Electronic properties of SnTe-class topological crystalline insulator materials
近年来拓扑绝缘体的兴起，无论是在凝聚态物理的概念认知上，还是在电子器件的革命性发展上，都有了新的突破。它还刺激了对更多拓扑状态的物质的探索。拓扑晶体绝缘体是一种新的拓扑相，它将电子拓扑和晶体对称性结合在一起。本文综述了SnTe类拓扑晶体绝缘体材料的研究进展。从体拓扑、表面态计算和实验观察等方面的拓扑识别出发，介绍了拓扑晶体绝缘体在各种扰动（包括本征缺陷、化学掺杂、应变和厚度依赖的限制效应）下的电子性质，并讨论了它们独特的量子输运性质.例如狄拉克费米子的谷选择性过滤和螺旋度分辨功能。SnTe类材料具有丰富的性质和高的可调谐性，使其成为新型量子器件的候选材料。
2016-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Topological Properties of SnSe/EuS and SnTe/CaTe Interfaces
采用密度泛函理论计算了拓扑晶体绝缘体SnSe和SnTe分别与磁性绝缘体EuS和非磁性绝缘体CaTe的外延（111）界面的电子结构.我们考虑了真空区的界面平板模型和无真空的周期性异质结构。我们发现，21 meV的间隙在$Γ$点和9 meV的M点出现在拓扑状态的SnSe/EuS界面，由于磁邻近效应，这打破了时间反演对称性。由于界面处的能带弯曲，在$Γ$处的表面态在费米能级以下移动88 meV，并且在M处的表面态在费米能级以上移动47 meV。通过比较，在SnTe/CaTe的界面处的拓扑状态不受非磁性CaTe的存在的扰动。
2020-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Defect-free SnTe topological crystalline insulator nanowires grown by molecular beam epitaxy on graphene
采用分子束外延技术在石墨烯/SiC衬底上生长了SnTe拓扑晶体绝缘体纳米线。纳米线具有立方岩盐结构，它们沿[001]晶向生长，并具有由{100}晶面组成的四个侧壁，已知其具有狄拉克色散的金属表面态。彻底的高分辨率透射电子显微镜研究表明，纳米线生长在石墨烯上的范德瓦尔斯外延模式时，诱导的催化金纳米粒子与锡提供的SnTe熔剂混合，提供液体Au-Sn合金。纳米线是完全免费的结构缺陷，但它们的{001}侧壁是容易氧化，这指出了必要性的沉积保护帽，鉴于利用磁电传输现象涉及载流子占据拓扑保护状态。
2018-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Role of topological surface states and mirror symmetry in topological crystalline insulator SnTe as an efficient electrocatalyst
研究了拓扑晶体绝缘体（TCI）SnTe薄膜析氢反应（HER）性能与表面取向的关系。用线性扫描伏安法和循环伏安法测定了它们的固有活性。发现SnTe（001）和（111）表面的本征活性明显大于（211）表面。密度泛函理论计算表明，纯的（001）和（111）表面都不是好的电催化剂，而具有Sn空位或部分氧化的表面（X射线光电子能谱学证明后者具有高活性。计算结果表明，（001）和（111）两种具有强拓扑表面态（TSS）的表面的整体性能优于具有脆性或不具有TSS的低对称性（211）表面，这一结果进一步得到了它们较弱的反定域强度的支持. SnTe（001）和（111）的高HER活性归因于H原子与TSS之间增强的电荷转移。我们还讨论了可能的表面刻面的效果和三个样品之间的可用活性位点的HER活性的对比。我们的研究表明，TSS和TCI的镜像对称性加速了它们的HER活性。
2021-07-28 cond-mat.mtrl-sci
ARPES study of the epitaxially grown topological crystalline insulator SnTe(111)
SnTe是一种典型的拓扑晶体绝缘体，其中无隙表面态受到晶体对称性的保护。SnTe的拓扑性质的标志是狄拉克锥投影到具有镜像对称性的表面上，源于其体布里渊区的L点附近的带反转，这可以通过角分辨光电发射来测量。我们在BaF_2（111）衬底上用分子束外延方法获得了SnTe薄膜的（111）面。原位角分辨光电子能谱在垂直于（111）面的方向上覆盖多个布里渊区，证明了在表面布里渊区的Gamma_bar和M_bar点上的狄拉克投影锥。此外，在体布里渊区的Gamma点处还观察到了类狄拉克锥的能带结构，其狄拉克能量与Gamma_bar点和M_bar点处的狄拉克能量有很大的不同.
