的$\mathbb Z_2$拓扑序所缺口，其中所有的任意子都进行镜像对称分解$M^2=-1$。这种反常晶体对称性分馏的识别意味着，在二维$\mathbb Z_2$自旋液体中，如果自旋子携带$M^2=-1$或半整数自旋，则视子激发不能携带$M^2=-1$。
2015-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Theory of interacting topological crystalline insulators
我们研究了拓扑晶体绝缘体（TCI）中的电子相互作用的影响，保护镜像对称性，这是实现在SnTe材料类和主机多谷狄拉克费米子表面状态。我们发现，相互作用减少了非相互作用的TCI在三维的整数分类，索引的镜像陈数，一个有限的组$Z_8$。特别是，我们明确地构建了一个微观相互作用哈密顿量的差距8口味的狄拉克费米子的TCI表面上，同时保持镜像对称性。我们的建设建立在相互作用的边缘状态的$U(1)\times Z_2$安全保护拓扑（SPT）阶段的费米子在两个维度上，我们分类。我们的工作揭示了由空间对称性保护的3D拓扑相位和由内部对称性保护的2D拓扑相位之间的深刻联系。
2015-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Photo-Seebeck effect in single-crystalline bismuth telluride topological insulator
碲化铋是一种具有导电表面态的低能体带隙拓扑系统。除了其非常好的热电性能，它也是一个很好的候选人的宽带光电探测器。本文报道了碲化铋单晶体的温度依赖性光塞贝克效应。在光照下，电偏置的样品显示出可区分的贡献，由于塞贝克效应和正常的光生载流子在样品的窄层内的测量电流。详细的实验进行阐明之间的区别塞贝克贡献和光生电流。没有Seebeck贡献的光电流的温度依赖性显示出在特定温度下从负到正的符号反转，这取决于光激发光的波长。
2020-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Programmable Quantum Anomalous Hall Insulator in Twisted Crystalline Flatbands
Peking University（北京大学）；National Center for Nanoscience and Technology（国家纳米科学中心）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Fudan University（复旦大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；National Institute for Material Sciences（物质材料研究国际中心）
该研究通过扭曲双菱面三重层石墨烯实现了可编程高陈数绝缘体，并展示了新的量子存储与计算设备。
2026-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Coupled-layer description of topological crystalline insulators
我们引入一个耦合层结构来描述三维拓扑晶体绝缘体的反射对称性保护。我们的方法使用堆叠的弱耦合二维陈氏绝缘体，以产生拓扑晶体绝缘体在一个更高的维度，可调的表面狄拉克锥的数量和位置。作为我们的形式主义的应用，我们转向拓扑晶体绝缘体SnTe的简化模型，显示其保护的表面状态可以使用耦合层结构来描述。
2016-09-25 cond-mat.mes-hall
Topological non-symmorphic crystalline insulators
在这项工作中，我们确定了一类新的Z2拓扑绝缘体保护的非对称晶体对称性，被称为“拓扑非对称晶体绝缘体”。我们构造了一个具有非对称空间群pmg的具体紧束缚模型，并通过计算拓扑表面态和定义Z2拓扑不变量来证实该模型的拓扑性质.基于投影表示理论，我们扩展我们的讨论，以其他非对称空间群，允许主机拓扑非对称晶体绝缘体。
2013-08-21 cond-mat.mes-hall
