Experimental Realization of Acoustic Chern Insulator
拓扑绝缘体是一种新的物质状态，其拓扑相起源于对称性破缺。近年来，时间反演不变的拓扑绝缘体被证明适用于经典波系统，如声学系统，但受到赝自旋间或谷间背散射的限制。这个挑战可以通过打破时间反演对称性来有效地克服。在这里，我们报告了第一个实验实现的声学拓扑绝缘体与非零陈数，即，声学陈氏绝缘体（ACI），通过引入一个角动量偏置谐振器阵列与破洛伦兹互易性。利用高Q因数谐振来降低所需的旋转速度。实验结果表明，具有稳定均匀的准流体流偏置特性的ACI支持声在边界处的单向非互易传输，在拓扑上不受缺陷诱导散射的影响.我们的工作开辟了探索独特的可观察到的拓扑相位和开发实用的非互易声学设备的机会。
2018-01-24 cond-mat.mes-hall
$2^n$-root weak, Chern, and higher-order topological insulators, and $2^n$-root topological semimetals
最近，我们在[A。M. Marques等人，Phys. Rev. B 103，235425（2021）]的概念的$2^n$ -根拓扑结构，并将其应用到一维系统。这些模型需要对它们的哈密顿算子进行$n$平方运算，在每个级别插入不同的恒定能量下移，以便达到对应于已知拓扑绝缘体（TI）的解耦块，该已知拓扑绝缘体（TI）充当起始$2^n$ -根TI（$\sqrt[2^n]{\text{TI}}$）的拓扑特征的源。在这个过程中，出现了具有简并谱和带隙杂质态的$n$非拓扑剩余模型，它稀释了起始边缘态的拓扑保护成分。在这里，我们将这种方法推广到几个二维模型，通过寻找4根版本的晶格托管弱和高阶边界模式（拓扑和非拓扑）的陈省身绝缘体和拓扑半金属。我们进一步表明，一个初始模型与非厄米区的参数空间和复杂的能量谱仍然可以显示一个纯实谱的所有连续的平方版本，允许某些非厄米模型和厄米低根度对应之间的精确映射。对这些模型在人工格上的可能实现作了评述。
2021-10-13 cond-mat.mes-hall
Realization of quasicrystalline quadrupole topological insulators in electrical circuits
四极拓扑绝缘体是一类新的具有量子化四极矩的拓扑绝缘体，它支持被保护的无隙角态。报道了四极拓扑绝缘体在一系列人工材料如光子晶体、声学晶体和电路中的实验演示。在所有这些情况下，底层结构具有离散平移对称性，因此是周期性的。在这里，我们实验上实现了二维非晶准晶四极拓扑绝缘体，通过构建它们的电路，并观察到光谱和空间局域角模。在测量中，模式出现在拐角阻抗谱的拓扑边界共振。此外，我们证明了电路上的拐角模式的鲁棒性。我们的电路设计可以扩展到研究高维非周期结构中的拓扑相位。
2021-04-12 cond-mat.mes-hall
Realization of the Haldane Chern insulator in a moiré lattice
陈氏绝缘体表现出量子化的霍尔效应，而没有朗道能级。在1988年的一篇具有里程碑意义的论文中，Halfman证明了陈氏绝缘体可以通过蜂窝晶格中复杂的次近邻跳跃来实现。尽管它对拓扑物理学领域产生了深远的影响，并且最近在冷原子实验中得到了应用，但在固态材料中，Halfton模型仍然难以捉摸。在这里，我们报告的实验实现的一个Halenchern绝缘体在AB堆叠MoTe 2/WSe 2莫尔双层，形成一个蜂窝状莫尔晶格与两个子晶格居住在不同的层。我们证明了每个晶胞中填充两个电荷粒子的莫尔双层膜是一个具有可调电荷带隙的量子自旋霍尔（QSH）绝缘体。在小的面外磁场作用下，磁输运研究表明，该材料为陈氏绝缘体，其陈氏数c=1。结果定性捕获的广义Kane-Mele紧束缚哈密顿量。塞曼场将QSH绝缘体分成两个相对谷的半部分-一个具有正的莫尔带隙，另一个具有负的莫尔带隙。我们的研究突出了半导体莫尔材料在工程拓扑晶格哈密顿中的独特潜力。
2022-07-05 cond-mat.mes-hall
Trapped Fermi Gases in Rotating Optical Lattices: Realization and Detection of the Topological Hofstadter Insulator
考虑旋转光晶格中无相互作用的无自旋费米子气体，计算了在外部限制势中气体的密度分布。密度分布呈现出明显的平台，这对应于被称为霍夫斯塔德蝴蝶的单粒子光谱中的间隙。当费米能位于能隙内时，平台区是由绝缘行为引起的。我们讨论了在冷原子装置中实现Hofstadter绝缘体的必要条件，并展示了如何使用Stencheda公式从密度分布测量量子化霍尔电导。
2007-11-23 cond-mat.mes-hall
