Hinge Spin Polarization in Magnetic Topological Insulators Revealed by Resistance Switch
我们报告的可能性检测铰链自旋极化磁性拓扑绝缘体的电阻测量。通过将磁性拓扑绝缘体的三维模型转化为在顶面附近具有铁磁接触的多端器件，揭示了手征边缘模的局部自旋特征。我们发现当地的自旋极化的铰链，反转之间的顶部和底部表面的符号。在相反的边缘，具有反转自旋极化的拓扑状态在相反的方向上传播。利用自旋极化铰链和铁磁接触之间的匹配，实现了正向和反向传输态之间的大电阻开关。该特征对于铁磁、反铁磁和倾斜反铁磁相是通用的，并且能够设计自旋敏感器件，并且有可能逆转电流的铰链自旋极化。
2021-03-07 cond-mat.mes-hall
Proximity-induced Majorana hinge modes in antiferromagnetic topological insulators
我们提出了一个实现的手征Majorana模式上的铰链的3D反铁磁拓扑绝缘体，这是最近的理论预测和实验证实的tetradymite型$\mathrm{MnBi_2Te_4}$相关的三元chalgogenides的传播。这些材料由铁磁有序的2D层组成，其磁化方向在相邻层之间交替，形成反铁磁有序。除了具有磁隙的表面之外，还存在具有单个狄拉克锥的无隙表面，当邻近耦合到$s$波超导体时，其可以被开隙。在这两种带隙面的共享边上，出现手征Majorana模。我们进一步提出了实验签名的这些Majoana铰链模式的两端电导测量。
2019-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
3D hinge transport in acoustic higher-order topological insulators
拓扑绝缘体中拓扑保护边界态的发现为探索新的输运现象开辟了一条新的途径。边界态对抗无序和杂质的单向性在电子和经典波器件中具有巨大的应用潜力。特别地，对于3D高阶拓扑绝缘体，它可以具有铰链状态，这允许能量沿着铰链通道传输。然而，铰链状态只被观察到沿一个单一的铰链，一个自然的问题出现：铰链状态是否可以同时存在于所有三个独立的方向上的一个样品？在这里，我们从理论上预测和实验上观察到的铰链状态的三个不同方向的高阶拓扑声子晶体，并证明其强大的单向传输从铰链到铰链。因此，成功地实现了三维拓扑铰链输运。这种新颖的声音传输可以作为具有非常规功能的声学器件的基础。
2021-08-05 cond-mat.mes-hall
Hinge Magnons from Non-collinear Magnetic Order in Honeycomb Antiferromagnet
我们提出量子磁体中的非共线磁序可以包含一种新的高阶拓扑磁振子相，它具有非厄米拓扑和铰链磁振子模。本文考虑了蜂窝格子上相互作用的局部矩三维系统。它最初有利于沿面内方向的共线磁序，当施加垂直于易磁化轴的外部磁场时，其转变为非共线磁序。我们利用磁振子哈密顿量的非厄米性质表明，这种场诱导的转变对应于从拓扑磁振子绝缘体到具有一维铰链模式的高阶拓扑磁振子态的转变。作为一个具体的例子，我们讨论了最近发现的单斜相薄三卤化铬，我们提出的第一个有前途的材料候选人的高阶拓扑磁振子相。
2021-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Rotoinversion-symmetric bulk-hinge correspondence and its applications to higher-order Weyl semimetals
我们给出了磁系统中旋转反演$C_{4}\mathcal{I}$对称性保护的高阶拓扑相的体铰链对应。我们的方法使我们能够显示的手征铰链模式的出现，只有从$C_{4}\mathcal{I}$本征值的信息在高对称点的布里渊区。此外，基于体铰链对应，我们提出了一类高阶Weyl半金属（HOWSMs）是具有铰链模式和费米弧表面态的Weyl半金属。HOWSM的特征在于三维高阶拓扑绝缘体的拓扑不变量，拓扑不变量由高对称点处的$C_{4}\mathcal{I}$对称特征值决定。这种HOWSM具有手性铰链模式作为在散装的三维高阶拓扑结构的直接后果。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall
Topological nature of higher-order hinge states revealed by spin transport
由于高阶体-边界对应关系，在三维（3D）高阶拓扑绝缘体和拓扑半金属中预言了一维（1D）无带隙铰链态。然而，拓扑保护的铰链状态的属性仍然没有得到证明，到目前为止，因为它是无法通过传统的方法，如光谱实验和量子振荡。在这里，我们揭示了铰链状态的拓扑性质，在高阶拓扑半金属Cd 3As 2纳米片通过自旋电位测量。电流诱导自旋极化的结果表明，高阶铰链态的自旋-动量锁定与量子自旋Hall态的自旋-动量锁定相似，呈现螺旋特性.自旋极化的铰链态在室温下都是稳定的，并且可以非局域地扩散到大于5 μm的长距离，进一步表明它们的免疫性受到拓扑结构的保护。我们的工作加深了对高阶拓扑材料输运性质的理解，对未来的电子学和自旋电子学应用有价值。
2022-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Higher-order topological phase without crystalline symmetry
作为空间对称性保护的拓扑晶体绝缘体的后代，提出了各种具有无间隙角或铰链的高阶对称性保护拓扑相（HOSPT）。在这项工作中，我们解决了一类新的高阶拓扑状态，它不需要晶体对称性，而是依赖于子系统对称性的保护。我们提出了几个强相互作用的模型与无间隙铰链或角的基础上的“装饰铰链壁凝聚”的图片。铰链壁是$Z_2$顺磁体的缺陷位形，它被低暗SPT态修饰。这种独特的铰链壁装饰结构导致由无间隙铰链分隔的间隙表面。铰链模式的非平凡性质可以通过具有Wess-Zumino-Witten项的$1+1$ D共形场论来捕获。此外，通过将广义Lieb-Schultz-Mattis定理与HOSPT态的边界反常联系起来，我们建立了一个证明铰链不可应用性的不通过定理。这种普遍的对应关系产生了一个全面的标准，以确定HOSPT的存在下，一定的对称性，而不管微观哈密顿量。