Topological Insulators, Topological Crystalline Insulators, Topological Semimetals and Topological Kondo Insulators
在本书第一章（特邀）中，我们简要回顾了定义拓扑绝缘体的基本概念，并着重阐述了揭示和建立其对称性保护（SPT）拓扑性质的关键实验结果。然后，我们提出了关键的实验结果，证明磁性，近藤绝缘，镜像手性或拓扑晶体秩序和超导性的自旋轨道拓扑绝缘体设置和如何这些新的（体绝缘）相的物质出现通过拓扑量子相变从布洛赫带绝缘体通过拓扑或狄拉克半金属在临界点。
2015-02-15 cond-mat.mes-hall
Electric polarization and discrete shift from boundary and corner charge in crystalline Chern insulators
本文提出从边界和角电荷提取晶体陈绝缘体的离散位移与电极化，统一了边界、角、向错和位错的电荷响应，并适用于四极绝缘体。
2024-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Dirac surface states in magnonic analogs of topological crystalline insulators
我们提出了具有狄拉克表面态的拓扑晶体绝缘体的磁振子类似物的时间反演和半平移的组合对称性的保护。通过建立拓扑磁振子系统的模型，我们证明了由于狄拉克表面态的自旋-动量锁定，系统中的能流响应于电场而流动。我们还提出了一个实现的磁振子类似物的拓扑晶体绝缘体的磁性化合物CrI $_{3}$与单斜结构。
2021-09-18 cond-mat.mes-hall
Classification of topological crystalline insulators based on representation theory
拓扑晶体绝缘体定义了一类新的拓扑绝缘体相，其具有由晶体对称性保护的无隙表面态。在这项工作中，我们提出了一个一般的理论来分类拓扑晶体绝缘体相的基础上表示理论的空间群。我们的方法是直接识别具有特定表面的半无限系统中可能的非平凡表面态，其对称性可以用17个二维空间群来描述。我们再现了现有的拓扑晶体绝缘体的结果，如$pm$或$pmm$组中的镜像陈绝缘体，$p4m$、$p31m$和$p6m$组中的$C_{nv}$拓扑绝缘体，以及$pg$和$pmg$组中的拓扑非对称晶体绝缘体。除了这些已有的结果外，我们还得到了以下新的结果：（1）存在两个整数镜像Chern数（$\mathbb{Z}^2$），但只有一个（$\mathbb{Z}$）在$cm$或$p3m1$组中对于无脊椎和脊椎病例;（2）对于$pmm$（$cmm$）群，在无自旋情况下没有拓扑分类，但有$\mathbb{Z}^4$（3）我们显示了$\mathbb{Z}^2$组中的拓扑结晶绝缘体相与$pm$组中的拓扑结晶绝缘体相的关系;（4）我们确定了$p4m$、$p31m$和$p6m$的拓扑分类;（5）在$pgg$和$p4g$群中也发现了拓扑非对称晶体绝缘体，与$pg$和$pmg$群相比，这些晶体绝缘体具有新的性质。我们强调了在某些特定的高对称动量的状态的不可约表示的拓扑结晶相的分类的重要性。我们的理论可以作为一个指导，在现实材料中的拓扑晶体绝缘体相…
2016-01-28 cond-mat.mes-hall
Topological magnetic crystalline insulators and co-representation theory
时反不变拓扑绝缘体的无隙表面态受到时反操作的反幺正性质的保护。最近，这个想法被推广到磁性结构，其中时间反演对称性被明确破坏，但仍然存在结合时间反演对称性和晶体对称性的反幺正对称操作。磁性结构中的这些拓扑相被称为“拓扑磁性晶体绝缘体”。本文基于磁晶体对称群的共表示理论，提出了不同类型磁晶体中拓扑磁晶体绝缘体的一般理论。我们构造了两个具体的拓扑磁性晶体绝缘体紧束缚模型：$\hat{C}_4Θ$模型和$\hat{\bf τ}Θ$模型，其中明确地计算了拓扑表面态和拓扑不变量。此外，我们还对磁性系统中不同类型的反幺正算符进行了检验，发现具有$\hat{C}_4Θ$、$\hat{C}_6Θ$和$\hat{\bf τ}Θ$对称性的系统能够保护无隙表面态。我们的工作将为在实际磁性材料中寻找拓扑磁性晶体绝缘体铺平道路。