2016-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of narrow SnTe nanowires using alloy nanoparticles
拓扑晶体绝缘体碲化锡（SnTe）提供了一个丰富的游乐场来研究相关的电子状态，如铁电性，拓扑表面状态和超导性的相互作用。将SnTe制成纳米线进一步诱导由于一维（1D）限制效应的新的电子态。因此，对于输运测量，SnTe纳米线的直径必须变窄，以确保拓扑表面电子的1D限制和相位相干性。本文报道了一种利用合金纳米颗粒作为生长催化剂，以高产率制备窄SnTe纳米线的简便方法。使用该合金纳米颗粒生长的SnTe纳米线的平均直径为85 nm，与使用金纳米颗粒作为生长催化剂的先前的240 nm的平均直径相比几乎减小了三倍。输运测量揭示了纳米线直径对剩余电阻比和磁阻的影响。特别地，观察到SnTe的铁电转变温度随纳米线直径系统地变化。在原位低温冷却的窄SnTe纳米线的透射电子显微镜直接揭示了立方到菱形结构的转变，这是与铁电转变。因此，这些狭窄的SnTe纳米线代表了一个模型系统，以研究电子状态所产生的一维限制，如一维拓扑超导性以及潜在的多带超导性。
2020-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Experimental evidence for topological surface states wrapping around bulk SnTe crystal
我们证明了金属拓扑表面态包裹在三维拓扑晶体绝缘体SnTe的所有侧面。这是通过研究振荡量子磁输运和磁化在倾斜的磁场，使我们能够观察到从相邻的样品侧的同时贡献。考虑到SnTe库对费米能级的钉扎作用，我们成功地从理论上描述了磁化强度的deHaas-vanAlphen振荡。所确定的表面态的π-Berry相位证实了它们的狄拉克费米子性质。我们独立地观察到振荡的贡献，磁输运和磁化起源于散装SnTe水库的高孔密度。结果表明，体朗道态和表面朗道态是平行存在的。我们的主要结果是：拓扑表面态四面包围着体库，这一结果具有普适性。
2017-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering relativistic effects in ferroelectric SnTe
自旋-轨道耦合越来越被视为新现象的丰富来源，如最近围绕拓扑绝缘体和Rashba效应的兴奋所示。我们在这里表明，除了铁电自由度的半导体具有拓扑非平凡的属性，如SnTe，合并了有趣的自旋轨道驱动的物理领域与非易失性功能的自旋电子学呼吁。通过使用各种建模技术，我们表明，一个惊人的丰富的相序列，可以诱导在SnTe，当从室温立方相到低温铁电结构，从拓扑晶体绝缘体的时间反演不变的$Z_2$拓扑绝缘体的“铁电Rashba半导体”，表现出巨大的电可控Rashba效应的散装能带结构。
2014-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional quantum transport of multivalley (111) surface state in topological crystalline insulator SnTe thin films
研究了（111）取向SnTe单晶薄膜的磁输运特性。采用分子束外延技术在BaF2衬底上外延生长了SnTe（111）薄膜。通过优化薄膜的生长条件和厚度，可以降低体载流子密度，使表面输运检测成为可能。在磁导测量中，观察到了零磁场附近的尖点特征，这是由于拓扑表面态输运的弱反定域效应造成的。对这种负MC的详细分析揭示了有助于表面输运的输运通道的数量减少，表明SnTe（111）表面上的狄拉克谷之间存在强耦合，这是TCI的多通道结构中输运的特征。
2015-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly active hydrogen evolution facilitated by topological surface states on a Pd/SnTe metal/topological crystalline insulator heterostructure
近年来，拓扑量子材料作为一种很有前途的析氢反应电催化剂出现。然而，它们的大部分性能在很大程度上落后于基准铂（Pt）等贵金属。本文采用分子束外延技术和电子束蒸发技术制备了Pd（20 nm）/SnTe（70 nm）异质结构，其电催化活性远高于纯Pd（20 nm）薄膜，甚至高于商业Pt箔。这种异质结构采用的提取周转频率值比Pd（20 nm）薄膜在0.2 V的电位下的提取周转频率值高两倍以上，表明每个Pd位点的本征活性高得多。密度泛函理论计算表明，传统的d带理论，适用于许多过渡金属异质结构，不能解释的电催化性能的增强。相反，我们发现SnTe（001）底层的拓扑表面态（TSS）起着关键作用;电子从Pd表面和吸附的H原子转移到SnTe（001）的TSS，导致较弱的Pd-H结合强度和更有利的氢吸附自由能。我们的工作首次表明，金属/拓扑量子材料异质结构可能是一种突出的催化剂，可以享受HER活性优于商业Pt箔，并提供了一个有前途的方向，以优化基于拓扑量子材料的电催化剂的性能。
2022-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Bi, Cr and Ag dopants in PbTe and SnTe: impact of the host band symmetry on doping properties by ab initio calculations
本文采用密度泛函理论和大超胞方法研究PbTe与SnTe中Bi、Cr、Ag及阳离子空位的掺杂行为，并用群论解释主体能带对称性导致的电子结构差异。
2025-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Weak Topological Insulators in PbTe/SnTe Superlattices