Experimental realization of two-dimensional weak topological insulators
报道了在具有宇称时间和手征对称性的无自旋Su-Schrieffer-Heeger电路中实现二维弱拓扑绝缘体（WTI）的实验结果.采用强和弱$\mathbb{Z}_2$拓扑指数解释了调制中心对称电路形变时，出现的一个Dirac半金属（DSM）相和四个WTI相的实验结果.在DSM阶段，发现狄拉克锥具有高度各向异性，没有固定在任何高对称点上，但可以在布里渊区内广泛移动，最终导致WTI之间的相变。此外，我们通过设计空间非均匀的节点连接，观察到了一对平带畴壁态。我们的工作提供了二维WTI的第一个实验证据，这大大推进了我们对拓扑绝缘体的强弱性质，平坦带的鲁棒性以及Dirac锥的巡游和各向异性特征的理解。
2022-02-16 cond-mat.mes-hall
Quantum transfer in high-root topological insulators
University of Aveiro（阿威罗大学）
研究高根拓扑绝缘体中量子态传输的多过程机制，揭示不同根模型和能隙间的传输时间关系，以及拓扑保护对传输保真度的影响。
2026-03-19 cond-mat.mes-hall
Systematic construction of square-root topological insulators and superconductors
本文提出了一种基于图论构造描述原哈密顿量$H_{\text{original}}$平方根的哈密顿量$H_{\text{root}}$的一般方案。在$H_{\text{original}}$的原图的剖分图上定义了平方根哈密尔顿算子，其中剖分图是在原图的每条链路上放置一个顶点而得到的.当$H_{\text{original}}$描述一个拓扑系统时，在$H_{\text{root}}$的能谱中会出现非零能量的隙内边缘态，这是$H_{\text{original}}$中零能量拓扑边缘态的固有性质.在这种情况下，$H_{\text{root}}$描述平方根拓扑绝缘体或超导体。典型的例子是Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型的平方根，Kitaev拓扑超导体模型和Haldinger模型。我们的方案也适用于非厄米拓扑系统，在那里我们研究了一个非互易非厄米SSH模型的例子。
2020-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Square-root higher-order topological insulator on a decorated honeycomb lattice
平方根拓扑绝缘体是最近提出的有趣的拓扑绝缘体，其中布洛赫波函数的拓扑非平凡性质继承自汉密尔顿量的平方。在本文中，我们提出高阶拓扑绝缘体也可以有它们的平方根后代，我们称之为平方根高阶拓扑绝缘体。在那里，间隙角态的出现是继承自具有高阶拓扑的平方哈密顿量。作为这样的系统的一个例子，我们研究紧束缚模型的装饰蜂窝晶格，其平方哈密顿量包括呼吸kagome晶格模型，一个著名的例子，高阶拓扑绝缘体。我们发现，在有限的能量，这与非平凡的体极化的间隙角态出现。我们进一步证明了角态的存在导致了特征的单粒子动力学，即初始态定域在角处，粒子即使在很长时间后仍停留在角处.这种特征动力学可以在实验上在光子晶体中检测到。
2022-03-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photonic realization of chiral hinge states in a Chern-insulator stack
本文提出基于Chern绝缘体叠层构建手性铰链模式的方法，利用非平庸四极子指数分析其存在，并通过光子晶体实验与全波仿真证实手性铰链态及其抗缺陷鲁棒性。
2024-06-15 cond-mat.mes-hall
Realization of second-order photonic square-root topological insulators
平方根高阶拓扑绝缘体（HOTI）是最近发现的一种新的拓扑相，具有继承自母体格点哈密顿量的有趣拓扑性质。与传统HOTI不同，平方根HOTI通常表现为两个成对的非零能量角态。在这项工作中，我们首次在实验上证明了光子学中的二阶平方根HOTI，从而揭示了这种独特的角态。具体的平台是激光写入的装饰蜂窝晶格（HCL），其平方哈密顿量表示底层HCL和呼吸Kagome晶格的直接和。位于不同的带隙的本地化的角状态观察到的特征相结构，在一个拓扑平凡的结构中的离散衍射形成鲜明对比。我们的工作为研究自旋为1/2和自旋为1的Dirac-Weyl费米子共存系统中的基本拓扑现象提供了一种方案，并可能为拓扑驱动的光子器件带来新的可能性.