2014-01-27 cond-mat.mes-hall
Topological Crystalline Insulator Nanostructures
拓扑晶体绝缘体是表面态受晶体对称性而非时间反演对称性保护的拓扑绝缘体。与第一代三维拓扑绝缘体如Bi 2Se 3和Bi 2 Te 3类似，拓扑晶体绝缘体也具有具有奇异电子性质的表面态，如自旋-动量锁定和狄拉克色散。迄今为止实验验证的拓扑晶体绝缘体是SnTe、Pb 1-xSnxSe和Pb 1-xSnxTe。由于拓扑保护来自晶体对称性，因此磁性杂质或面内磁场不会在拓扑晶体绝缘体中的表面态中打开能隙。此外，因为它们是立方结构而不是层状结构，所以分支结构或与其他材料的强耦合以获得大的邻近效应是可能的，这对于层状Bi 2Se 3和Bi 2 Te 3是困难的。因此，可以追求在三维拓扑绝缘体中无法实现的附加基本现象。在这篇综述中，拓扑晶体绝缘体SnTe纳米结构将被讨论。为了比较，将覆盖基于SnTe薄膜的实验结果。拓扑晶体绝缘体的表面态性质将简要讨论。
2014-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effective field theory description of topological crystalline insulators
我们提出了一个具有时间反转和$C_4$对称性的拓扑晶体绝缘体的唯象理论。首先，我们介绍了一个虚拟空间和电磁场算子的变换。这种变换使光速保持不变，但将元电荷变为$\sqrt{2}e$。然后，我们制定了拓扑晶体绝缘体的理论在这个虚拟空间中的转换场作为三维BF理论包含$π$磁通激发。已知具有半通量量子激发的3D BF理论描述了时间反演不变绝缘体的低能量性质。通过逆变换，我们恢复了原空间中的有效场论。事实证明，这个场论包含四分之一通量量子激发。
2012-05-16 cond-mat.mes-hall
Synthesizing Weyl semimetals in weak topological insulator and topological crystalline insulator multilayers
我们提出了一种不同的路线，时间反演不变Weyl半金属采用多层异质结构，包括普通的“平凡”绝缘体和非平凡绝缘体与\textit{pairs}的保护狄拉克锥的表面上。我们认为这两种情况下的弱拓扑绝缘体，表面狄拉克锥被钉扎到时间反演不变动量，和拓扑晶体绝缘体与unpinned表面狄拉克锥。对于这两种实现，我们解释现象学如何建议建设导致外尔半金属相的出现。我们进一步制定有效的低能量模型，我们证明了存在的半金属相与四个孤立的外尔点。最后，我们讨论了如何提出的设计可以实现实验与国家的最先进的技术。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall
Second-order topological insulators and superconductors with an order-two crystalline symmetry
二阶拓扑绝缘体和超导体在体块中和沿边界具有带隙的激发谱，但是在二维晶体的拐角处具有受保护的零模式或在三维晶体的铰链处具有受保护的无带隙模式。二阶拓扑相可以由体晶体对称性的存在引起。基于Shiozaki和Sato对具有二阶晶体对称性的体晶相的完整分类[Phys.\修订版本\ B { \bf 90}，165114（2014）]，例如镜面反射、二重旋转或反转对称，我们将所有相应的二阶拓扑绝缘体和超导体分类。分类还包括反对一对称和反对称。
2018-07-04 cond-mat.mes-hall
New quantum critical points of $j=3/2$ Dirac electrons in antiperovskite topological crystalline insulators
我们研究了具有$O_h$对称性的立方晶体中$j=3/2$ Dirac电子的长程库仑相互作用的效应，它是反钙钛矿拓扑晶体绝缘体的有效模型.重整化群分析揭示了三个不动点，它们是洛伦兹不变量、旋转不变量和$O_h$不变量。其中，Lorentz-和$O_h$ -不变不动点在低能极限是稳定的，而旋转不变不动点是不稳定的。有限速度各向异性狄拉克费米子的稳定$O_h$不变不动点的存在性是固体中突现洛伦兹不变性的一个有趣的反例。