人们希望通过工程化电子能带结构来实现人工结构中的拓扑相。本文研究了[001]方向的$(PbTe)_m(SnTe)_{2n-m}$超晶格，发现了一个稳定的弱拓扑绝缘体相.我们通过基于第一性原理计算的Z2拓扑不变量和拓扑表面态的计算来确认这个拓扑非平凡相。我们表明，由于超晶格结构的布里渊区的折叠起着至关重要的作用，在诱导拓扑非平凡相在这个系统中。这一机制可以推广到其他多动量能带反转的体系，为人工结构中拓扑材料的设计提供了一条全新的途径。
2013-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and characterisation of nanomaterials of the topological crystalline insulator SnTe
拓扑晶体绝缘体（Topological Crystalline Insulators，TCI）是一类新型的材料，它具有奇异的表面态性质，并受到镜像对称性的保护。如果材料的表面积与体积比增加，这些表面特征可以增强，或者可以抑制由材料的体积产生的信号。我们报告的实验程序，以获得高品质的TCI，SnTe，从其中的纳米线和微晶可以生产的气-液-固（VLS）技术的晶锭。详细的表征测量的散装晶体以及纳米线和微晶生产。发现所产生的纳米材料在化学计量上与所使用的源材料相似。电子背散射衍射（EBSD）表明，大部分的纳米晶体生长在邻{001}方向的生长法线。已优化的生长条件，以产生不同的纳米结构的SnTe。
2014-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Topological Crystalline Insulators in the SnTe Material Class
拓扑晶体绝缘体是一种新的物质状态，其中电子结构的拓扑性质源于晶体对称性。在这里，我们预测的第一个材料实现的拓扑晶体绝缘体在半导体SnTe，通过确定其非零拓扑指数。我们预测，作为这种非平凡拓扑结构的表现，SnTe具有金属表面态，在高对称性晶体表面（如{001}，{110}和{111}）上具有偶数个狄拉克锥。这些表面态形成了一种新型的高迁移率手性电子气，它对无序具有鲁棒性，并且通过晶体相对于{110}镜面的反射对称性进行拓扑保护。通过弹性应变工程或施加面内磁场来打破这种镜像对称性可以在表面上打开连续可调的带隙，这可能导致在热电、红外检测和可调电子学中的广泛应用。密切相关的半导体PbTe和PbSe也成为拓扑晶体绝缘体后，带反转的压力，应变和合金化。
2012-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large linear magnetoresistance and evidence of degeneracy lifting of valence bands in rhombohedral phase of topological crystalline insulator SnTe
我们报告了一个全面的磁输运研究单晶p型拓扑晶体绝缘体（TCI）的SnTe，跨越的菱形（R3 m）的转变，发生作为温度的函数。良好表征的SnTe晶体的电阻率显示了在T $_s$ $\sim$ 64，K下的正六面体到菱形结构转变和在77，K下的$\sim$ 1.8 $\times$ 10 $^{20}$的载流子密度的证据。在垂直于（100）面的磁场作用下，SnTe表现出很大的非饱和线性磁电阻（LMR），在5 K和8 T下达到42%. LMR被发现有一个直接依赖于流动性和详细的分析表明，它遵循经典的Parish-Littlewood模型的宏观不均匀性所产生的碲间隙原子的电导率波动。我们还观察到SdH振荡在菱面体（R3 m）相的Berry相的$π$和显着较低的载流子密度$\sim$ 5.32 $\times$ 10 $^{11}$ cm $^{-2}$在2 K，这提供了直接的证据，保护拓扑表面状态（R3 m）相。霍尔电导率在结构转变过程中表现出从单带到双带的转变，从而为立方对称性破缺点以下体价带的简并提升提供了实验证据，这与最近的能带结构计算结果是一致的。整体结果表明，磁输运研究可以清楚地探测SnTe的表面和体积敏感特性，也可以跟踪在费米能级的简并带的带分裂跨越的π-菱面体（R3 m）转变。
2021-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Magnon-mediated perpendicular magnetization switching by topological crystalline insulator SnTe with high spin Hall conductivity
本研究在室温下利用拓扑晶体绝缘体SnTe的高自旋霍尔电导率产生磁振子流，穿过NiO层对CoFeB施加磁振子力矩，实现垂直磁化低功耗翻转，功耗较Bi2Te3对照样品降低22倍。
2025-01-27 cond-mat.mtrl-sci
On the dual character of Zn impurity in SnTe: Tuning thermoelectric and topological properties
AGH University of Krakow, Faculty of Physics and Applied Computer Science（克拉科夫AGH科技大学物理与应用计算机科学学院）
该研究通过第一性原理计算揭示Zn掺杂SnTe中Zn的双重作用：在导带形成类共振态增强n型热电性能，在价带诱导带收敛提升p型性能，并驱动拓扑相变，实现热电与拓扑性质的协同调控。
2026-09-22 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
First-principles evidence of type-II Weyl phonons in rock-salt Tin Chalcogenides (SnS, SnSe & SnTe) materials