2021-10-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
$q$th-root non-Hermitian Floquet topological insulators
物质的Floquet相由于其在非平衡态下特有的动力学和拓扑学性质而引起了人们的极大关注。在这项工作中，我们介绍了一种通用的方式采取任何整数$q$ th-根的演化运营商$U$，描述Floquet拓扑物质。我们进一步应用我们的$q$ th-根程序，以获得$2^n$ th-和$3^n$ th-根第一和第二阶非厄米特Floquet拓扑绝缘体（FTIs）。在那里，我们明确地证明了存在多个边缘和角落模式在分数准能量$\pm(0,1,...2^{n})π/2^{n}$和$\pm(0,1,...,3^{n})π/3^{n}$，其数量是高度可控的和捕获的拓扑不变量的父系统。值得注意的是，我们观察到非厄米诱导分数准能角模和非厄米趋肤效应与分数准能边缘态的共存。因此，我们的研究结果建立了一个框架，在Floquet开放系统中构建一类有趣的拓扑物质。
2022-08-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Realization of a three-dimensional quantum Hall effect in a Zeeman-induced second order topological insulator on a torus
我们提出了一种在三维空间中实现二阶拓扑绝缘体（SOTI）中的量子霍尔效应（QHE）的方法。它是由材料结构、塞曼效应和表面曲率的非平凡相互作用引起的。与传统的2D和3D-QHE相比，我们表明，3D-SOTI QHE不受所施加的磁场的轨道效应的影响，并且仅存在于塞曼项的存在下，例如通过磁性掺杂诱导。为了解释3D-SOTI QHE，我们分析了3D-SOTI的边界电荷，并建立了它对穿过环面孔的Aharonov-Bohm通量的普遍依赖性。利用边界电荷和霍尔电导之间的基本关系，我们证明了后者的普遍量子化，以及其对随机无序势和连续变形的环面的稳定性。
2022-12-18 cond-mat.mes-hall
Four-Dimensional Higher-Order Chern Insulator and Its Acoustic Realization
我们提出了一个系统，同时是一个四维（4D）陈氏绝缘体和高阶拓扑绝缘体（HOTI）的理论研究和实验实现。该体系同时存在（4-1）维手征拓扑超曲面模（THMs）和（4-2）维手征拓扑曲面模（TSM）。我们的研究表明，THMs是由第二陈数保护，和TSM是由两个第一陈数组成的拓扑不变量，每个属于一个陈绝缘子存在于子维的保护。在合成坐标固定的情况下，实空间中的三次谐波模和三次谐波模分别表现为拓扑边模和拓扑角模，并在二维声学晶格中进行了实验观察.这些TCM与量子化偏振无关，使它们从根本上区别于现有的例子。我们进一步表明，我们的4D拓扑系统提供了一种有效的方式来操纵的频率，位置和数量的TCM，这是非常可取的应用程序。
2020-10-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Experimental realization of a topological crystalline insulator in SnTe
拓扑绝缘体实现了物质的拓扑量子态，其中在边缘或表面处出现由时间反演对称性保护的不寻常的无隙金属态。他们的发现刺激了对受其他对称性保护的新拓扑状态的探索，最近的一个理论预测了“拓扑晶体绝缘体”（TCI）的存在，其中金属表面状态受到晶体镜像对称性的保护。然而，其实验验证尚未报道。在这里，我们展示了第一个和决定性的实验证据TCI相碲化锡（SnTe），这是最近预测的TCI。我们的角分辨光电子能谱显示出清晰的签名的金属狄拉克锥表面带与其狄拉克点稍微远离边缘的表面布里渊区在SnTe。另一方面，这种无隙表面状态是不存在的表亲材料碲化铅（PbTe），与理论预测。我们的研究结果建立了TCI相的存在，并开辟了新的途径奇异的拓扑现象。
2012-06-23 cond-mat.mes-hall
Realization of an acoustic third-order topological insulator
最近发现的高阶拓扑绝缘体（TI）开辟了新的可能性，在寻找新的拓扑材料和超材料。二阶TI已经在表现出拓扑“角状态”的二维（2D）系统以及具有一维（1D）拓扑“铰链状态”的三维（3D）系统中实现。三阶TI，其拓扑状态比体积低三个维度（因此必须是3D或更高），尚未报道。在这里，我们描述了实现三阶TI的各向异性的钻石晶格声学超材料。体声波带结构具有非平凡的拓扑结构，其特征在于量子化的Wannier中心。通过直接声学测量，我们观察到角状态在两个角的菱形结构，如预测的量子化Wannier中心。这项工作将拓扑角状态从2D扩展到3D，并可能在新型声学器件中找到应用。
2019-03-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Non-quantized square-root topological insulators: a realization in photonic Aharonov-Bohm cages
拓扑绝缘体是一种新的物质状态，其光谱带由量子化的拓扑不变量表征。这种独特的量子化非定域性质通常通过奇异的体现象和相应的鲁棒边界效应表现出来。在我们的工作中，我们报告了一种新型的拓扑绝缘体表现出非量子化的拓扑性质的光谱带，但与量子化，出现在相应的系统中的平方的哈密顿量。我们提供了一个彻底的理论分析，以及基于光子Aharonov-Bohm笼的实验演示，以突出这种新生态物质的体积和边界特性。
2018-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Realization of the Axion Insulator State in Quantum Anomalous Hall Sandwich Heterostructures