2019-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Higher-Order Topological Insulators
三维拓扑（晶体）绝缘体是具有绝缘体，但导电表面状态的材料，其在拓扑上受到时间反转（或空间）对称性的保护。在这里，我们将三维拓扑绝缘体的概念扩展到没有带隙表面状态的系统，但表现出拓扑保护的无带隙铰链状态。它们的拓扑性质受到时空对称性的保护，其中我们提出了两种情况：（1）手征高阶拓扑绝缘体受到时间反演和四重旋转对称性的保护。它们的铰链状态是手性模式，体拓扑结构是$\mathbb{Z}_2$ -分类的。(2)受时间反转和镜像对称保护的螺旋高阶拓扑绝缘体。它们的铰链状态以Kramers对出现，并且本体拓扑是$\mathbb{Z}$分类的。我们提供了这两种情况下的拓扑不变量。此外，我们表明，SnTe以及表面改性的Bi $_2$ TeI，BiSe和BiTe是螺旋高阶拓扑绝缘体，并提出了一个现实的实验设置来检测铰链状态。
2018-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Robustness of Helical Hinge States of Weak Second-Order Topological Insulators
研究了三维弱二阶拓扑绝缘子（WSOTI）螺旋铰链态对无序的鲁棒性。纯WSOTI是由弱$\mathbb{Z}_2$一阶拓扑绝缘体通过表面能带反转得到的。WSOTI中的体态和表面态都是带隙的，带隙中的谷动量锁定螺旋铰链态受到表面谷陈数的拓扑保护。在弱无序的情况下，螺旋铰链态对无序是鲁棒的，而态的量子化电导由于谷间散射是脆弱的。随着无序度的增加，系统经历了一系列的量子相变：从WSOTI到弱一阶拓扑绝缘体，然后到扩散金属，最后到Anderson绝缘体。因此，我们的研究结果完全建立了WSOTI相作为一个真正的物质状态，并打开了一扇门的二阶valleytronics，允许一个控制谷自由度通过螺旋铰链状态。
2020-09-04 cond-mat.mes-hall
Anti-chiral edge states and hinge states based on the Haldane model
与手征边缘态不同，基于最近在光子晶体和电晶格系统中实验实现的修正的Halfton模型，从理论上提出了在相对边缘上同向传播的反手征边缘态。在这里，我们提出的二维系统中的反手征边缘态也可以实现基于原来的Haldom模型通过组合两个子系统具有相反的手征。最重要的是，通过将这些二维系统堆叠成三维系统，发现可以实现位于系统的两个对角铰链情况下的共传播反手性铰链态。有趣的是，反手性铰链状态的位置可以通过沿第三维的跳跃参数进行调谐。通过研究局部Chern数/层Chern数和对随机无序的传输，我们证实了所提出的反手征边缘态和铰链态是拓扑保护的，并且对无序是鲁棒的。我们提出的模型系统有望在光子晶体和电晶格系统中实现。
2021-08-08 cond-mat.mes-hall
Higher-order topological insulators protected by inversion and rotoinversion symmetries
我们证明了高阶拓扑绝缘体的存在性：{ \it i}）四重旋转反转不变的大块晶体，和{ \it ii}）反转对称系统，或没有额外的三重旋转对称。这些状态的物质的特征在于由一个非平凡的$\mathbb{Z}_2$拓扑不变，我们定义的填充带的对称混合Wannier函数的条款，并可以很容易地计算出从知识的晶体对称标签的散装能带结构。拓扑不变量决定了受保护的手征无间隙一维模式的存在或不存在，这些模式局限于常规有间隙表面之间的铰链处。
2018-08-16 cond-mat.mes-hall
Genus-protected higher-order topological phases
National Institute of Technology, Rourkela（鲁尔克拉国立理工学院）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；IFW Dresden（德累斯顿亥姆霍兹中心）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）
本文提出通过基本对称性和系统形状的全局拓扑（即 genus）保护高阶拓扑相，无需晶格对称性，边界态受基本局部对称性保护。
2026-05-07 cond-mat.mes-hall
Magnetic second-order topological insulators and semimetals
我们提出了磁性二阶拓扑绝缘体（SOTI）。首先，我们研究一个三维模型。指出了拓扑铰链绝缘体除了铰链态外，实际上还具有沿[001]方向的表面态.我们间隙这些表面状态通过引入磁化，获得一个SOTI只有铰链状态。体拓扑数是由四重旋转和反转对称的组合对称性保护的$Z_2$指数。接下来我们研究二维磁性SOTI，其中角状态在磁化的存在下也是鲁棒的。最后，我们构建了一个磁性二阶拓扑半金属分层的二维磁性SOTI，铰链弧状态是强大的存在下的磁化。
2018-02-10 cond-mat.mes-hall
Evidence of Higher Order Topology in Multilayer WTe$_2$ from Josephson Coupling through Anisotropic Hinge States