近年来，在凝聚态物理中对不同拓扑材料的研究，通过各种理论计算和实验观测，为类玻色粒子声子的拓扑性质提供了证据。本文采用$ab$ - $initio$方法研究了岩盐结构中SnS、SnSe和SnTe材料的声子拓扑行为。对于所有这些材料，观察到倾斜的线性带接触以及在X-W方向上的带反转的存在。SnS、SnSe和SnTe的声子色散曲线沿X-W方向的拓扑点分别为$\sim$ 2.83、$\sim$ 2.46和$\sim$ 2.51 THz。计算得到SnS、SnSe和SnTe的Weyl点（WP）数分别为56、24和54。这些WP显示了所有相应材料的保守手性电荷。计算了这些化合物的表面局域态密度，可以清楚地看到表面弧。在SnS的情况下，在2.0 - 2.2THz能量区域发现表面弧。同时，我们还研究了SnX（X = S，Se，Te）的等电子表面态，观察到了费米弧的存在.本第一性原理计算预测，SnS，SnSe和SnTe显示II型Weyl声子行为与拓扑声子表面态的证据。
2022-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermopower of SnTe from Boltzmann Transport Calculations
从第一性原理能带结构出发，利用玻尔兹曼输运理论计算了SnTe的掺杂和温度依赖的热电势。我们发现，$p$型热电势是劣于PbTe与实验观察一致，但$n$型热电势是更有利的。
2010-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Superconducting properties of the In substituted Topological Crystalline Insulator, SnTe
我们报告详细调查的超导体的性质，通过取代在锡网站的拓扑晶体绝缘体（TCI），SnTe。对Sn_（0.6）In_（0.4）Te晶体的输运、磁化强度和热容进行了测量。结果表明，该晶体是一种块状超导体，其Tc（起始温度）为~4.70（5）K，Tc（零温度）为~3.50（5）K。上、下临界场分别为μ 0 Hc 2（0）= 1.42（3）T和μ 0 Hc 1（0）= 0.90（3）mT，而κ = 56.4（8）表明该材料是强Ⅱ型超导体。
2013-04-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topological electronic structure of twin boundaries and twinning superlattices in the SnTe material class
本研究针对SnTe类材料的孪晶界与孪晶超晶格，通过超胞方法结合紧束缚近似计算拓扑性质，发现不同类型孪晶面的拓扑相存在差异，且均形成二维镜面保护的拓扑晶体绝缘体。
2023-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Revealing surface states in In-doped SnTe superconducting nanoplates with low bulk mobility
在拓扑晶体绝缘体SnTe中的铟（In）掺杂诱导超导性，使得In掺杂的SnTe成为拓扑超导体的候选者。SnTe纳米结构提供了良好定义的纳米级形态和高的表面积与体积比，以增强表面效应。在这里，我们研究了In掺杂的SnTe纳米片，InxSn 1-xTe，x范围从0到0.1，并显示它们的超导性。更重要的是，我们发现，在掺杂降低了体迁移率的InxSn 1-xTe，这样的表面状态，揭示在磁输运，尽管高的体载流子密度。这表现为在高磁场中的二维线性磁阻，其在高达10 K的温度下是独立的。老化实验表明，线性磁电阻对环境条件敏感，进一步证实了其表面起源。我们还表明，在InxSn 1-xTe纳米片中观察到的弱反定域化是一种体效应。因此，我们表明，纳米结构和降低体迁移率是有效的策略，以揭示表面状态和测试的拓扑超导体。
2015-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Growth and characterization of high-quality single-crystalline SnTe retaining cubic symmetry down to the lowest temperature studied
SnTe是一种典型的拓扑晶体绝缘体，通常在低温下表现出从高度对称的立方相到菱面体结构的转变。为了实现在低温下的高度对称的立方相适合的量子行为，我们采用了改进的布里奇曼方法生长高品质的单晶样品的SnTe。使用劳厄衍射和摇摆曲线测量的晶体结构的分析显示样品的非常高程度的单一结晶度。电阻率和比热数据并没有显示出结构转变的迹象，下降到研究的最低温度。磁化率表现出抗磁性行为。所有这些性质都表明了典型的具有导电表面态的体半导体的行为，正如拓扑材料中所预期的那样。详细的粉末X-射线衍射测量显示在整个温度范围内研究的立方结构。
2021-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of SnTe Nanoplates with {100} and {111} Surfaces
SnTe是一种拓扑晶体绝缘体，其具有受晶体对称性保护的自旋极化、Dirac色散表面态。在SnTe的{100}、{110}和{111}表面上存在多个表面态，表面态的能带结构取决于特定表面的镜像对称性。因此，为了选择性地访问表面状态，关键是控制SnTe的形态，使得仅存在期望的结晶表面。在这里，我们使用气-液-固和气-固生长机制生长SnTe纳米结构。以前，SnTe纳米线和纳米晶体已经生长。1 -4在本报告中，我们展示了横向尺寸跨越数十微米和厚度为一百纳米的SnTe纳米片的合成。顶面和底面是（100）或（111），最大化这些曲面上的拓扑曲面状态。这些SnTe纳米片上的磁输运显示出高的体载流子密度，与由于诸如Sn空位的缺陷而产生的体SnTe晶体一致。此外，我们观察到在这些纳米片的结构相变从高温岩盐到低温菱面体结构。对于具有非常高的载流子密度的纳米片，我们观察到在低温下电阻略有上升，表明电子-电子相互作用。
2014-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-trivial spin-texture of the coaxial Dirac cones on the surface of topological crystalline insulator SnTe