2016-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quasiparticle scattering from topological crystalline insulator SnTe (001) surface states
最近，电子态的拓扑分类已经扩展到一类新的物质，称为拓扑晶体绝缘体。类似于拓扑绝缘体，拓扑晶体绝缘体也具有自旋动量锁定的表面态;但它们仅存在于受晶体反射对称性保护的特定晶面上。在这里，我们报告了一个超低温扫描隧道显微镜和光谱研究拓扑晶体绝缘体SnTe纳米片的分子束外延生长。我们观察到的SnTe（001）表面上的准粒子干涉图案，可以解释在第一表面布里渊区的拓扑晶体绝缘体表面态的四个费米口袋的电子散射。准粒子干涉强度的能量色散的定量分析表明，两个高能量的功能相关的交叉点以外的Lifshitz过渡时，两个相邻的低能表面带附近的合并点。实验和计算的准粒子干涉图案之间的比较揭示了可能的自旋纹理的表面状态。
2014-05-05 cond-mat.mes-hall
Geometrical optics limit of phonon transport in a channel of disclinations
材料中拓扑缺陷的存在可以改变其电、声或热特性。然而，当存在一组缺陷时，由于建模中可能出现的微分方程，计算可能变得相当麻烦。在这项工作中，我们表示声子的测地线的2 + 1时空中存在的一个通道的位错偶极子在结晶环境中的解析描述的连续极限与微分几何方法。我们表明，这样一个简单的模型的一维阵列的拓扑缺陷是能够引导声子波。缺陷的存在确实扭曲了材料的有效度量，导致折射率的各向异性景观，其弯曲了声子遵循的路径，聚焦/散焦特性取决于入射波的角度。因此，利用玻尔兹曼转移方程，我们表明，缺陷可能会导致增强或耗尽的弹性能量输运。我们评论的可能性，设计人工材料通过存在的拓扑缺陷。
2017-04-06 cond-mat.mes-hall
Lecture Notes on Topological Crystalline Insulators
我们介绍拓扑晶体绝缘体，即量子物质的带隙基态，它们不与原子极限相连接，而不破坏包括空间变换在内的对称性，如镜像或旋转对称性。为了推导拓扑性质，我们使用非阿贝尔威尔逊圈。我们还详细讨论了高阶拓扑绝缘体与铰链和角状态，特别是目前相互作用玻色子模型的后一类系统。
2021-04-29 cond-mat.mes-hall
Topological nature of step edge states on the surface of topological crystalline insulator Pb$_{0.7}$Sn$_{0.3}$Se
除了新颖的表面态，拓扑绝缘体还可以在晶体缺陷处表现出鲁棒的无隙态。台阶边是晶体表面常见的一类缺陷。在这项工作中，我们建立了拓扑晶体绝缘体（TCI）Pb $_{0.7}$ Sn $_{0.3}$ Se的[001]表面的台阶边缘的一维（1D）束缚态的拓扑性质，从理论和实验两方面。我们表明，台阶边缘态的拓扑稳定性来自于表面低能物理的一个紧急粒子-空穴对称性，并展示了粒子-空穴对称性破缺的实验特征。我们还揭示了外部磁场对一维束缚态的影响。我们的工作表明，类似的拓扑阶边模式的可能性，在其他拓扑材料与岩盐结构。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Robust spin-polarized midgap states at step edges of topological crystalline insulators
拓扑晶体绝缘体是晶体对称性导致具有手性自旋纹理的拓扑保护表面态的材料，使其成为自旋电子学应用的潜在候选者。利用扫描隧道光谱技术，我们发现了三维拓扑晶体绝缘体（Pb，Sn）Se的奇原子表面台阶边存在一维（1D）中隙态.一个最小的玩具模型和现实的紧束缚计算确定他们作为自旋极化的平带连接两个狄拉克点。这种非平凡的起源提供了具有固有稳定性的1D中间带隙状态，并保护它们免受背散射。我们的实验表明，这种稳定性的结果在一个惊人的鲁棒性缺陷，强磁场，和升高的温度。
2016-12-21 cond-mat.mes-hall
Topological defects in a double-mirror quadrupole insulator displace diverging charge