“磁电效应”是由材料中磁性和电性之间的耦合引起的。拓扑绝缘体（TI）的Z2不变量导致了这种现象的量子化版本，称为拓扑磁电（TME）效应。这种效应可以在一种称为“轴子绝缘体”的新拓扑相中实现，其表面状态都是带隙的，但内部仍然遵守时间反演对称性。我们证明了这样一个阶段，在量子反常霍尔（QAH）三明治异质结构，其中两个成分不同的磁性TI层分离的未掺杂的TI层使用电输运测量。相同样品的磁力显微图像揭示了在不同矫顽场下顶层和底层的顺序磁化反转，这是由于间隔物引起的弱层间交换耦合的结果。当磁化是反平行的，霍尔电阻和霍尔电导显示零平台，伴随着一个大的纵向电阻和消失的纵向电导，表示实现了轴子绝缘体状态。因此，我们的研究结果表明，从建立QAH状态不同的物质相的证据，并提供了一个有前途的平台，实现TME效应。
2018-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of bulk insulating property and carrier manipulation in reversible spin current regime of the ideal topological insulator TlBiSe2
三维拓扑绝缘体（TI）的表面具有自旋螺旋Dirac费米子的特征，为实现奇异现象提供了肥沃的土壤，并具有广泛的应用潜力。为了实现它们的大部分特殊性质，狄拉克点（DP）需要位于费米能附近，具有体绝缘性质，而在大多数已发现的TI中很难实现。最近发现，TlBiSe 2具有间隙内DP，其中表面狄拉克锥的上部和下部都被利用。然而，这种材料的表面输运性质的调查是有限的，由于缺乏散装绝缘特性。在这里，我们提出了第一个实现体绝缘性能通过调整组成的Tl 1-xBi 1 + xSe 2-d没有引入客体原子，可以带来新的性能变成现实。这一结果有望揭示表面上新的奇异拓扑现象。
2014-05-30 cond-mat.mes-hall
Exceptionally deficient topological square-root insulators
Department of Physics, Lancaster University（兰卡斯特大学物理系）
该研究提出通过晶格求和规则在非厄密itian拓扑平方根绝缘体中实现例外缺陷，揭示了动态特征并探讨了物理实现途径。
2025-08-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Hidden topology in flat-band topological insulators: Strong, weak and square-root topological states
本文研究受局部隐藏手性对称性保护的拓扑态，首次推导其拓扑不变量，并以 Creutz ladder 等模型证明该对称性可增强端模式保护，揭示了 diamond necklace chain 具有强、弱及平方根三种拓扑态，首次发现平方根拓扑绝缘体为其自身母体。
2025-04-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
A topological Dirac insulator in a quantum spin Hall phase (experimental realization of a 3D Topological Insulator)
当电子受到大的外部磁场时，传统的电荷量子霍尔效应\cite{Klitzing,Tsui}指示在样品体中产生电子激发间隙，但在边界处允许金属传导。最近的理论模型表明，某些大的自旋轨道相互作用的大块绝缘体也可以自然地支持极端量子极限下的导电拓扑边界态，这为研究零外部磁场中不寻常的量子霍尔现象提供了可能性。大块Bi{1-x}Sbx单晶被预测为一种被称为拓扑绝缘体的不寻常的霍尔相物质的主要候选者。拓扑绝缘体的标志是存在金属自旋织构表面态，其是表征量子自旋霍尔绝缘体的边缘态的高维类似物。在这里，使用入射光子能量调制角分辨光电子能谱，我们报告的直接观察大量狄拉克粒子在大部分的Bi 0.9Sb 0.1，定位在样品的边界处的Kramers点，并提供拓扑狄拉克绝缘体的无隙表面模式的全面映射。这些研究结果一起表明，所观察到的表面状态的边界上的散装绝缘体是一个实现了寻求异国情调的“拓扑金属”。他们还认为，这种材料在开发下一代量子计算设备方面具有潜在的应用，这些设备可能包含“类光”体载流子和拓扑保护的自旋纹理边缘表面电流。这项工作是一个详细的版本[Hsieh等人，NATURE 452，970（2008），{2007年11月提交}]。
2009-10-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Fractional Chern Insulators from the nth Root of Bandstructure
给出了分数阶陈氏绝缘体波函数的部分结构和有效场论。我们还分析了强耦合的格点规范理论，使我们能够可靠地映射到微观哈密顿部分子规范理论的扩展。我们表明，这种强耦合的扩展是有用的，因为一个特殊的层次结构的能量尺度分数量子霍尔物理。我们的程序说明使用Hofstadter模型，然后应用到玻色子在1/2填充和费米子在1/3填充最近研究的棋盘格点模型的数值。由于我们的构造提供了从微观模型到有效部分子描述的或多或少独特的映射，因此我们获得了与所观察到的分数陈氏绝缘体相同相位的波函数，而无需调整任何连续参数。
2011-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topolectrical-circuit realization of 4D hexadecapole insulator
最近，量子化偶极子极化理论被扩展到考虑电多极矩，从而导致了多极拓扑绝缘体（TI）的发现。具有鲁棒零维角态的二维（2D）四极和三维（3D）八极TI已经在各种经典系统中实现。然而，由于固有的3D限制，更高维的多极TI，如四维（4D）十六极TI，被认为是非常难以在真实空间中构建，虽然他们的一些性质已经通过合成维度进行了讨论。在这里，我们从理论上提出并实验证明了实现经典的模拟的4D十六极TI的电路的基础上，在完全真实的空间。本文给出了四维十六极电路的显式构造，其中节点的连接可以以任何所需的方式进行，不受局部性和维数的限制。通过直接电路模拟和阻抗测量，观察到了4D电路晶格中由量化的十六极矩保护的间隙角态，并证明了角态的鲁棒性。我们的工作为研究实空间中的高阶/高维拓扑物理提供了一条新的途径。
2020-01-22 cond-mat.mes-hall