本文采用第一性原理计算研究了拓扑晶体绝缘体SnTe的非平凡表面态及其自旋织构。[001]表面上的表面态色散呈现出四个Dirac-cone，中心位于镜面和表平面的相交处。我们提出了一个简单的模型，两个相互作用的同轴狄拉克锥来描述的表面态色散和相关的自旋纹理。虽然由于晶体和时间反转对称性，面外自旋极化为零，但由于两个同轴狄拉克锥的相互作用，面内自旋织构显示出螺旋性和一些扭曲，表明非平凡的镜像陈氏数为-2，不同于$Z_{2}$拓扑绝缘体（如Bi/Sb合金或Bi $_2$ Se $_3$）中的值-1。表面态色散和它的自旋织构将提供一种实验上可获得的方法来确定非平凡的镜像陈氏数。
2013-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity-Induced Superconductivity in a Topological Crystalline Insulator
超导拓扑晶体绝缘体（TCI）预计主机新的拓扑相保护的晶体对称性，但现有的材料是不够适合的表面研究。为了诱导超导电性在一个原型的TCI SnTe的表面，我们使用分子束外延生长的异质结构的SnTe和高Tc超导体Fe（Te，Se），利用“缓冲”层之间的大晶格失配SnTe和Fe（Te，Se）。利用低温扫描隧道显微镜和光谱学，我们测量了SnTe表面的一个显著的光谱带隙，并通过它对温度和磁场的依赖性证明了它的超导起源。我们的工作提供了一个新的平台，在原子尺度上的新兴的拓扑现象超导TCIs的调查。
2019-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Thermal topological phase transition in SnTe from \emph{ab-initio} calculations
拓扑绝缘体物理学中的一个关键问题是拓扑非平凡性质是否在有限温度下存在，如果存在，它们是否只在拓扑能隙闭合的温度下消失。在这里，我们研究这个问题，使用量子保真度作为一种措施，通过\emph{ab-initio}方法辅以有效的耗散理论建立在顶部的\emph{ab-initio}电子和声子能带结构。在SnTe的情况下，典型的晶体拓扑绝缘体，我们揭示了存在的特征温度，远低于间隙闭合的，这标志着拓扑状态的相干性的损失。这种跃迁并不存在于纯电子系统中，但一旦我们调用耗散玻色子浴耦合，它就会出现。保真度磁化率随温度变化的特征与能带曲率的变化有关，但只有通过与软声子的非绝热耦合，保真度才出现拓扑相变的特征。我们的论证对谷型拓扑绝缘体是有效的，但原则上可以推广到更广泛的拓扑绝缘体，它包含任何破缺玻色子。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Phonon self-energy and origin of anomalous neutron scattering spectra in SnTe and PbTe thermoelectrics
采用中子非弹性散射（INS）和第一性原理计算研究了岩盐热电化合物SnTe和PbTe的非谐晶格动力学。实验结果表明，虽然SnTe更接近铁电不稳定性，但PbTe的声子谱表现出更强的非谐性。这种行为再现在温度依赖的声子自能的第一性原理计算。我们的模拟揭示了如何嵌套的声子色散诱导的自能，占测得的INS光谱和它们的温度依赖性的突出功能。我们建立了三声子散射过程的相空间，而不仅仅是接近晶格不稳定性，是确定横向光学铁电模式的复杂光谱的机制。
2013-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Anomalies in the temperature evolution of the Dirac states in a topological crystalline insulator SnTe
拓扑保护表面态的发现，被认为是免疫弱无序和热效应，开辟了一条新的途径，揭示异国情调的基础科学和先进技术。虽然时间反演对称性在大多数这样的材料中起着关键作用，但是体晶体对称性（例如镜像对称性）保留了拓扑晶体绝缘体（TCI）的拓扑性质。很明显，任何结构变化都可能改变TCI的拓扑性质。为了研究这一相对未知的景观，我们研究了狄拉克费米子状态的温度演化的一个典型的镜像对称保护的TCI，SnTe采用高分辨率角分辨光电子能谱和密度泛函理论的研究。实验结果揭示了一个令人困惑的情况;在22 K观察到的体带移动到更接近费米能级在60 K，并再次移回更高的结合能在120 K。表面狄拉克带在22 K时的斜率在60 K时变小，在120 K时又变回较大值。我们的结果从第一性原理计算表明，这些异常可以归因于复杂的结构变化的温度引起的杂化物理的演变。此外，我们发现在费米能级在高温下的狄拉克态的强度急剧下降可能是由于复杂的演化的非谐性，应变等这些结果解决了鲁棒性的拓扑保护的表面状态由于热效应，并强调共价性和非谐性的重要性，在拓扑性质的新兴量子材料。
2021-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin SnTe films as a route towards all-in-one spintronics devices
基于附接到铁磁电极的半导体沟道的自旋晶体管遭受快速自旋衰减和极低的自旋注入/检测效率。在这里，我们提出了一种替代的所有功能于一身的自旋器件，其工作原理依赖于二维（2D）SnTe，其中相当大的自旋霍尔效应，消除了使用铁磁体的自旋寿命的电操纵。特别是，我们探讨了持久的自旋纹理（PST）内在地存在于铁电相，保护自旋退相干，并支持非常长的自旋寿命。我们的第一性原理计算和对称性论证揭示了这种自旋波模式可以被垂直电场从外部失谐，导致自旋随机化和自旋寿命的降低.我们进一步扩展我们的分析，以SnTe薄膜，并确认PST的出现，以及适度增强的内在自旋霍尔电导率。最近在室温下对2D-SnTe铁电相的观察表明，新型全电自旋电子器件即将实现。
2020-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Rare Earth Doping and Effective Band-Convergence in SnTe for Improved Thermoelectric Performance