我们发现，拓扑缺陷的四极绝缘体不主机量子化的分数电荷，相反，他们的Wannier表示表明。特别是，我们测试的基础上的Wannier表示的参数缺陷和向错的电荷量子化假设。与预期相反，我们发现，局部电荷密度随距离的$\sim 1/r^2$衰减，导致发散的缺陷电荷。我们确定亚晶格对称性，而不是高阶拓扑结构的起源，以前报道的电荷量子化。
2022-07-21 cond-mat.mes-hall
Electromagnetic Response of Three-dimensional Topological Crystalline Insulators
拓扑晶体绝缘体（TCI）是一类新型的材料，由于点群晶体对称性，在选择表面上具有金属表面态。在这封信中，我们考虑了一个三维（3D）拓扑晶体绝缘体的狄拉克节点发生在一个表面上的镜像和时间反演对称性的保护模型。我们证明了这样一个系统的电磁响应的特点是由一个$1$ -形式的$b_μ$。$b_μ$可以从表面狄拉克节点在能量-动量空间中的位置推断出来，并且像谷规范场一样耦合到表面狄拉克节点。从有效作用和分析能带结构的计算，我们表明，涡旋核心的$\vec b$或畴壁的组件$\vec b$可以捕获表面电荷。
2016-07-25 cond-mat.mes-hall
Bulk characterization of topological crystalline insulators: stability under interactions and relations to symmetry enriched U(1) quantum spin liquids
拓扑晶体绝缘体（TCI）是由晶体（和其他）对称性保护的物质的非平凡量子相。它们最初是由能带理论预测的，因此一个重要的问题是它们在相互作用下的稳定性。在本文中，通过直接研究的物理散装性能的几个带理论为基础的非平凡的TCI，概念上有趣的和/或实验上可行的，我们表明它们是稳定的相互作用。这些TCI包括（1）弱拓扑绝缘体，（2）具有镜像对称性及其时间反演对称推广的TCI，（3）具有镜像对称性的双重拓扑绝缘体，以及（4）两个具有无间隙表面的TCI。我们描述了两种互补的方法，使我们能够确定的磁单极子的性质，通过耦合这些TCI的U（1）规范场。这些方法涉及研究这些TCI的不同类型的表面状态。将这些方法应用到我们的例子中，我们发现它们都有非平凡的单极子，这证明了它们在相互作用下的稳定性。此外，我们还讨论了这些TCI与对称性富集的U（1）量子自旋液体（QSL）之间的两个层次的关系。首先，这些TCI与具有晶体对称性的U（1）QSL直接相关。其次，在具有晶体对称性的U（1）QSL和具有内部对称性的U（1）QSL之间存在有趣的对应关系。特别地，具有非线性强制无隙表面的TCIs与邹等人在参考文献1中引入的“分数拓扑顺磁体”有关。
2018-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Mapping rules from nodal line semimetal to topological crystalline insulator in face centered cubic lattice
研究了在面心立方系统中，当引入自旋轨道耦合（SOC）时，在拓扑指数不能表示的结线半金属相中出现何种拓扑晶体绝缘体相.我们构造了一个包含两种不同节线相位的有效模型，并通过引入SOC计算了其中的镜像陈数，结果发现具有不同节线组态的两个节线相位映射到不同拓扑的晶体绝缘体相位.这一结果表明，关闭SOC和检查节点线配置可以区分两个拓扑晶体绝缘体相，这是以前的方法没有区分。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Finite-size-effect-induced topological phase transition in a topological crystalline insulator
本文研究了拓扑晶体绝缘体（TCI）Pb_{x} Sn_{1-x} Te（001）薄膜的电子态和拓扑不变量。由于有限尺寸效应，体TCIs上的无间隙表面狄拉克锥在薄膜中变成有间隙的，这是上下表面狄拉克锥之间的杂化。我们澄清，TCI膜具有较强的有限尺寸效应相比，三维拓扑绝缘体，如Bi 2 Se 3。薄膜的能隙随薄膜厚度的变化而振荡。振荡源于二维拓扑相变。所获得的拓扑不变量和能隙的数据为TCI器件的应用提供了指导。