Realization of a Z classified chiral-symmetric higher-order topological insulator in a coupling-inversion acoustic crystal
本研究在耦合反转声学晶体中实验实现了具有多极手性数4的高阶拓扑相，该相由长程耦合主导，保护每个角上的4个拓扑角模，为量子启发传感与计算设备提供新可能。
2023-10-12 cond-mat.mes-hall
Realization of a one-dimensional topological insulator in ultrathin germanene nanoribbons
本研究制备表征锯齿形锗烯纳米带阵列，探明二维拓扑的宽度极限，在超薄纳米带中发现受对称保护的末端态，首次实现强自旋轨道耦合的一维拓扑绝缘体，为相关研究提供平台。
2024-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Four-band non-Abelian topological insulator and its experimental realization
最近，越来越多的注意力集中在非阿贝尔拓扑荷上，例如四元数群Q8。不同于阿贝尔拓扑带绝缘体，这些系统涉及多个纠缠的体带隙，并支持非平凡的边缘状态，表现出非阿贝尔拓扑特征。此外，一个系统的频带数为奇数或偶数时，在非阿贝尔拓扑分类中会表现出显著的差异。到目前为止，偶带非阿贝尔拓扑绝缘体的研究还很少。在这里，我们既从理论上探索和实验上实现了一个四带PT（反转和时间反转）对称系统，其中两个新的类拓扑电荷以及边缘状态进行了全面的研究。我们说明了他们的差异，从四维旋转意义上的立体投影克利福德环面。我们展示了散装拓扑结构的演变，通过扩展到一个2D平面上的一维哈密顿，并提供相应的边缘状态分布以下的分析方法。我们的工作提出了一个详尽的研究四带非阿贝尔拓扑绝缘体，并铺平了道路，以其他甚至带系统。
2021-06-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dirac electrons and domain walls: a realization in junctions of ferromagnets and topological insulators
研究了二维空间中有限密度载流子与电磁场耦合的狄拉克电子系统，其中包含畴壁质量项。薄膜铁磁体和三维拓扑绝缘体之间的接口提供了一个凝聚态实现这个模型，当一个平面外的畴壁磁化耦合到TI表面状态。我们展示了如何，对于具有非常弱的内在面内各向异性的膜，由沿DW流动的边缘电子电流产生的扭矩与有效的面内各向异性能量竞争，由束缚在壁上的手性电子的量子波动引起，在一个任务中驱动DW的内角从Bloch配置朝向Néel配置。边缘电流和诱导的各向异性都有助于稳定内角，因此对于弱的本征面内各向异性，DW运动仍然是可能的，而不会遭受极早的Walker击穿。
2015-06-25 cond-mat.mes-hall hep-th
Experimental realization of three-dimensional elastic phononic topological insulator
三维（3D）弹性声子拓扑绝缘体，其特征在于二维（2D）表面态，其支持在所有空间维度中没有后向散射的高效和鲁棒的弹性波传播，由于多个偏振弹性模式的性质及其在3D中的复杂杂交，仍然是一个挑战。在这里，一个三维弹性声子拓扑绝缘体的设计和实验观察通过模拟量子谷霍尔效应。相邻原子的空间反转产生了一个山谷拓扑阶段的绝缘制度与完整的三维拓扑声子带隙。数值模拟了谷拓扑结构保护下的二维表面态，实验证实了谷拓扑结构对直沟道和急弯具有很强的鲁棒性。通过适当的层间耦合进一步设计弹性谷层，我们还证明了在三维弹性系统中可以产生层赝自旋，从而导致二维拓扑层相关的表面态和层选择性输运。我们的工作将为二维拓扑平面内弹性波的操纵和三维弹性拓扑绝缘体基层选择性功能器件的应用迈出关键的一步。
2020-04-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Experimental realization of photonic topological insulator in a uniaxial metacrystal waveguide
实现稳健的传输在电子和光子系统中都引起了广泛的关注。时间反演不变的光子晶体可以实现不受后向散射影响的手征态，但手征态的带隙在拓扑上是平凡的。在这里，我们设计并制造了一个亚晶，包括非共振的亚原子夹在两个金属板和系统表现出拓扑相变建立的组分类。通过实验测量的透射谱、计算的非零自旋Chern数和Z2指数证实了非平凡带隙的存在。通过测量场的大小和相位，实验证明了无带隙自旋过滤边缘态。当在边缘附近引入障碍物时，还观察到边缘状态的transsort鲁棒性。
2014-01-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Realization of a Kondo Insulator in a Multilayer Moire Superlattice
本文在单层WS2/双层WSe2莫尔超晶格中实现了近藤绝缘体相，通过周期性安德森晶格模型解释其绝缘态及磁场诱导的金属转变，为模拟近藤绝缘体提供了可调平台。
2025-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Realization of Fractional Chern Insulators in the Thin-Torus-Limit with Ultracold Bosons
相互作用多体系统的拓扑态由于其基元激发的奇异性质而成为当前研究的热点。在本文中，我们提出了一个现实的实验装置实现这样一个阶段的一个简单的版本。我们展示了如何三角洲相互作用玻色子跳跃的链接的一维（1D）的梯子可以用来模拟薄环极限的二维（2D）的Hofstadter-哈伯德模型在四分之一的磁通量每个元格。玻色子可以被光学超晶格限制在阶梯形结构中，而合成磁场可以通过远离共振的拉曼光束来实现。我们表明，扭曲的边界条件可以实现，实现分数量化的无源泵浦。利用数值密度矩阵重整化群（DMRG）计算，我们证明了该模型的基态是一个不可压缩的拓扑电荷密度波（CDW）相，与相应的二维模型的1/2 Laughlin型态有关，每个晶格点平均填充$ρ= 1/8$.