已经发现SnTe的热电性能随着碱金属和过渡金属元素的等价掺杂而增强，其中这些元素中的大多数具有小于13%的溶解度。我们提出了一种掺杂稀土元素Yb来提高SnTe热电性能的策略。随着重原子质量和强自旋-轨道耦合，即使Yb的轻度掺杂（~ 5%）也足以通过带会聚产生简并，这增强了费米能级附近的态密度并提高了整体性能。我们的输运数据和第一性原理计算证实，近5%的Yb是一种有效的掺杂剂，以实现热电响应，相当于9%的Mn掺杂。研究结果对理解环境友好型SnTe热电材料具有重要意义。
2018-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Persistence of structural distortion and bulk band Rashba splitting in SnTe above its ferroelectric critical temperature
本文通过ARPES研究α-SnTe体态Rashba分裂随温度变化，发现其持续至室温，表明铁电转变存在有序-无序贡献，并否定其(111)表面存在拓扑表面态。
2023-08-31 cond-mat.mtrl-sci
The coexistence of magnetism and ferroelectricity in 3d transition metal doped SnTe monolayer
实现二维纳米材料的多铁性对于设计先进的纳米电子器件如非易失性多态数据存储至关重要。在本工作中，铁磁性和铁电性共存的单层SnTe系统的过渡金属（TM）掺杂的报告。基于第一性原理计算，在铁电SnTe单层膜中进行TM掺杂可以实现自发自旋极化。在Mn（Fe）掺杂的SnTe单分子膜中，除了出现面内铁电极化外，还出现了面外铁电极化，这是由于TM从表面的内部位移引起的。有趣的是，随着掺杂元素原子序数的增加，以TM为中心的晶场以及掺杂元素与Te之间的相互作用逐渐增强，这解释了形成能降低的原因。SnTe单层膜多铁性的实现为低维多铁性材料的实验制备提供了理论指导。
2019-06-25 cond-mat.mtrl-sci
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
Direct probe of ferromagnetic proximity effect at the interface in Fe/SnTe heterostructure by polarized neutron reflectometry
本研究通过偏振中子反射法直接探测Fe/SnTe异质结构界面，证实铁磁邻近效应在SnTe表面诱导约3纳米深的铁磁有序并保持至室温，为拓扑器件应用提供新途径。
2019-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci hep-ph
Quantum Spin Hall Effect in IV-VI Topological Crystalline Insulators
我们设想在$(111)$取向的SnSe和SnTe拓扑晶体绝缘体薄膜中观察到量子自旋霍尔效应。使用紧束缚的方法支持的能带结构的第一性原理计算，我们表明，在这些薄膜中的二维带谱的能隙依赖于在一个振荡的方式上的层厚度。这些结果以及计算的拓扑不变指数和边缘态自旋极化表明，对于20-40单层厚的薄膜，出现二维拓扑绝缘体相。在此厚度范围内，在这两个，SnSe和SnTe，（111）取向的薄膜的边缘状态与狄拉克锥与相反的自旋极化在其两个分支。而在SnTe层中，一个单一的狄拉克锥出现在二维布里渊区的G点的投影，在SnSe（111）取向的层中，三个狄拉克锥在M点的投影被预测。
2015-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Peculiar band geometry induced giant shift current in ferroelectric SnTe monolayer
体光生伏打效应（BPVE）是指均匀非中心对称材料在光照下产生光电流或光生伏打的现象，对体光生伏打效应的本征贡献称为漂移电流效应。我们用第一性原理方法计算了SnTe铁电单层的漂移电导率。我们发现单层SnTe在谷点附近具有巨大的漂移电流电导率。更值得注意的是，在该能量下的线性光吸收系数非常小，因此导致比BaTiO $_3$大四个数量级的巨大的玻璃系数。使用三带模型进一步研究了不寻常的移位电流效应。我们发现，巨位移电流电导率和玻璃系数是由非平凡的能带几何形状附近的谷点，在那里的位移矢量发散。这是一个突出的例子，带的几何形状可以发挥重要作用的基本性质的固体。
2023-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear phononics in 2D SnTe: a ferroelectric material with phonon dynamical amplification of electric polarization
利用强太赫兹场实现铁电性的超快光控制已经引起了人们极大的兴趣。在这里，我们表明，两个光学声子之间的非线性相互作用的SnTe，一个二维的面内铁电材料，使一个动态放大的电极化的强度在亚皮秒的时间域。我们的第一性原理的时间依赖性模拟表明，红外激活的面外声子模式，泵浦到非线性制度，自发地产生面内运动，导致整流振荡的面内电极化的强度。我们认为，这种动态控制的铁电材料，通过非线性声子激发，可以用来实现超快控制的光伏或其他非线性光学响应。
2020-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Unusual nature of fully-gapped superconductivity in In-doped SnTe
超导体Sn_{1-x} In_{x} Te是一种掺杂的拓扑晶体绝缘体，并已成为重要的候选拓扑超导体，但其超导相图知之甚少。通过对50个高质量气相生长单晶样品的测量，我们发现超导转变温度Tc对In含量x的依赖关系在临界掺杂xc ~ 3.8%时呈现出质的变化，在此点发生结构相变。有趣的是，在铁电菱面体相低于临界掺杂，Tc被发现强烈增强杂质散射。在Sn_{1-x} In_{x} Te中，电子配对的性质似乎在xc上发生了变化。