2014-07-03 cond-mat.mes-hall
Probing magnetism in 2D van der Waals crystalline insulators via electron tunneling
磁性绝缘体是下一代自旋电子学和拓扑器件的关键资源。层状金属卤化物家族有望成为绝缘多铁性、自旋液体和铁磁体，但需要新的表征方法来释放它们的潜力。在这里，我们报告隧穿作为温度和施加的磁场的函数通过层状磁性绝缘体CrI3。我们电学上探测到了磁基态和层间耦合，并观察到了场致变磁转变。双层、三层和四层CrI3势垒的变磁转变导致磁阻分别为95%、300%和550%。我们进一步测量我们的结的非弹性隧穿谱，揭示了丰富的光谱集体磁激发（磁振子）CrI3。我们的研究结果建立了垂直隧穿作为一个多功能的探针磁性原子薄绝缘体。
2018-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Crystalline Insulator and Quantum Anomalous Hall States in IV-VI based Monolayers and their Quantum Wells
与二维（2D）拓扑绝缘体不同，当镜像对称性被破坏时，2D拓扑晶体绝缘体（TCI）相消失，例如，在放置于衬底上时。在这里，基于一个新的家庭的二维TCI- SnTe和PbTe单层-我们理论上预测实现的量子反常霍尔效应与陈数C = 2，即使当镜像对称性被打破。值得注意的是，我们还表明，所考虑的材料保留其大间隙的拓扑性质的量子阱结构中获得的氯化钠层之间的单分子层。我们的研究结果表明，TCI可以作为观察强大的拓扑非平凡阶段的种子。
2015-03-06 cond-mat.mes-hall
Real-space construction of crystalline topological superconductors and insulators in 2D interacting fermionic systems
本文通过实空间构造系统分类二维相互作用费米子系统的晶体拓扑超导体和绝缘体，发现仅存在于相互作用费米子系统的晶体拓扑超导体，并验证了晶体等价原理。
2023-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el math-ph
Topological crystalline insulator phase in graphene multilayers
虽然三维拓扑绝缘体的实验进展迅速，但二维拓扑绝缘体的发展相对缓慢，尽管它们具有技术前景。主要原因是迄今为止仅在半导体量子阱中实现二维拓扑绝缘体的材料挑战。在这里，我们确定了一种二维拓扑绝缘体的材料，不面临类似的挑战，这是目前最广泛的和良好的表征：石墨烯。对于某些相称的层间扭曲，石墨烯多层膜是具有相当大带隙的绝缘体。我们表明，他们是此外，在拓扑相保护晶体对称性。作为其基本特征，这种拓扑状态支持一维边界模式。它们形成低耗散的量子线，可以纯粹用静电来定义。
2013-09-06 cond-mat.mes-hall
Quantum Coherent Transport in SnTe Topological Crystalline Insulator Thin Films
拓扑晶体绝缘体（TCI）是一种独特的系统，其中由晶体镜像对称性保护的能带反转导致多种拓扑表面态。二元SnTe是一种有吸引力的无铅TCI化合物，目前的高质量薄膜的工作提供了一种途径，提高迁移率和降低载流子密度的SnTe没有化学掺杂。量子相干磁输运测量的结果揭示了狄拉克表面状态的多样性是独特的TCI。弱反局域化的建模显示的变化，在提取的载体谷，反映了相干谷间散射的作用，耦合不同的狄拉克态的退化TCI表面上的数量。
2014-12-03 cond-mat.mes-hall
Novel topological insulators from crystalline symmetries