非中心对称的Td-WTe $_2$，以前被称为II型Weyl半金属，预计具有更高阶的拓扑相与拓扑保护，螺旋一维（1D）铰链状态时，他们几乎没有分离的Weyl点被湮灭。然而，这些铰链状态的检测是困难的存在下的半金属行为的散装。本文通过分析超导磁场对Nb-WTe $_2$ -Nb邻近约瑟夫森结中铰链态的干扰，在空间上分辨出了铰链态。沿着WTe $_2$晶体的a轴的约瑟夫森电流，而不是沿着b轴，在结的边缘处显示出急剧的增强;增强的约瑟夫森电流的量与单个1D导电沟道的上限相当。我们的实验观测提供了WTe $_2$中的高阶拓扑相及其相应的各向异性拓扑铰链态的证据，与理论计算符合得很好.我们的工作为超导异质结构中拓扑半金属的铰链输运研究铺平了道路，包括它们的拓扑超导性。
2019-09-06 cond-mat.mes-hall
Demonstration of acoustic high-order Stiefel-Whitney semimetal in bilayer graphene sonic crystals
本文利用投影对称性构建了同时具备第一和第二Stiefel-Whitney拓扑荷的声学高阶半金属，其仅由一类拓扑不变量保护两种体-边缘对应关系，并在双层石墨烯声子晶体中实验验证了同频嵌入的高质量表面态与铰链态。
2023-04-25 cond-mat.mes-hall
Appearance of hinge states in second-order topological insulators via the cutting procedure
近年来，二阶拓扑绝缘体作为一类新的拓扑绝缘体被提出。二阶拓扑绝缘体是一种具有带隙结构的材料，但在两个表面的相交处具有拓扑保护的无隙状态。这些无间隙状态被称为铰链状态。本文给出了当$\mathbb{Z}_{4}$拓扑指数$μ_{1}$为$μ_{1}=2$时，任何具有反演对称性和带隙面的A类绝缘体都具有铰链态的一般性证明.我们考虑一个三维绝缘体，其边界条件沿两个方向的变化，通过改变跨越边界的跳跃幅度。通过沿两个方向连续改变边界条件，研究了无带隙态的行为，揭示了无带隙态的行为是由$\mathbb{Z}_{4}$强拓扑指数决定的.从这个讨论中，我们表明，无隙态不可避免地出现在铰链的三维绝缘体与带隙表面的强拓扑指数为$\mathbb{Z}_{4}=2$和弱拓扑指数为$ν_{1}=ν_{2}=ν_{3}=0$。
2020-03-30 cond-mat.mes-hall
Higher-Order Topological Systems and Their Sub-Symmetry-Protected Topology
Hanyang University（汉阳大学）；Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau（莱茵兰-普法尔茨技术大学凯泽斯劳滕-兰道）
研究通过子对称保护扰动揭示高阶拓扑系统中角态和边缘态的拓扑特性，展示其在不同扰动下的演化与保护机制。
2025-12-19 cond-mat.mes-hall
Higher-order topological semimetal in acoustic crystals
高阶拓扑绝缘体的概念赋予了材料超过一阶的拓扑状态。特别地，三维（3D）高阶拓扑绝缘体可以具有拓扑保护的1D铰链状态（称为二阶拓扑绝缘体）或0D角状态（称为三阶拓扑绝缘体）。类似地，如果3D高阶拓扑半金属在1D铰链上承载状态，则可以设想3D高阶拓扑半金属。在这里，我们报告了在3D打印的声学晶体中实现二阶拓扑Weyl半金属，其具有3D动量空间中的Weyl点，表面上的2D费米弧态和铰链上的1D无隙态。像弧面状态一样，铰链状态也连接外尔点的投影。我们的实验结果证明了高阶拓扑半金属的存在，这可能为创新的声学器件铺平道路。
2021-02-15 cond-mat.mes-hall
Möbius Insulator and Higher-Order Topology in MnBi$_{2n}$Te$_{3n+1}$
我们提出MnBi $_{2n}$ Te $_{3n+1}$作为一个磁可调平台，实现各种安全保护的高阶拓扑结构。其倾斜的反铁磁相可以容纳具有莫比乌斯扭曲的奇异拓扑表面状态，这些状态受到非对称对称性的保护。此外，承载莫比乌斯费米子的相对表面通过一维手征铰链模式连接，这提供了高阶拓扑莫比乌斯绝缘体的第一个材料候选者。我们揭示了一个一般的机制，可行地诱导这种奇异的物理通过施加一个小的面内磁场的反铁磁拓扑绝缘相的MnBi $_{2n}$ Te $_{3n+1}$，以及其他建议的轴子绝缘体。对于其他的磁性配置，两类反转保护的高阶拓扑相是普遍存在的，在这个系统中，这都表现出带隙表面和无隙手征铰链模式。我们系统地讨论了它们的分类，微观机制和实验签名。值得注意的是，不同的手性铰链模式配置之间的磁场诱导的过渡提供了一个有效的“拓扑磁开关”。
2019-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Higher-order Topological States in Chiral Split Magnons of Honeycomb Altermagnets
Sun Yat-Sen University（中山大学）
研究在蜂窝交替磁体中探索高阶拓扑磁子，通过反铁磁层间耦合揭示各向异性表面态和边缘模式，推动磁子量子计算的能效集成架构。
2026-01-25 cond-mat.mes-hall
STM observation of the hinge-states of bismuth nanocrystals
本研究通过STM观察铋纳米晶体，证实其为二阶拓扑绝缘体，并发现铰链态普遍存在于晶面交线处，提出其源于跨纳米晶面的隧穿耦合。
2023-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Antiunitary symmetry protected higher order topological phases
高阶拓扑（HOT）相位特征是余维$d_c>1$的边界（如角和铰链）模式。在这里，我们确定了一个\emph{antiunitary}运营商，确保了二维热绝缘体的光谱对称性和存在的角落局域态（$d_c=2$）在精确的零能量。这样的反幺正对称性使我们能够构建一个广义的HOT绝缘体，即使在存在\emph{weak}异常霍尔绝缘体和自旋轨道密度波有序的情况下，该绝缘体仍能保持角模，其特征在于量子化的四极矩$Q_{xy}=0.5$。对于时间反演对称性破缺的HOT $p+id$超导体也可以得出类似的结论，角定域的Majorana零模即使在弱塞曼耦合和$s$波配对的存在下仍然存在。这种HOT绝缘体也可以作为三维二阶外尔半金属的构建块，支持一维铰链模式。