2013-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Catalyst-free MBE growth of PbSnTe nanowires with tunable aspect ratio
针对SnTe拓扑晶体绝缘体因Sn空位导致高空穴密度阻碍表面拓扑输运测量的问题，本文提出无催化剂分子束外延生长单晶PbSnTe纳米线的方法，通过预沉积控制成核相并调至四倍纵横比，为探测拓扑表面态提供特定形貌纳米线。
2024-01-10 cond-mat.mtrl-sci
$(111)$ surface states of SnTe
拓扑绝缘体的表征和应用关键取决于其被保护的表面态，然而，这些表面态可能被平凡的悬挂键态的存在所掩盖。我们的第一原理计算表明，这是原始的$(111)$表面的SnTe的情况。然而，当悬挂键态在适当的化学吸附中被钝化时，预测的表面态展开。我们进一步提取了未折叠的$\barΓ$ -和$\bar M$ -表面态的各向异性费米速度、穿透长度和各向异性自旋织构，这与http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.86.081303 Phys.Rev.B86，081303（R）中的理论一致。更重要的是，这种化学吸附方案提供了一个外部控制的相对能量的不同狄拉克节点，这是特别可取的多谷运输。
2014-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band structure of SnTe studied by Photoemission Spectroscopy
我们提出了一个角度分辨光电子能谱研究的SnTe的电子结构，并比较实验结果从头计算能带结构计算以及一个简化的紧束缚模型的p-带。我们的研究揭示了在L点附近的束缚复杂费米表面结构，显示了随着结合能的增加，从断开的口袋到开放的管道，然后到长方体的带的拓扑变化，解决了关于电子结构的挥之不去的问题。发现晶体表面的化学势比能隙低0.5eV，对应于载流子密度p = 1.14 × 10 ^{21} cm^{-3}或每个晶胞7.2 × 10 ^{-2}个空穴。在低于的温度下的菱面体结构转变的价带的光谱能量的一个小的位移被发现，与模型预测。
2010-08-24 cond-mat.mtrl-sci
PbTe/SnTe heterostructures -- candidate platform for studying spin-triplet superconductivity
本研究针对PbTe/SnTe半导体异质结的自旋三重态超导潜力开展实验，通过软点接触谱与上临界场分析给出配对证据，验证了应变诱导拓扑超导的相关理论预测。
2025-05-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Surface oxidation and thermoelectric properties of indium-doped tin telluride nanowires
近年来，碲锡基化合物优异的热电性能和拓扑表面态的发现引起了各研究领域的广泛关注。铟掺杂的SnTe是特别感兴趣的，因为取决于掺杂水平，它可以在体价带中产生共振态，导致增强的热电性能，或者诱导与拓扑状态共存的超导性。在这里，我们报告的气相沉积的In掺杂的SnTe纳米线及其表面氧化和热电性能的研究。纳米线的生长是由Au催化剂辅助的，并且它们的形貌作为衬底位置和温度的函数而变化。透射电子显微镜表征揭示了在单晶纳米线的非晶表面的形成。X射线光电子能谱学研究表明，纳米线表面由In2O3，SnO2，Te和TeO2组成，这些成分可以通过氩离子溅射容易地去除。将清洁的纳米线暴露于大气中仅在一分钟内产生表面的快速氧化。在相同的In掺杂纳米线上进行电导率σ、热电势S和热导率\k{appa}的表征，其显示出抑制的σ和\k{appa}，但增强的S产生比未掺杂的SnTe改进的热电优值ZT。
2017-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Impurity clustering and impurity-induced bands in PbTe-, SnTe-, and GeTe-based bulk thermoelectrics
基于PbTe、SnTe和GeTe的复杂多组分体系在红外器件和高温热电应用中具有重要意义。深入了解这些材料的原子和电子结构对于解释、预测和优化其性能以及提出性能更好的新材料至关重要。在这项工作中，我们提出了我们的第一原理研究的能带与各种单价（钠，钾，银）和三价（锑和铋）杂质和杂质团簇在PbTe，SnTe，和GeTe使用超晶胞模型。我们发现，一价和三价杂质原子倾向于接近彼此，并形成富含杂质的集群，和主机材料的电子结构强烈扰动的杂质。存在与三价杂质相关的杂质诱导带，其从导带底部分裂，并向价带顶部大位移。这是由于三价杂质阳离子和二价阴离子的$p$状态之间的相互作用，其倾向于驱动系统朝向金属性。单价杂质的引入（在存在三价杂质的情况下）显著降低（在PbTe和GeTe中）或略微增强（在SnTe中）三价杂质的影响。因此，可以通过选择杂质的类型及其浓度或调节单价/三价比率来定制带隙和带隙附近的能带结构（因此传输特性）。基于计算的能带结构，我们能够定性地解释整个类的PbTe，SnTe的，和GeTe基体热电材料的测量输运性质。
2010-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Electrically Tunable Quantum Spin Hall State in Topological Crystalline Insulator Thin films
结合$k \cdot p$理论、能带拓扑分析和电子结构计算，预测了SnTe类三维拓扑晶体绝缘体（111）薄膜在较宽的厚度范围内实现量子自旋霍尔相.非平凡拓扑结构源于三维极限下TCI拓扑表面态的面间耦合。表面间耦合改变符号，并引起拓扑相变作为膜厚度的函数。此外，这种耦合可以强烈地受到外部电场的影响，因此量子自旋霍尔相位可以在实验可达的电场下有效地调谐。研究结果表明，（111）薄膜是实现量子自旋霍尔绝缘体新应用的理想平台。
