Spin-momentum locking, a key property of the surface states of three-dimensional topological insulators (3DTIs), provides a new avenue for spintronics applications. One consequence of spin-momentum locking is the induction of surface spin accumulations due to applied electric fields. In this work, we investigate the extraction of such electrically-induced spins from their host TI material into adjoining conventional, hence topologically trivial, materials that are commonly used in electronics devices. We focus on effective Hamiltonians for bismuth-based 3DTI materials in the ${\rm Bi}_2{\rm Se}_3$ family, and numerically explore the geometries for extracting current-induced spins from a TI surface. In particular, we consider a device geometry in which a side pocket is attached to various faces of a 3DTI quantum wire and show that it is possible to create current-induced spin accumulations in these topologically trivial side pockets. We further study how such spin extraction depends on geometry and material parameters, and find that electron-hole degrees of freedom can be utilized to control the polarization of the extracted spins by an applied gate voltage.
Diminished Short Channel Effects in Nanoscale Double-Gate Silicon-On-Insulator Metal-Oxide- Semiconductor Field-Effect-Transistors due to Induced Back-Gate Step Potential
Gate-Variable Mid-Infrared Optical Transitions in a $(Bi_{1-x}Sb_x)_2Te_3$ Topological Insulator
我们报告了静电门控拓扑绝缘体的中红外光谱测量，其中我们观察到随着门控移动费米能级，（Bi 1-xSbx）2 Te 3薄膜的透射率和反射率发生百分之几的调制。采用外延剥离法将拓扑绝缘体薄膜从红外吸收SrTiO 3生长衬底大面积转移到热氧化硅衬底上，测量了栅控（Bi 1-xSbx）2 Te 3薄膜的红外透射率。我们将这些光学实验与传输测量和角度分辨光电子能谱相结合，以确定所观察到的光谱调制作为门驱动的光谱权重之间的批量和拓扑表面通道和带间和带内通道的转移。我们开发了一个模型的门控（Bi 1-xSbx）2 Te 3的复介电常数，并找到一个很好的匹配我们的实验数据。这些结果开辟了层状拓扑绝缘体材料作为一个新的候选人可调谐红外光学的路径，并突出了体和自旋极化表面制度之间切换拓扑光电现象的可能性。
Unconventional band structure for a periodically gated surface of a three dimensional Topological Insulator
三维拓扑绝缘体的表面态由二维无质量Dirac方程描述。在这种表面上的栅电压诱导的一维势垒在狄拉克锥外的禁带中产生离散的束缚态。即使是一个单一的障碍，它示出这样的束缚态可以创建静电模拟的Shubnikov de Haas振荡，可以在实验上观察到相对较小的尺寸的样品。然而，当这些表面态暴露于这种栅极电压感应势垒的周期性布置时，其能带结构得到了非平凡的修改。预计这将显著改变宏观系统的性质。我们还认为，在适当的范围内，该系统可以提供静电控制电子自旋的方法，这可能是实际有用的。
Gate-tunable anomalous Hall effect in stacked van der Waals ferromagnetic insulator - topological insulator heterostructures
新的拓扑相，如量子反常霍尔绝缘体（QAHI）或轴子绝缘体的搜索，激发了不同的方案，将磁性引入拓扑绝缘体。一种方案是在拓扑绝缘体中引入铁磁掺杂剂。然而，这通常是具有挑战性的，并且需要仔细设计的生长/异质结构或相对较低的温度来观察QAHI，这是由于诸如铁磁掺杂剂增加的无序等问题。另一个有前途的方案是利用磁性绝缘体的磁邻近效应来磁化拓扑绝缘体。迄今为止，这些异质结构中的大多数是通过诸如分子束外延和金属有机化学气相沉积的生长技术合成的。由于生长条件和晶格失配的差异，这些不容易适用于允许混合和匹配许多可用的铁磁和拓扑绝缘体。在这里，我们证明了磁性邻近效应仍然可以通过干燥转移的剥离微米大小的薄片的范德华拓扑绝缘体和磁性绝缘体材料（BiSbTeSe 2/Cr2 Ge 2 Te 6）组装在堆叠的异质结构中获得，证明了在一个异常的霍尔效应（AHE）的观察。此外，当通过静电门控控制载流子密度时，由这些异质结构制成的器件可以允许AHE的调制。这些结果表明，磁性范德华材料的简单机械转移提供了另一种可能的途径，磁化拓扑绝缘体的磁邻近效应，一个关键的一步，进一步实现新的拓扑相，如QAHI和轴子绝缘体。