2020-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Chiral Hinge Magnons in Second-Order Topological Magnon Insulators
当相互作用的自旋处于凝聚态铁磁序时，它们的基态波函数在拓扑上是平凡的。尽管如此，在二维空间中，铁磁态可以支持具有非平凡拓扑结构的自旋激发，这是一种被称为拓扑磁振子绝缘体（TMI）的奇异态。在这里，我们从理论上揭示和数值上证实了一种新的铁磁状态在三维称为二阶TMI，其标志是在其铰链，在小平面相交的激发。由于铁磁性自然伴随着时间反演对称性的破坏，铰链磁振子是手征的，因此不可能发生反向散射。因此，他们描绘出一个三维路径的样品不受缺陷阻碍，并在拓扑上保护的光谱间隙。他们是非常强大的对无序，同时高度可调的原子级工程的样品终止。我们的研究结果使磁振子与高阶拓扑结构的工具，一个有前途的路线相结合的低能量信息传输焦耳加热与三维垂直集成。
2020-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Coexisting topological hinges and 1D Rashba states in Bi$_{0.97}$Sb$_{0.03}$ revealed by the Josephson effect
MESA+ Institute, University of Twente（特温特大学 MESA+ 研究所）；Van der Waals–Zeeman Institute, IoP, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学 IoP 范德瓦尔斯-塞曼研究所）
通过约瑟夫森效应研究发现Bi$_{0.97}$Sb$_{0.03}$中存在拓扑棱边态和1D Rashba态，揭示其作为SOTI平台的特性。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Antiferromagnetic Dirac Semimetals in Two Dimensions
寻找类似于石墨烯的受保护的二维狄拉克半金属对于基础和实际兴趣都是重要的。二维狄拉克锥是由晶体对称性和磁序保护可能会破坏他们的鲁棒性。在这里，我们提出了一个一般的框架来分类具有时间反演和反转对称性的自旋轨道耦合系统中的稳定的二维狄拉克半金属，并显示了稳定的狄拉克点的存在，在二维反铁磁半金属。与三维Dirac半金属的两类不同，二维Dirac半金属的时间反演对称性和反演对称性是一类与非对称空间群对称性密切相关的单一对称性。我们进一步提供了一个具体的模型，在反铁磁半金属，它支持Dirac保护的二维狄拉克点。这种系统的对称性破缺导致了二维手征拓扑态，如量子反常霍尔绝缘体和手征拓扑超导相。
2017-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Higher-order topological insulators and superconductors protected by inversion symmetry
我们研究拓扑晶体绝缘体和超导体的表面态的反转对称性保护。这些属于“高阶”拓扑绝缘体和超导体的范畴，它们具有沿着一维曲线（铰链）传播或局限于表面上的某些点（角）的表面状态。我们表明，高阶拓扑绝缘体和超导体的表面状态可以被认为是全球不可移动的拓扑缺陷，并提供了一个完整的分类，这些反相保护相在任何空间维度的10个对称类的层建设的手段。此外，我们讨论了这种状态的可能的物理实现与时间反演不变的拓扑绝缘体（类AII）在三维或时间反演不变的拓扑超导体（类DIII）在两个或三个维度。前者可用于构建三维二阶拓扑绝缘体，其表现出沿相对边缘传播的一维手征或螺旋模式，而后者能够构建三维三阶或二维二阶拓扑超导体，其承载马约拉纳零模式定位于两个对角。通过反转保护，这样的状态不被钉扎到特定的一对边缘或角，从而提供了通过施加反转对称扰动（诸如磁场）来控制它们的位置的可能性。
2018-05-29 cond-mat.mes-hall
Second-order Dirac superconductors and magnetic field induced Majorana hinge modes
我们确定了三维高阶超导体的特点是共存的一维马约拉纳铰链状态和无隙表面状态。我们展示了如何从具有两个轨道的自旋四极半金属模型开始，并添加一个s波超导配对项，可以得到这样的超导体。通过考虑所有可能的满足Fermi-Dirac统计的s波对，我们得到了六种不同的超导模型。我们发现，对于这些模型的铰链马约拉纳状态的平带与表面状态共存，这些模型有一个非零的四极拓扑不变量。其他两个模型，在塞曼项的存在下，表现出螺旋和色散铰链状态本地化仅在两个四个铰链。我们发现，这些国家的保护旋转和镜像对称性的组合，以及对角展示铰链状态开关改变塞曼项的符号。此外，我们表明，这些国家可以本地化到一个单一的铰链与适当的扰动。剩下的两个模型保留了无间隙的体积和表面状态，光谱掩盖任何可能的铰链状态。
2019-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
Surfaces of Axion Insulators
轴子绝缘体是磁性拓扑绝缘体，其中非平凡的$\mathbb{Z}_2$指数由反转对称性而不是时间反演对称性保护。轴子绝缘体的自然间隙表面产生半量子化的表面反常霍尔电导率（AHC），但表面AHC的符号不能从拓扑参数确定。本文研究了轴子绝缘体表面的拓扑现象。为了明确，我们构建了一个最小的紧束缚模型的烧绿石晶格和调查的全进全出（AIAO）和铁磁（FM）的自旋配置。我们还实现了最近提出的方法直接计算表面AHC，这使我们能够探索如何表面终止和磁有序之间的相互作用确定的半量化表面AHC的符号。在AIAO订购的情况下，我们表明，它是可能的，以构建一个拓扑状态，没有保护的金属状态的边界上的任何尺寸（表面，铰链，或角落），虽然手性铰链模式发生许多表面配置。在FM的情况下，由外部场的磁化旋转提供了一个很有前途的手征铰链模式，这也可以出现在表面台阶或散装域壁出现在表面上的控制手段。