2015-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of quantum transport in SnTe films upon structural refinement
Morgan State University（摩根州立大学）；U.S. Army Research Lab（美国陆军研究实验室）；Towson University（陶森大学）
本文通过脉冲激光烧蚀法制备SnTe薄膜，研究了沉积后退火对其化学计量比、结晶度及相干输运的影响，发现退火可调控SnTe薄膜的磁输运特性，揭示了弱反局域化等量子输运现象的涌现机制。
2026-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-filtered Edge States with an Electrically Tunable Gap in a Two-Dimensional Topological Crystalline Insulator
三维拓扑晶体绝缘体最近预测和观察的SnTe类的IV-VI半导体，主机金属表面状态的晶体对称性保护。在这项工作中，我们研究这些材料的薄膜，并揭示其潜在的器件应用。我们证明了沿（001）方向生长的SnTe和Pb（1-x）Sn（x）Se（Te）的薄膜在很宽的膜厚范围内是拓扑非平凡的，并且携带导电的自旋过滤边缘态，这些边缘态通过拓扑不变量受到（001）镜像对称性的保护。施加垂直于膜的电场将破坏镜像对称性并在这些边缘状态中产生带隙。这种功能促使我们提出一种新的拓扑晶体管器件，其中电荷和自旋输运最大限度地纠缠，并同时由电场控制。这种器件的高开/关操作速度以及自旋和电荷的耦合可能导致拓扑晶体绝缘体的电子和自旋电子学应用。
2013-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band degeneracy, resonant level formation and low thermal conductivity in dilute In and Ga co-doped thermoelectric compound SnTe
本研究制备低浓度In/Ga共掺杂SnTe基热电材料，揭示Ga诱导能带收敛、In形成共振能级的机制，实现晶格热导率大幅降低，ZT值达本征SnTe的两倍。
2023-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity in Sn$_{1-x}$In$_{x}$Te thin films grown by molecular beam epitaxy
超导体Sn $_{1-x}$ In $_{x}$ Te衍生自拓扑晶体绝缘体SnTe，并且是候选拓扑超导体。到目前为止，还没有这种材料的高质量薄膜，即使这样的样品将有助于解决其超导性的性质。本文报道了用Bi $_2$ Te $_3$作缓冲层，成功地用分子束外延生长了Sn $_{1-x}$ In $_{x}$ Te超导薄膜。在这种薄膜上制作的隧道结所获得的数据显示出两个超导能隙的出现，这表明体超导性和表面超导性共存。考虑到表面态的自旋-动量锁定，表面超导性被认为是具有有效$p$波特征的拓扑结构。由于SnTe的拓扑表面态由四个狄拉克锥组成，该平台为研究具有额外自由度的拓扑表面超导性提供了一个有趣的游乐场。
2019-10-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Altermagnetism induced surface Chern insulator
本文提出将交变磁体与拓扑晶体绝缘体耦合实现量子化反常霍尔效应，通过第一性原理计算证明RuO2诱导SnTe表面7 meV能隙，为自旋电子学提供可调拓扑平台。
2025-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum spin Hall effect in strained (111)-oriented SnSe layers
最近，量子自旋霍尔效应已被预测在（111）取向的薄膜的SnSe和SnTe拓扑晶体绝缘体。结果表明，在这些薄膜中的二维能带谱的能隙依赖于在振荡的方式上的层的厚度-计算的拓扑不变指数和边缘状态的自旋极化表明，对于膜厚20-40单层的二维拓扑绝缘体相出现。两种材料的边缘态与狄拉克锥相反的自旋极化在其两个分支。然而，除了具有偶数个单层的（111）取向的SnTe膜之外，$\overlineΓ$和$\overline{\mathrm{M}}$中的带的重叠减小了最终的带隙，并且边缘状态出现在带的背景下或在非常小的能隙内。在这里，我们表明，在SnSe薄膜中的这个问题可以通过施加适当的应变来去除。这应该能够在SnSe层中也观察到量子自旋霍尔效应。
2015-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced two-dimensional topological crystalline insulator
University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）；Aalto University（阿尔托大学）
本研究通过实验和计算证实了应变诱导的二维拓扑晶体绝缘体，观察到具有大能隙的导电边态对，为自旋电子学和纳米电子学提供了新方向。
2024-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of topological properties in lead-salt semiconductors
岩盐硫属化物SnTe代表拓扑绝缘体的最简单实现，其中晶体对称性允许在高对称性晶体表面上出现具有偶数个狄拉克锥的拓扑保护金属态。相关的岩盐铅硫族化合物也被预测在合金化和压力诱导的能带反转后经历相变到拓扑结晶绝缘相。在这里，我们从理论上预测，应变，实现在（001）衬底上生长的薄膜，可能会引起这样的拓扑相变。此外，表面态的相关拓扑性质，例如表面布里渊区上的狄拉克锥的位置或边缘态的衰减长度，似乎是可调的应变，与潜在的影响，技术设备受益于这些额外的自由度。
2013-08-06 cond-mat.mtrl-sci