我们通过回顾三个有代表性的理论例子，讨论了空间对称性保护的拓扑绝缘体研究的最新进展。在三维中，这些物质状态的特征通常是在尊重保护空间对称性的表面处存在无间隙边界状态。我们讨论了这些拓扑状态的外观在晶体中可以忽略不计的自旋-轨道耦合和四重旋转对称，以及在镜像对称晶体具有相当大的自旋-轨道相互作用的特点是所谓的镜像陈数。最后，我们还讨论了一维绝缘体中类似的拓扑晶态，如纳米线或原子链，具有镜像对称性。在那里，非平凡拓扑的主要物理结果是量子化端电荷的存在。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall
Quantized crystalline-electromagnetic responses in insulators
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Illinois at Urbana--Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
研究提出多极Chern绝缘体，通过非对称动量空间对称性和镜像对称性实现量化晶格-电磁响应，并验证其拓扑特性。
2025-03-31 cond-mat.mes-hall
Observation of surface states on heavily indium doped SnTe(111), a superconducting topological crystalline insulator
已知拓扑晶体绝缘体碲化锡在掺杂有铟（Sn $_{1-x}$ In $_{x}$ Te）时具有超导性，并且对于低铟含量（$x=0.04$），已知拓扑表面态被保留。在这里，我们提出了生长，表征和角度分辨光电子能谱分析的样品与更重的掺杂（高达$x\approx0.4$），制度的超导温度增加了近四倍。我们表明，尽管强p型掺杂，Dirac样的表面状态持续存在。
2016-02-18 cond-mat.mes-hall
Unveiling a crystalline topological insulator in a Weyl semimetal with time-reversal symmetry
我们认为一个自然的概括的晶格模型的周期性阵列的两层，A和B，由傅[物理学评论快报。106，106802（2011）]作为晶体绝缘体的原型。该模型具有时间反演对称性和破缺反演对称性。我们发现，当层内次近邻跳跃ta2，a = A，B消失，该模型支持外尔半金属相的范围很广的剩余模型参数。当考虑ta2的影响时，拓扑结晶绝缘相发生在Weyl半金属内。通过映射到一个有效的外尔哈密顿量，我们得到了一些分析结果的相图以及外尔半金属的光谱中的节点的结构。
2014-06-17 cond-mat.mes-hall
Bound states at partial dislocation defects in multipole higher-order topological insulators
体-边界对应关系是拓扑绝缘体的一个标志，它将材料的体拓扑性质与鲁棒边界态的存在联系起来。然而，在晶体拓扑材料中，绝缘间隙中的边界态的存在并不总是必要的，因为它们可以隐藏在体能带中，被非拓扑起源的边界伪影所掩盖，或者在高阶拓扑的情况下，它们可以完全被间隙化。至关重要的是，在这样的系统中，受保护的拓扑结构和相应的对称性缺陷之间的相互作用可以提供各种各样的体探针来揭示它们的拓扑性质。例如，体晶体学缺陷（诸如向错和位错）已经被示出为在由晶体对称性保护的绝缘体中结合分数电荷和/或鲁棒的局部束缚态。最近，被称为部分位错的平移对称性的奇异缺陷被提出作为高阶拓扑的探针。然而，这是一个艰巨的任务，有实验控制的产生和探测孤立的缺陷，在固态系统，因此，它们的使用作为一个散装探针的拓扑结构面临着许多挑战。相反，在这里，我们表明，高阶拓扑结构的部分位错探针非常适合工程材料的背景。事实上，我们提出的第一个观察部分位错诱导的拓扑模式在2D和3D高阶拓扑绝缘体从基于电路的谐振器阵列。虽然旋转缺陷（向错）以前已被证明表明高阶拓扑结构，我们的工作提供了第一个实验证据，外来的平移缺陷（部分位错）是散装拓扑探针。
2021-05-03 cond-mat.mes-hall
Crystalline topological states at a topological insulator junction