2018-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Higher-order Topological Phases of Magnons in van der Waals Honeycomb Ferromagnets
我们从理论上提出了一种二阶拓扑磁振子绝缘体，它是由具有反铁磁层间耦合的范德华蜂窝铁磁体堆叠而成。该系统具有Z $_{2}$拓扑相，并受到伪时间反演对称性（PTRS）的保护。易平面各向异性项破坏PTRS并破坏拓扑相位。然而，它尊重磁二重旋转对称性，这保护了双层中的角模和沿堆叠方向的铰链模的二阶拓扑相位。此外，引入的交错层间耦合建立Z $_{2}$ $\times$ Z拓扑结构，产生携带非零陈数的带隙拓扑表面模式。因此，手征铰链模式沿着长方体几何形状中的水平铰链传播，并且对紊乱是鲁棒的。我们的工作将范德华平台中的高阶拓扑和磁振子联系起来，并可用于构造拓扑磁振子器件。
2022-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Purely rotational symmetry-protected topological crystalline insulator $α$-Bi4Br4
最近的理论进展提出了一类新的拓扑晶体绝缘体（TCI）相保护的旋转对称性。不同于拓扑绝缘体（TI），旋转对称保护的TCI具有独特的拓扑保护边界模式：首先，旋转对称保护的表面具有非固定的Dirac表面态，其Dirac点位于一般k点上.其次，由于高阶体边界对应，3D TCI也支持1D螺旋边缘状态。尽管具有独特的拓扑电子性质，但迄今为止，纯旋转的自旋保护的TCI在实际材料中仍然难以捉摸。使用第一性原理能带计算和理论建模，我们确定范德华材料$α$ -Bi 4 Br 4作为TCI纯粹受旋转对称性保护。我们证明了Bi 4 Br 4的（010）表面呈现出一对由二重旋转轴保护的非钉扎拓扑Dirac费米子。这些非钉扎狄拉克费米子显示出一种非常有利于自旋输运的奇异自旋织构和一种由Lifshitz跃迁引起的范霍夫奇异性组成的能带结构。我们还确定了一维拓扑铰链状态沿边缘的$α$ -Bi 4 Br 4棒。我们进一步讨论了如何建议的拓扑电子性质在$α$ -Bi 4 Br 4可以观察到各种实验技术。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic-Field Tunable Möbius and Higher-Order Topological Insulators in Three-Dimensional Layered Octagonal Quasicrystals
该研究构建堆叠 Ammann-Beenker 准晶模型，证明磁场可在三维八次准晶中诱导并切换 Möbius 绝缘体及多种高阶拓扑相。
2025-07-23 cond-mat.mes-hall
Strongly Gapped Topological Surface States on Protected Surfaces of Antiferromagnetic MnBi$_4$Te$_7$ and MnBi$_6$Te$_{10}$
对支持量子反常霍尔效应（QAHE）的材料的研究最近集中在包括MnBi $_2$ Te $_4$或由MnBi $_2$ Te $_4$和Bi $_2$ Te $_3$构成的异质结构的本征磁性拓扑绝缘体（MTI）上。虽然MnBi $_2$ Te $_4$本身是一种MTI，但最近的ARPES实验表明，这种材料的表面状态缺乏磁致时间反转对称性破缺（TRSB）所预期的质量间隙，这种质量间隙的缺乏可能是由于表面磁无序。在这里，利用小光斑ARPES扫描整个表面的MnBi $_4$ Te $_7$和MnBi $_6$ Te $_{10}$，我们表明存在大的质量间隙当MnBi $_2$ Te $_4$表面被埋在一层Bi $_2$ Te $_3$下面时，这两种材料上的磁场强度（~ 100 meV量级）明显地保护磁序，但当MnBi $_2$ Te $_4$表面暴露在表面处或埋在两个Bi $_2$ Te $_3$层下方时，则不会。这使得MnBi $_4$ Te $_7$和MnBi $_6$ Te $_{10}$都是支持QAHE的优秀候选物，特别是如果可以在表面处用单个连续Bi $_2$ Te $_3$层制造体器件。
2019-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nodal Line Topological Superfluid and Multiply Protected Majorana Fermi Arc in a Three-Dimensional Time-Reversal-Invariant Superfluid Model
理论上研究了一种时间反演不变的三维超流体模型，该模型是通过在$z$方向上叠加具有层内自旋轨道耦合和不同层相反的塞曼能量分裂的全同双层模型来实现的，该模型是最近提出的一种二维时间反演不变的拓扑超流体模型.我们发现，该模型显示了两种拓扑非平凡的阶段：无间隙的阶段与节线对手征对称性保护和有间隙的阶段，这两个支持时间反演不变的马约拉纳费米弧（MFA）的$yz$和$xz$侧表面。这些MFA遵守时间反演和粒子-空穴对称性，并受到镜像子空间中的缠绕数和二维DIII类拓扑超流体的$Z_2$数的拓扑保护，这与非零Chern数保护的时间反演破缺Weyl超流体的MFA不同.这个重要的观察意味着我们模型中的MFA代表了一种以前没有探索过的新型拓扑状态。该模型中的塞曼场组态与反铁磁拓扑绝缘体MnBi $_2$ Te $_4$有关，从而为进一步研究实际反铁磁拓扑绝缘体中的超导效应提供了理论依据.