2014-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Second-Order Topological Insulator in van der Waals Heterostructures of CoBr$_2$/Pt$_2$HgSe$_3$/CoBr$_2$
二阶拓扑绝缘体具有（d-2）维拓扑铰链或角态，在三维材料中已被观察到，但在二维系统中尚未观察到。本文从理论上提出了在CoBr $_2$ /Pt $_2$ HgSe $_3$ /CoBr $_2$的范德华异质结中实现二阶拓扑绝缘体的方法。Pt $_2$ HgSe $_3$是大带隙$\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体。与来自相邻的CoBr $_2$的面内交换场，大于70 meV的大的带隙打开的边缘。角状态，这是强大的边缘紊乱和不规则的形状，证实了在纳米片。我们进一步证明了二阶拓扑态也可以在硅铜矾族$\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体的异质结构中实现。我们相信，我们的工作将有利于实验实现二阶拓扑绝缘体在范德瓦尔斯层状材料。
2022-02-01 cond-mat.mes-hall
Majorana corner and hinge modes in second-order topological insulator-superconductor heterostructures
拓扑绝缘体（量子反常霍尔绝缘体）/超导体（SC）异质结构作为Majorana模的平台，在过去的十年里引起了人们极大的关注。这里我们用它的高阶对应物代替拓扑绝缘体。具体地说，我们考虑二阶拓扑绝缘体（SOTI）没有时间反演对称性和调查SOTI/SC异质结构在二维和三维。值得注意的是，我们发现，这种新颖的异质结构提供自然实现的二阶拓扑超导体（SOTSCs）主机马约拉纳角模式在二维和手性马约拉纳铰链模式在三维空间。由于SOTSCs的实现既不需要特殊的配对，也不需要磁场，因此这种SOTI/SC异质结构是Majorana模的杰出平台，并可能具有广泛的应用前景。
2019-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum anomalous Hall insulator of composite fermions in twisted bilayer graphene
摘要从理论上研究了复合费米子在扭曲双层石墨烯（TBG）体系中量子反常霍尔绝缘体（QAHI）的实现。我们表明，在TBG的莫尔图案不仅能够提供一个相称的莫尔超晶格，但也是一个可调的有效周期性的潜力实现所需的，而不需要强加一个额外的超结构在传统的GaAs系统。这些使得TBG成为实现CF QAHI的理想平台。根据狄拉克恒流理论建立了可调实验参数下的相图。我们发现，系统的拓扑性质严重依赖于CF的轨道磁化率，这是没有指定的原始狄拉克CF理论。碳纤维QAHI的实验实现将有助于揭示碳纤维的磁性和澄清这一问题。
2022-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Disorder-induced Floquet Topological Insulators
我们研究了在二维磁驱动系统中实现无序诱导拓扑Floquet谱的可能性。这样的状态将是拓扑安德森绝缘体的动力学实现。我们建立了一个混乱引起的平凡拓扑转变确实发生，并通过计算的障碍平均博特指数，适当定义的时间依赖性系统的特征。通过对系统边缘波包的精确数值时间演化，证实了拓扑态中边缘态的存在。我们考虑了实验观察Floquet-Anderson拓扑绝缘体的最佳驱动机制，并讨论了其在光子晶格中的可能实现。
2015-02-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic Negative Charge-Transfer Insulator: from Theoretical Proposal to Material Realization
在这里，我们提出了另一种类型的铁磁半导体：铁磁负电荷转移绝缘体（FNCTI）。在FNCTI中，负电荷转移态强烈地增强了铁磁（FM）交换相互作用，并且轨道杂化间隙允许磁性分子轨道而不是局部原子轨道作为潜在的磁性单元。因此，FM交换相互作用相当强，并且由于磁性分子轨道的大的突出而衰减缓慢。通过第一性原理计算和杂化泛函理论计算，PbO型CrAs单分子膜为FNCTI，其禁带宽度为$\sim$ 0.35 eV，FM最近邻/次最近邻交换耦合强度为$\sim$ 57/40 meV，和高$T_c$ $\sim$ 1500 K。FNCTI的存在证实了D. I. Khomskii和G. A. Sawatzky在1997年[Solid State Commun. 102，87（1997）]。
2022-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Realization of Topological Mott Insulator in a Twisted Bilayer Graphene Lattice Model
魔角扭曲双层石墨烯最近成为一个蓬勃发展的材料平台，实现相关电子现象发生在其拓扑平坦带。几种数值和分析方法已被应用于理解其中的关联相，揭示了与量子霍尔物理学的一些相似之处。在这项工作中，我们提供了一个莫特哈伯德的TBG系统的角度来看。在只包含投影库仑相互作用的晶格模型上利用大尺度密度矩阵重整化群，我们发现了绝缘条纹相和量子反常Hall态之间的一阶量子相变，其陈数为$\pm 1$ .我们的结果不仅揭示了在四分之三填充时发现的量子反常霍尔态的机制，而且提供了拓扑莫特绝缘体的一个例子，即，强耦合极限下的量子反常霍尔态。
2021-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Realization of a hole-doped Mott insulator on a triangular silicon lattice