我们考虑两个强时间反演不变的拓扑绝缘体之间的界面，它们具有相反的自旋手征，或者等价地，相反的镜像陈数。我们表明，这样的接口支持无间隙模式，保护镜像对称。的界面态进行了研究与连续介质模型的Bi 2 Se 3类的拓扑绝缘体，考虑到条款的晶体动量的第三阶，这确保了该模型具有正确的对称性。模型参数由从头计算得到。最后，我们考虑了在界面处的转动失配的影响，它打破了镜像对称性，并在界面光谱中打开了一个缺口。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall
Anomalous Floquet topological crystalline insulators
周期性驱动的系统可以托管所谓的异常拓扑相，其中受保护的边界状态与拓扑平凡的Floquet体带共存。我们介绍了一个异常版本的反射对称保护拓扑晶体绝缘体，作为一个堆栈的弱耦合二维层。该系统具有可调谐的和强大的表面狄拉克锥，即使镜像陈数的Floquet散装带消失。表面狄拉克锥的数目由一个新的拓扑不变量给出，该拓扑不变量由系统的散射矩阵确定。此外，我们发现，由于粒子-空穴对称性，表面布里渊区中的狄拉克锥的位置由一个额外的不变量控制，计算在高对称点存在的模式的奇偶校验。
2019-07-01 cond-mat.mes-hall
Tunable Weyl fermions and Fermi arcs in magnetized topological crystalline insulators
基于$k\cdot p$分析和实际紧束缚计算，我们发现磁性掺杂（Mn，Eu，Cr等）的Weyl半金属可以实现时间反转破缺。Sn $_{1-x}$ Pb $_x$（Te，Se）类拓扑晶体绝缘体。所有的外尔点在动量空间中分离得很好，并且由于高度的晶体对称性而具有几乎相同的能量。此外，外尔点和费米弧都可以通过改变Pb/Sn成分、压力、磁化强度、温度、表面电势等来高度调谐，开启了操纵外尔点和重新连接费米弧的可能性。
2016-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weak-link Josephson Junctions Made from Topological Crystalline Insulators
本文报道了用拓扑晶体绝缘体Pb $_{0.5}$ Sn $_{0.5}$ Te作为弱连接制备约瑟夫森结的实验结果。这些结的特性的特征在于，并与PbTe，一种类似的材料，但拓扑平凡的弱链接制造的那些相比。最引人注目的是交流约瑟夫森效应的差异：由Pb $_{0.5}$ Sn $_{0.5}$ Te制成的结表现出丰富的次谐波结构，与偏斜的电流-相位关系一致。这种结构在由PbTe制造的结中不存在。讨论了这种效应的起源作为一个新的行为所产生的拓扑非平凡的表面状态的指示。
2018-08-30 cond-mat.mes-hall
Quasiparticle Interference on the Surface of Topological Crystalline Insulator Pb(1-x)Sn(x)Se
拓扑晶体绝缘体代表了一种新的拓扑相的物质，其中的表面状态的保护离散点群对称性的基础晶格。岩盐铅-锡-硒化物合金是该相的一种可能的实现，其在改变铅含量时经历拓扑相变。利用扫描隧道显微镜（STM）和角分辨光电子能谱（ARPES）研究了（001）Pb $_{1-x}$ Sn $_{x}$ Se在拓扑非平凡相（x=0.23）和拓扑平凡相（x=0）的表面态.我们观察到的准粒子干扰STM的拓扑晶体绝缘体的表面上，并证明了测量的干扰可以理解从ARPES研究和一个简单的能带结构模型。此外，我们的研究结果支持了Pb $_{0.77}$ Sn $_{0.23}$ Se和PbSe具有不同拓扑性质的事实.
2013-10-02 cond-mat.mes-hall
Magnetic anisotropy of the single-crystalline ferromagnetic insulator Cr2Ge2Te6
Cr_2Ge_2Te_6（CGT）是一种层状铁磁绝缘体，由于其与Dirac材料的结合可以实现量子反常霍尔效应（QAHE）和发展新型自旋电子学器件，近年来引起了人们极大的兴趣。在这里，我们研究了单晶CGT的单轴磁各向异性能，并确定在其铁磁相的磁易轴是沿c轴方向。此外，CGT在居里温度以下是绝缘体。这些性质使得CGT成为一种潜在的有前途的候选衬底，用于与拓扑绝缘体集成以实现高温QAHE。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