2021-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Efficient Topological Materials Discovery Using Symmetry Indicators
虽然空间对称性的丰富性导致了可能的拓扑晶体（TC）相的电子的库存迅速扩大，物理实现一直缓慢实现，由于在现实的计算中确定能带拓扑结构的实际困难。在这里，我们将最近建立的理论的对称性指标的带拓扑结构的第一原理能带结构计算，并测试它的数据库先前合成的晶体。该算法可以有效地挖掘拓扑材料和预测拓扑性质，如保护表面状态。在将我们的算法应用于230个空间群中的8个时，我们已经发现了许多表现出多种拓扑现象的候选材料，这些材料在一次扫描中同时被捕获。该列表包括最近提出的TC绝缘体的类别，没有以前的材料实现以及其他拓扑阶段，包括：（i）螺旋保护的3D TC绝缘体，\b{eta} -MoTe 2，除了1D螺旋“铰链”状态外，具有带隙表面;（ii）旋转保护的TC绝缘体BiBr，具有共存的表面狄拉克锥和铰链状态;（iii）非中心对称的Z2拓扑绝缘体，使用公认的宇称标准AgXO无法检测（X=Na，K，Rb）;（iv）狄拉克半金属MgBi 2 O 6;（v）狄拉克半金属AgF 2;以及（vi）在费米能附近具有三重简并带交叉的金属AuLiMgSn。我们的工作展示了最近对能带结构基本原理的理论见解如何有助于发现新拓扑材料的实际目标。
2018-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coupled-wire construction of static and Floquet second-order topological insulators
二阶拓扑绝缘体（SOTI）在其铰链或拐角处表现出受保护的无隙边界态。在本文中，我们提出了一种通用的方法来构建SOTI的静态和Floquet系统耦合一维拓扑绝缘体线沿第二维通过二聚跳跃振幅。这样的SOTI的哈密顿承认一个克罗内克和结构，使得它有可能获得其功能，通过分析两个组成一维晶格哈密顿定义分别在两个正交的维度。由此产生的拓扑角态不依赖于任何微妙的空间对称性，但仅由系统的手征对称性保护。我们进一步利用我们的想法来构造Floquet SOTI，其拓扑角态的数量是任意可调的通过改变系统的跳跃幅度。最后，我们提出了检测拓扑不变量的静态和Floquet SOTI构建我们的方法在实验中通过测量波包的平均手征位移。
2019-02-13 cond-mat.mes-hall
Symmetry breaking induced magnon-magnon coupling in synthetic antiferromagnets
本文提出了一种适用于人工合成反铁磁体微波吸收光谱的一般理论。通常情况下，SAF的两个铁磁子层的不均匀性或不同的厚度导致本征对称性破缺，而直流磁场的面外分量导致非本征对称性破缺。SAF的对称性破缺排除了具有相反奇偶性的纯同相和异相谐振模式之间的原始的受保护交叉。或者，新的频率分支成为杂交的原始裸模的破缺诱导的磁振子-磁振子耦合，这导致在铁磁共振频率的间接差距。此外，间隙宽度的依赖关系的对称性破缺的程度为几个典型的情况下，并与现有的实验进行了比较。我们的理论提供了一个简单的，但物理的理解丰富的结构的铁磁共振谱的非对称SAF。
2020-11-03 cond-mat.mes-hall
Topological surface altermagnets in SSH-stacked magnetic layers
Hubei University（湖北大学）；Chongqing University（重庆大学）
该研究提出以SSH图案堆叠磁性层构建拓扑表面反常磁体，其体相为受PT对称保护的反铁磁体，边界破缺会产生拓扑保护的表面反常磁态，可通过垂直电场检测，为相关研究提供了新平台。
2026-08-10 cond-mat.mes-hall
Out of equilibrium chiral higher order topological insulator on a $π$-flux square lattice
体拓扑的一个标志是存在强边界局域态。例如，传统的$d$维度拓扑系统具有$d{-}1$维度表面模式，其受到非空间对称性的保护。最近，这个想法已被扩展到高阶拓扑相位与边界模式，本地化在较低的维度，如在角落或在一维铰链的系统。在这项工作中，我们证明了一个高阶拓扑相可以在非平衡态时，时间无关的模型不具有任何对称性保护的拓扑状态的工程。高阶拓扑结构由新兴的手征对称性保护，该对称性是通过Floquet驱动产生的。使用精确的数值方法和一个有效的高频哈密顿量从布里渊-维格纳微扰理论，我们验证了新兴的拓扑相位上的$π$通量正方形晶格。我们发现，在我们的模型中的本地化角模是强大的对手征对称性保持扰动，可以被归类为“外来”高阶拓扑相位。最后，我们确定了一个二维拓扑不变量从相应的子格对称一维模型的缠绕数。后一种模型属于拓扑物质十重对称分类的AIII类。
2020-11-03 cond-mat.mes-hall
Gigahertz frequency antiferromagnetic resonance and strong magnon-magnon coupling in the layered crystal CrCl3
我们报告宽带微波吸收光谱的层状反铁磁体CrCl 3。我们观察到一个丰富的结构所产生的准二维反铁磁动力学的共振。由于这种材料中的弱层间磁耦合，我们能够观察到在GHz频率范围内的反铁磁共振的光学和声学分支以及它们之间的受保护的交叉。通过旋转对称性破缺，我们进一步证明了在两个共振模之间可以诱导出强的磁振子-磁振子耦合，并具有大的可调带隙。
2019-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry representation approach to topological invariants in $C_{2z}T$-symmetric systems
我们研究了对称表示的同伦分类，以描述由双重旋转$C_{2z}$和时间反演$T$对称性的组合操作保护的体拓扑不变量。我们定义拓扑不变量的障碍，有光滑的布洛赫波函数兼容的动量无关的对称表示。当布洛赫波函数要求光滑时，对称表示中包含了能带拓扑的信息。这意味着对称算子的酉矩阵表示的$d$维同伦类对应于$d$维拓扑不变量。在这里，我们证明了第二个Stiefel-Whitney数，一个二维拓扑不变量的保护$C_{2z}T$，是同伦不变量的特点，第二同伦类的矩阵表示的$C_{2z}T$。作为结果的应用，我们证明了C。Fang和L. Fu在Phys.Rev.B91，161105（R）（2015）中描述的，我们称之为3D强Stiefel Whitney绝缘体，与量子化的磁电极化率相同。与量子化的磁电极化率相关联的体边界对应表明，3D强Stiefel-Whitney绝缘体具有手征铰链态以及2D无质量表面狄拉克费米子。这表明三维强Stiefel Whitney绝缘体同时具有一阶和二阶拓扑绝缘体的特征，这与最近对受二阶对称性保护的高阶拓扑绝缘体的分类是一致的.
