Classification of Topological Insulators and Superconductors
提出了一种拓扑绝缘体和超导体的详尽分类方案。拓扑绝缘体（超导体）的关键性质是在拓扑平凡状态和拓扑非平凡状态之间的界面/边界处出现无间隙自由度。我们的方法包括在减少的问题分类拓扑绝缘体（超导体）在d空间维度的问题，安德森局域化在（d-1）维边界的系统。我们发现，在每个空间维度上，恰好有五种不同的拓扑绝缘体（超导体）。给定的拓扑绝缘体（超导体）内的不同拓扑扇区可以用整数绕组数或Z_2量来标记。五种拓扑绝缘体之一是d=2的“量子自旋霍尔”（或：Z_2拓扑）绝缘体，以及它在d=3维中的推广。对于每个维度d，五个拓扑绝缘体对应于十多年前由Altland和Zirnbauer在无序系统的上下文中引入的哈密顿算子的十个通用对称类中的五个的某个子集（其概括了三个众所周知的“Wigner-Dyson”对称类）。
2009-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Cubic Topological Kondo Insulators
目前的近藤绝缘体理论采用的是传导电子与源自四方晶体环境的局部Kramers双峰的相互作用，但所有的近藤绝缘体都是立方的。在这里，我们发展了一个立方拓扑近藤绝缘体的理论，涉及自旋四重态与导电海的相互作用。自旋四重态极大地增加了强拓扑绝缘体的电势，从图中完全消除了弱拓扑相。我们证明了立方近藤绝缘体中的相关拓扑行为只能存在于布里渊区中较低对称性的X或M点处，从而导致了具有重准粒子的三个狄拉克锥。
2013-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Equivalent topological invariants of topological insulators
时反不变的拓扑绝缘体一般可以由有效拓扑场论定义，其中θ系数只能取0或π。该理论对任意相互作用系统普遍适用，θ不变量的量子化可以直接用实验测量。简化到非相互作用系统的情况下，θ不变量可以表示为整个三维布里渊区上的积分。或者，非相互作用的绝缘体可以通过定义在离散时间反演不变动量上的拓扑不变量来分类。本文证明了拓扑绝缘体的积分不变量与离散不变量之间的完全等价性。
2012-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Mid-gap States of Topological Insulators with Flux-Superlattice
本文基于Halfton模型，研究了具有π磁通超晶格的拓扑绝缘体。我们发现，存在由磁通超晶格诱导的带隙中间态。特别地，中间带隙态具有非平凡的拓扑性质，包括非零的陈数和无带隙边缘态。我们推导了一个有效的紧束缚模型来描述拓扑中能隙态，并利用该模型对中能隙态进行了研究。所得结果可直接推广到其他二维磁通超晶格拓扑绝缘体。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Four-Dimensional Topological Insulators with Nodal-Line Boundary States
传统的拓扑绝缘体和超导体在其边界上具有拓扑保护的节点，而最近对单线半金属的兴趣仅涉及体能带结构。在这里，我们提出了一种新的四维拓扑绝缘体保护的反酉反射对称，其边界带具有一个单一的$PT$对称的节线与双拓扑电荷。受最近四维量子霍尔效应实验实现的启发，我们还提出了一个冷原子系统，实现了新的拓扑绝缘体与可调参数作为额外的维度。
2018-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Persistent Coherence and Spin-Polarization of Topological Surface States on Topological Insulators
拓扑绝缘体上的无带隙表面态可以避免非磁性杂质的弹性散射，这使得它们成为低功率电子应用的有希望的候选者。然而，对于广泛的应用，这些状态应该保持相干，并在环境温度下显着自旋极化。在这里，我们研究的相干性和自旋结构的拓扑状态的表面上的模型拓扑绝缘体，Bi 2 Se 3，在高温下的自旋和角度分辨光电子能谱。我们发现一个非常弱的加宽和基本上没有衰减的自旋极化的拓扑表面状态到室温。我们的研究结果表明，拓扑绝缘体表面的拓扑态可以作为室温电子器件的基础。
2013-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Fractional topological insulators
我们分析了二维拓扑绝缘体的推广，它可以实现相互作用，时间反转不变的电子系统。这些状态，我们称之为分数拓扑绝缘体，除了受保护的边缘模式外，还包含分数电荷和统计的激发。在s^z守恒的玩具模型中，我们证明了一个系统是分数拓扑绝缘体当且仅当σ_{sH}/e^* 是奇数，其中σ_{sH}是单位为e/2π的自旋霍尔电导，e^* 是单位为e的元电荷.