掺杂莫特绝缘体的物理特性是材料研究中一些最奇特的物理现象的核心，包括绝缘体-金属转变、巨磁阻和层状钙钛矿化合物中的高温超导性。这一领域的进展将大大受益于具有类似丰富物理现象的新材料系统的可用性，但与氧化物相比，化学和结构复杂性更少。使用扫描隧道显微镜和光谱，我们表明，这样的系统可以实现在硅平台上。三分之一单层的Sn原子吸附在Si（111）表面上产生具有半填充悬挂键轨道的三角形表面晶格。这些悬挂键的调制空穴掺杂揭示了莫特物理学的明确标志，如光谱重量转移和准粒子态在费米能级的形成，明确定义的费米轮廓段，以及状态密度的尖锐奇异性。这些观察结果与复杂氧化物材料（包括高温超导体）中的观察结果非常相似，但在常规sp键合半导体材料领域中非常特别。这表明奇异量子物质相可以在硅基材料平台上实现和工程化。
2017-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of a three-dimensional photonic topological insulator
将光子限制在有限体积中在现代光子器件中是高需求的。这促使几十年前发明了光子晶体，其特征在于光子带隙禁止光在所有方向上传播。最近，受拓扑绝缘体（TI）发现的启发，具有拓扑保护的光子约束已经在称为光子TI的二维（2D）光子结构中得到了证明，在拓扑激光器和鲁棒的光学延迟线中具有很好的应用前景。然而，一个完全三维（3D）拓扑光子带隙从来没有实现过。在这里，我们实验证明了一个三维光子TI具有极宽（> 25%带宽）的三维拓扑带隙。样品由具有强磁电耦合的开口环谐振器（SRR）组成，并且表现为“弱TI”或2D量子自旋霍尔绝缘体的堆叠。使用直接场测量，我们映射出带隙的体能带结构和Dirac-like色散的光子表面状态，并证明了强大的光子沿非平面表面的传播。我们的工作扩展了从费米子到玻色子的3D TI家族，并为3D几何中的拓扑光子腔、电路和激光器的应用铺平了道路。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall physics.class-ph physics.optics
Experimental Realization of Anti-Unitary Wave-Chaotic Photonic Topological Insulator Graphs Showing Kramers Degeneracy and Symplectic Ensemble Statistics
本文实验实现了反幺正波混沌光子拓扑绝缘体图，利用量子谷/自旋霍尔界面模式构建GSE系综，验证了克莱默简并和辛系综统计特性。
2023-10-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Topological Insulators and Metals in Atomic Optical Lattices
我们提出了用囚禁在光晶格中的冷原子实现拓扑量子态的方法。我们讨论了一个实验装置，产生一个二维六角晶格中存在的光诱导的周期性矢量势，这代表了实现的Haldom模型与冷原子。我们从理论上确定了观察拓扑状态所需的条件，并表明其中两个关键条件是：1）实现尖锐的边界和2）最小化任何光滑变化的组件的限制潜力。我们认为，与凝聚态对应物不同，冷原子拓扑量子态可以i）“看到”，通过映射出特征手征边缘态，ii）控制，通过控制周期矢量势和限制势的性质。
2009-01-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological insulator realization induced by fermionic interaction through BF mediators
Federal University of Triângulo Mineiro（米纳斯吉拉斯联邦大学）；Federal University of ABC（ABC联邦大学）；Santa Catarina State University（圣卡塔琳娜州立大学）
该研究通过BF中介子的费米子相互作用构建具有非平凡拓扑性质的重整化结构，类比三维拓扑绝缘体，推导含轴向有限尺寸效应的准粒子相互作用势，揭示相关相互作用特征并探讨薄膜极限相变行为。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall hep-th
Experimental Observation of the Quantum Anomalous Hall Effect in a Magnetic Topological Insulator
量子化版本的反常霍尔效应已被预测发生在磁性拓扑绝缘体中，但实验实现一直具有挑战性。本文报道了在磁性拓扑绝缘体Cr掺杂（Bi，Sb）2 Te 3薄膜中观察到的量子反常霍尔（QAH）效应。在零磁场下，门极调谐的反常霍尔电阻达到了预测的量子化值h/e^2，同时纵向电阻显著下降。在强磁场下，纵向电阻消失，而霍尔电阻保持在量子化值。QAH效应的实现可能导致低功耗电子器件的发展。
2016-05-28 cond-mat.mes-hall
Realization of an isolated Dirac node and strongly modulated Spin Texture in the topological insulator Bi2Te3
拓扑绝缘体的自旋为基础的应用的发展需要的知识和理解的自旋纹理配置地图，因为它们通过在一个孤立的狄拉克节点附近的门控改变。然而，一个孤立的（类似石墨烯的）狄拉克节点并不存在于Bi2Te3中。虽然通过传输通道的表面状态的隔离已有望实现Bi2Te3，它是不知道如何自旋纹理调制，而门控的表面。Bi2Te3的另一个缺点是它具有多个能带交叉，而化学势被放置在狄拉克节点附近（至少3个，而不是Bi2Se 3和许多其他拓扑绝缘体中的一个），并且其掩埋的狄拉克点对于下一代实验来说是不可实验接近的，下一代实验需要在隔离的（类石墨烯）狄拉克节点附近调谐化学势。在这里，我们的图像的自旋纹理的Bi2Te3，并建议一个简单的修改，以实现一个非常寻求孤立的狄拉克节点制度的关键，几乎所有潜在的应用（拓扑性质）的Bi2Te3。最后，我们展示了载体控制磁性和非磁性掺杂Bi2Te3实现巨磁光效应和无耗散自旋电流器件涉及Bi2Te3为基础的平台。
2011-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Half-quantized anomalous Hall conductance in topological insulator/ferromagnet van der Waals heterostructures