2019-06-11 cond-mat.mes-hall
Magnetic wallpaper Dirac fermions and topological magnetic Dirac insulators
提出由磁性壁纸群保护、具有四重简并表面狄拉克费米子的拓扑磁性狄拉克绝缘体，并给出候选材料与通用搜索方案。
2023-04-26 cond-mat.mes-hall
Green's Function Approach to Interacting Higher-order Topological Insulators
Bloch波函数在非相互作用系统的拓扑相诊断中起着至关重要的作用。然而，布洛赫波不再适用于有限库仑相互作用的存在下，需要替代的方法来确定的拓扑指数。在本文中，我们专注于三维高阶拓扑绝缘体的$C_4T$对称性的保护，并表明，拓扑指数可以计算通过逆格林函数在零频率的本征态。如果有一个额外的$S_4$旋转反转对称，拓扑指数$P_3$可以确定的特征值$S_4$在高对称动量，类似于Fu-Kane宇称准则。我们使用多体精确对角化在高阶拓扑绝缘体相互作用，验证了这种方法。我们还讨论了这种高阶拓扑相在具有$C_4T$保持磁序的四元晶格结构中的实现。最后，我们讨论了必要的铰链状态出现的边界条件，并表明，这些铰链状态存在，即使当边界是光滑的，没有尖锐的铰链。
2022-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dislocation as a bulk probe of higher-order topological insulators
拓扑材料是现代凝聚态物理研究的中心，它以其坚固的金属边缘或表面态为拓扑不变量，表征了体材料中的电子能带结构。高阶拓扑（HOT）状态扩展了这种通常的体边界对应关系，因此它们拥有位于低维边界（如角和铰链）的模式。在这里，我们从理论上证明，位错，晶体材料中无处不在的缺陷，可以探测高阶拓扑结构，最近在各种平台上实现。我们发现，HOT绝缘体响应位错通过对称性保护的有限能量的间隙电子模式，定位在缺陷的核心，这源于HOT质量畴壁的取向和伯格斯矢量的位错之间的相互作用。因此，只有当Burgers矢量指向低维无间隙边界时，这些模式才变得无间隙。我们的研究结果是相应的系统探测的扩展体边界对应在广泛的HOT晶体，光子和声子或机械超材料通过体拓扑晶格缺陷。
2021-08-04 cond-mat.mes-hall
Higher-order Dirac Semimetal in a Photonic Crystal
近年来，高阶拓扑的发现极大地丰富了拓扑材料的分类。理论和实验研究已经揭示了各种高阶拓扑绝缘体，它们表现出拓扑保护的角或铰链状态。最近，高阶拓扑被引入拓扑半金属。到目前为止，高阶拓扑半金属的实际模型和实验验证仍然非常有限。在这里，我们设计并演示了一个三维光子晶体，实现了高阶狄拉克半金属相。计算结果表明，所设计的三维光子晶体中存在两个四重Dirac点，其动量空间投影在边的位置由高阶铰链态连接.高阶拓扑可以通过计算不同k_z值下的χ（6）拓扑不变量来刻画。在微波频率下的实验也提出了测量铰链状态色散。我们的工作证明了高阶狄拉克半金属相的物理实现，并为探索三维光子系统中的高阶拓扑半金属相铺平了道路。
2022-05-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Axion Topology in Photonic Crystal Domain Walls
本文提出在回旋三维外尔光子晶体中通过超胞调制和畴壁相位阻碍诱导轴子带拓扑，实现受保护的单向轴子手性棱态，并展示利用小外部磁偏置实现拓扑光子开关的可行方法。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Euler Obstructed Cooper Pairing: Nodal Superconductivity and Hinge Majorana Zero Modes
自从库珀配对的建议[物理学评论快报。120，067003（2018）]，相当多的研究工作致力于研究由3D系统中费米表面处的非平凡正常态带拓扑约束（或阻碍）的库珀配对序参量。在当前的工作中，我们通过提出3D系统中的欧拉阻碍库珀配对来推广陈省身状态之间的拓扑阻碍配对（例如单极库珀配对）。欧拉阻碍库珀配对广泛存在于两个费米面之间，具有非零欧拉数表征的非平凡带拓扑;这样的费米面可以存在于3D PT保护的无自旋狄拉克/非线性半金属中，自旋轨道耦合可以忽略不计，其中PT是时空反演对称。一个欧拉阻塞的配对通道必须在与配对相关的费米面上有配对节点，而配对节点的总缠绕数由费米面上的欧拉数之和或之差决定。特别地，我们发现当正常态是时间反演不变的，配对是弱的，一个占主导地位的欧拉阻塞配对通道与零总动量导致节点超导。如果费米面分裂很小，则所得的节超导体具有铰链马约拉纳零模。的可能的主导地位的欧拉阻塞配对通道附近的超导过渡和铰链马约拉纳零模式对无序的鲁棒性明确证明使用有效的或紧束缚模型。我们的工作提出了第一类高阶节点超导起源于拓扑阻碍库珀配对。
2022-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Higher-Order Topology in Bismuth