Gate-tunable anomalous Hall effect in a 3D topological insulator/2D magnet van der Waals heterostructure
我们展示了剥离的范德华材料的机械堆叠通过与相邻的磁体层的相互作用来控制三维拓扑绝缘体（TI）的拓扑表面状态的样品的优点。我们组装双层与原始界面使用剥离片的TI BiSbTeSe 2和磁铁Cr2 Ge 2 Te 6，从而避免了相互扩散，可以影响自上而下的沉积方法制成的接口所造成的问题。样品表现出异常的霍尔效应（AHE）与突然滞后开关。对于第一次在样品组成的TI和一个单独的铁磁层，我们证明了AHE的幅度可以通过栅极电压与狄拉克点附近的强峰调谐。这是由于Berry曲率与拓扑表面状态和面外取向磁体之间的相互作用引起的交换间隙相关的AHE预期的签名。
Electric Field Tuning of the Surface Band Structure of Topological Insulator Sb2Te3 Thin Films
用低温扫描隧道显微镜测量了外延Sb_2Te_3薄膜的表面态谱对外加栅电场的响应。费米能级的栅极相关位移和体载流子的屏蔽效应随膜厚的变化而变化。我们观察到的狄拉克点的薄膜薄于四五层，由于顶部和底部表面的耦合的间隙开口。此外，三个五层膜的顶面态带隙被发现是可调的背栅，表明在该系统中观察到拓扑相变的可能性。我们的结果很好地解释了一个有效的模型的三维拓扑绝缘体薄膜的结构反转不对称性，表明三个五层Sb 2 Te 3膜是拓扑非平凡的，属于量子自旋霍尔绝缘体类。
Evidence of topological gap opening in the surface state of Bi$_2$Se$_3$ by proximity to a magnetic insulator
拓扑绝缘体是具有奇异表面态的大块绝缘体，在时间反演对称性的保护下，有望观察到许多令人兴奋的凝聚态现象。在这份报告中，我们表明，通过有一个拓扑绝缘体（Bi $_2$ Se $_3$）在接近的磁性绝缘体（EuS），金属到绝缘体的过渡，在表面状态，由于开放的交换间隙，可以观察到其属性是可调的使用底栅电压和外部磁场。我们的研究提供了当费米能级被调谐到交换能隙中时，具有半整数量子霍尔效应特征的栅控增强界面磁性的证据。这些结果为利用磁邻近效应研制拓扑电子器件奠定了基础。
Tuning and Stabilizing Topological Insulator Bi2Se3 in the Intrinsic Regime by Charge Extraction with Organic Overlayers
在这项工作中，我们使用的电荷提取通过有机覆盖层沉积，以降低化学势的拓扑绝缘体Bi 2 Se 3薄膜的本征（体绝缘）制度。我们证明了本征拓扑绝缘体的调谐和稳定在高迁移率与低成本的有机薄膜。在有机电荷提取层四氰基醌二甲烷（F4 TCNQ）或三（乙酰丙酮）钴（III）（Co（acac）3）的保护下，样品在四个月后在化学势高于狄拉克点约135 meV（低于导带最小值85 meV，完全在拓扑绝缘体范围内）的气氛中稳定，这是非常高水平的环境稳定性。Co络合物代表了有机金属用于调制TI电荷密度的第一用途。表面态电子的迁移率提高到~2000 cm 2/Vs。即使在室温下，也实现了真正的拓扑绝缘状态，并在暴露于大气中的数月内保持稳定。
Double-Carrier Fitting of Hall Resistance Assisted by Gate-Induced Shubnikov-de Haas Oscillations in Possible Excitonic Insulator Ta2Pd3Te5
School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Hangzhou Key Laboratory of Quantum Matter, School of Physics, Hangzhou Normal University（杭州师范大学物理学院量子物质杭州市重点实验室）
Gate-tunable large second-order and third-order nonlinear Hall effect in topological insulator BiSbTeSe2
National Laboratory of Solid State Microstructures, Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Jiangsu Physical Science Research Center, and School of Physics, Nanjing University（南京大学固体微结构物理国家重点实验室、先进微结构协同创新中心、江苏省物理科学研究中心和物理学院）；Institute of Atom Manufacturing, Nanjing University（南京大学原子制造研究所）；Jiangsu Provincial Key Laboratory of Atomic Level Manufacturing, Nanjing Institute of Atomic Scale Manufacturing（江苏省原子级制造重点实验室、南京原子尺度制造研究所）；School of Physics and Electronic Information, Jiangsu Second Normal University（江苏第二师范学院物理与电子信息学院）
Electrostatic gating and the interference of chiral Majoranas in thin slabs of magnetic topological insulators
Institute for Cross-Disciplinary Physics and Complex Systems IFISC (CSIC-UIB)（跨学科物理与复杂系统研究所）；Department of Physics, University of the Balearic Islands（巴利阿里大学物理系）
Electrically Sign-Reversible Topological Hall Effect in a Top-Gated Topological Insulator (Bi,Sb)2Te3 on a Ferrimagnetic Insulator Europium Iron Garnet