Linnaeus University（林奈大学）；Nordita, KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（北欧原子理论中心，皇家理工学院和斯德哥尔摩大学）；University of Connecticut（康涅狄格大学）；University of Texas at El Paso（德克萨斯大学埃尔帕索分校）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
研究通过第一性原理和紧束缚模型探讨了铁磁层与拓扑绝缘体异质结中磁化诱导的能隙、侧壁态性质及Hall导电性，揭示了实现精确半量子化面临的挑战及其对量子反常Hall效应和拓扑磁电效应的影响。
2026-04-12 cond-mat.mes-hall
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
Time-reversal invariant realization of the Weyl semimetal phase
我们提出了一个实现的外尔半金属相，是不变的时间反转下，由于破反转对称性发生。我们考虑一个简单的超晶格模型和一个更现实的紧束缚模型描述一个实验合理的碲化汞/碲化镉多层结构。这两个模型具有相同的基本对称性，因此它们的低能特征是等价的。我们发现一个Weyl半金属相之间的正常绝缘体和拓扑绝缘体阶段存在的系统参数的有限范围内，并表现出有限数量的Weyl点与强大的带接触在费米能级。该相的实验特征是具有很强的电导率各向异性和拓扑表面态。主电导率的变化在一个互补的方式作为系统参数的变化，和表面状态只存在于一个区域的动量空间，这是由外尔点的位置确定。
2012-02-27 cond-mat.mes-hall
Discovery of Higher-Order Topological Insulators using the Spin Hall Conductivity as a Topology Signature
拓扑绝缘体是一种当$d$维绝缘体被限制在（$d-1$）维时具有金属边界态的物质相，它的发现和实现导致了几个潜在的应用。最近，它表明，受保护的拓扑状态可以表现在（$d-2$）维，如铰链和角状态的三维和二维系统，分别。这些非平凡的材料被称为高阶拓扑绝缘体（HOTI）。在这里，我们使用{ \it ab initio}计算和紧束缚模型的组合显示自旋霍尔效应和HOTI之间的连接。该模型演示了如何在HOTI相内出现非零的体中隙自旋霍尔电导率（SHC）。在此之后，我们进行了高通量密度泛函理论计算，以找到未知的HOTI，使用SHC作为标准。我们计算了693个绝缘体的SHC，得到7个稳定的二维HOTI。我们的工作指导新的实验和理论的进展高阶拓扑绝缘体的实现和应用。
2020-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-Hermitian non-Abelian topological insulators with $PT$ symmetry
研究了一类保持$PT$对称性的非厄米非阿贝尔拓扑绝缘体，其中非厄米项表示非互易跳跃。随着它的增加，在完全平带模型中发生了从实线带隙拓扑绝缘体到虚线带隙拓扑绝缘体的自发$PT$对称破缺跃迁。通过引入能带弯曲项，我们实现了两个相变，其中金属相出现在上述两个拓扑绝缘体相之间。本文讨论了非厄米非阿贝尔拓扑绝缘体的电路实现。我们发现，自发$PT$对称性破缺以及边缘态很好地观察到的阻抗共振。
2021-07-19 cond-mat.mes-hall
Realization of Kane-Mele Model in $\pmb X\bf{N_4}$-Embedded Graphene ($\pmb X$=Pt, Ir, Rh, Os)
嵌入有过渡金属氮化物的单层石墨烯（即，$X$ N $_4$），其中过渡金属原子与四个氮原子一起作为单元嵌入石墨烯中以形成稳定的平面单原子厚度结构。我们利用第一性原理计算和紧束缚模型对这些$X$ N $_4$嵌入石墨烯的结构、电子和拓扑性质进行了系统的研究。我们发现$X$ N $_4$嵌入的石墨烯（$X$ =Pt，Ir，Rh，Os）可以打开容纳\emph{two-dimensional} $\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体的拓扑非平凡带隙。我们进一步表明，带隙附近的低能带可以被一个修改的凯恩-梅勒模型哈密顿量完美地捕获。我们的工作不仅提供了实现\emph{two-dimensional} $\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体的非常罕见的具体二维材料，而且使石墨烯体系在承载Kane-Mele型$\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体方面成为现实。
2022-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Exotic surface states in hybrid structures of topological insulators and Weyl semimetals
拓扑绝缘体（TI）和Weyl半金属（WSM）是自然界中两种常见的拓扑物质。然而，它们通过拓扑相变彼此直接相关。在本文中，我们调查的问题，这两个拓扑阶段是否可以同时存在于一起，在联合边界的组合，混合表面状态。我们分析了有效的模型的三维TI和反演对称WSM和耦合的方式，某些对称性，如反转，被保存。隧道耦合的方法使我们能够获得的混合表面态哈密顿解析。这提供了一个详细的研究其色散关系取决于所调查的耦合的可能性。对于自旋对称耦合，我们发现两个狄拉克节点可以出现一个单一的狄拉克节点和费米弧的组合。对于自旋非对称耦合，色散关系是缺口和前狄拉克节点得到自旋极化。我们提出了不同的实验实现的混合系统，包括压缩应变碲化汞以及异质结构的TI和WSM材料。
2017-03-03 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional topological insulator state in double HgTe quantum well
二维拓扑绝缘体相已被观察到在单一的碲化汞基量子阱与反转的子带顺序。在双量子阱（DQW）中，层间的耦合引入了额外的自由度，从而产生丰富的相位图。通过研究碲化汞双量子阱的局域电阻和非局域电阻，我们观察到了无带隙半金属相和拓扑绝缘体相，这取决于样品的参数，并根据理论预测。我们的工作为实现多层拓扑绝缘体奠定了基础。
2020-04-08 cond-mat.mes-hall