拓扑学的数学领域已经成为描述晶体固体低能电子结构的框架。体绝缘三维拓扑晶体的典型特征是导电的二维表面态。这构成拓扑体边界对应。在这里，我们建立了铋的电子结构，一个元素一贯被描述为散装拓扑平凡，实际上是拓扑的，并遵循一个广义的散装边界对应的高阶：而不是表面的晶体，但其铰链主机拓扑保护的导电模式。这些铰链模式的保护本地化的时间反演对称性，并在全球范围内的三重旋转对称性和反演对称性的铋晶体。我们从理论上和实验上支持我们的主张。我们的理论分析是基于对称性参数，拓扑指数，第一性原理计算，以及最近引入的拓扑量子化学框架。我们提供了两个互补的实验技术的支持证据。利用扫描隧道光谱，我们探测了位于晶体表面台阶边缘的一维态的旋转对称性的独特特征。利用约瑟夫森干涉法，我们证明了它们对电子输运的普遍拓扑贡献。我们的工作建立铋作为一个高阶拓扑绝缘体。
2019-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong and weak second-order topological insulators with hexagonal symmetry and $\mathbb{Z}_3$ index
我们提出了二阶拓扑绝缘体（SOTI），其晶格结构在三维和二维中具有六角对称性$C_{6}$。我们从一个三维弱拓扑绝缘体开始，它构造在堆叠的三角晶格上，只有侧拓扑表面态。然后，我们引入了一个额外的质量项，间隙的侧表面状态，但保留铰链状态。所得到的系统是一个三维的SOTI。体拓扑量子数被证明是由反转时间反演对称性$IT$和旋转反转对称性$C_{6}I$保护的$\mathbb{Z}_{3}$指数。我们得到三个阶段，平凡，强和弱SOTI阶段。我们认为这两种类型的SOTI的起源。六棱柱是尊重这些对称性的典型结构，其中六个拓扑铰链状态出现在侧面。构建块是二维的六边形，其中拓扑角状态出现在SOTI相的六个角处。当层间跳跃相互作用较强和较弱时，分别得到强和弱的SOTI。它们的特点是铰链状态的出现，连接到或脱离散装带。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Model Hamiltonian for Altermagnetic Topological Insulators
Universidad del Norte（北大学）；Departamento de Física y Geociencias, Universidad del Norte（北大学物理与地球科学系）；Departamento de Matemáticas y Estadística, Universidad del Norte（北大学数学与统计系）
本研究提出了一种交替磁性拓扑绝缘体的哈密顿量模型，通过结合旋转对称性和时间反演对称性，揭示了自旋陈数在拓扑相变中的作用，并为无净磁化的自旋电子拓扑系统提供了理论框架。
2025-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional topological superconductivity with antiferromagnetic insulators
二维拓扑超导电性由于束缚于涡旋并沿边缘传播的Majorana模的出现而引起了人们极大的兴趣。然而，由于它在天然化合物中很少出现，实验实现依赖于一个微妙的人工工程，涉及螺旋状态的材料，磁场和传统的超导体。在这里，我们介绍了另一种途径，使用一类三维反铁磁体工程的二维拓扑超导体。我们的方案利用了在拓扑平凡的反铁磁体和常规超导体之间的界面处出现的孤子态，当它们的光谱被内禀自旋-轨道耦合带隙时，它们实现了拓扑超导相。我们表明，这些界面状态不需要微调，但保护渐近边界条件。
2018-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Antiferromagnetic Topological Nodal Line Semimetals
本文研究了具有磁有序和强自旋轨道相互作用的三维节线半金属。提出了两类不同的磁非线性同步模型。第一类是带反转NLSM，其中偶然线节点由带反转引起，并由滑移镜像平面和时间反转和反转对称性组合局部保护。这可以看作是二维反铁磁狄拉克半金属的平凡堆叠。第二类是基本非线性对称模型，其中节点特征由特定的磁对称群填充。我们进一步提供了两个具体的紧束缚模型的磁性NLSM属于这两个不同的类，分别。最后，我们简要讨论了可能的物质场所和实验的影响，这样的阶段。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological surfaces of domain wall-decorated antiferromagnetic topological insulator MnBi$_{2n}$Te$_{3n+1}$
反铁磁拓扑绝缘体具有受反幺正$S$对称性保护的拓扑间隙表面态，该对称性被不可避免的畴壁破坏。具有畴壁的反铁磁拓扑绝缘体在其拓扑表面上是否是无隙的和金属的仍有待阐明。我们发现，一个单一的非统计指标表征的磁有序畴壁装饰的反铁磁拓扑绝缘体，称为伊辛矩，确定拓扑表面间隙，它可以是零，即使当$S$对称性明显被打破。在热力学极限下，当磁涨落有界时，拓扑表面态趋于无隙。在这种情况下，表面转移矩阵的李雅普诺夫指数揭示了由于从正交对称类到手征正交对称类的交叉而导致的在零能量附近的表面离域转变。对表面态的光谱和输运测量将揭示过渡的临界行为，这反过来又与反铁磁畴壁的性质有关。
2022-01-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