2009-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Possible topological phases of bulk magnetically doped Bi2Se3: turning a topological band insulator into the Weyl semimetal
讨论了在磁掺杂拓扑带绝缘体中实现外尔半金属相的可能性。当磁矩为铁磁极化时，由于拓扑质量和磁质量的竞争，系统中存在三个相：拓扑带绝缘相、Weyl半金属相和平凡相.从拓扑绝缘体在Dirac点附近的一般连续哈密顿量出发，导出了Weyl点的低能理论，例如Bi_{2} Se_{3}在$Γ$点附近的${\bf k} \cdot {\bf p}$理论.在此基础上，我们引入金刚石晶格上的微观紧束缚模型来描述磁掺杂拓扑绝缘体，发现了Weyl半金属相。我们还讨论了外尔半金属相对反常霍尔效应的尺寸交叉。最后，我们讨论了外尔半金属相的实验情况。
2012-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Signatures of Topological Phase Transition in 3d Topological Insulators from Dynamical Axion Response
首先在粒子物理学的背景下提出的轴子电动力学在凝聚态物理学中在3d拓扑绝缘体的拓扑场论描述中表现出来，并产生磁电效应，其中施加磁（电）场$\mathbf{B}(\mathbf{E})$诱导极化（磁化）$\mathbf{p}(\mathbf{m})$。利用线性响应理论研究了三维拓扑绝缘体的Fu-Kane-Mele模型在含时均匀弱磁场作用下的关联拓扑电流。通过计算动态电流极化率$χ^{\mathbf{j}_p\mathbf{j}_p}_{ij}(ω)$，从其静态极限中发现了弱拓扑（或普通）绝缘体与强拓扑绝缘体之间拓扑相变的一个连续序参量. $χ^{\mathbf{j}_p\mathbf{j}_p}_{ij}(ω)$在拓扑绝缘状态下，在临界频率处显示出变号奇异性，且强度受到抑制。我们的研究结果可以在三维TI候选材料的电流噪声实验中得到验证，以检测这种拓扑相变。
2016-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Supercurrent Reversal in Two-Dimensional Topological Insulators
计算了外加磁场作用下二维拓扑绝缘体上的超导电流。当窄的二维拓扑绝缘体的边缘态杂化时，外部磁场可以关闭杂化能隙，从而驱动拓扑绝缘体从绝缘体到半金属态的量子相变。我们发现超导电流在量子相变处的符号反转揭示了拓扑绝缘体通过约瑟夫森效应的本征性质。
2015-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Higher-order topological insulators and semimetals on the breathing Kagome and pyrochlore lattices
$d$维中的二阶拓扑绝缘体是没有$d-1$维拓扑边界态但具有$d-2$维拓扑边界态的绝缘体。它是传统拓扑绝缘体概念的扩展。高阶拓扑绝缘体已经在正方形和立方晶格中进行了研究。在本文中，我们推广到呼吸Kagome和烧绿石晶格。首先，我们在呼吸Kagome晶格上构造了一个二阶拓扑绝缘体。三个拓扑边界状态出现在三角形的角上，在每个角上实现1/3的分数电荷。其次，我们在呼吸烧绿石晶格上构造了一个三阶拓扑绝缘体。四面体的四个角上出现四个拓扑边界态，每个角上有1/4分数电荷。这些高阶拓扑绝缘体的特征是量子化的极化，它构成了体拓扑指数。最后，我们研究了一个二阶拓扑半金属通过堆叠呼吸Kagome晶格。
2018-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Order Parameters for Interacting Topological Insulators
我们提出了一个相互作用拓扑绝缘体的拓扑序参量，用相互作用系统的全格林函数表示。我们证明了它对于时反不变的拓扑绝缘体是精确量子化的，并且可以通过拓扑磁电效应进行实验测量。这个拓扑序参量可以应用于相互作用和无序系统，并用于确定它们的相图。
2010-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spintronics and spincaloritronics in topological insulators
我们研究拓扑绝缘体中的自旋电子学和自旋电子学。我们展示了二维拓扑绝缘体结和三维拓扑绝缘体与铁磁体耦合的自旋电子学效应。我们还研究了圆偏振光在拓扑绝缘体表面引起的自旋极化和两个拓扑绝缘体之间的结处的折射。对于自旋电子效应，我们给出了拓扑绝缘体中的横向磁热输运和热电输运。讨论了拓扑绝缘体的尺寸效应和拓扑绝缘体界面态的能带结构工程。
2013-01-23 cond-mat.mes-hall
Spin-Momentum Locked Topological Surface States, non-trivial Berry's phase and magnetoelectric quantization in topological insulators
三维拓扑绝缘体表面是一种新型的二维电子气。三维拓扑绝缘体的精确量子化磁光或轴子响应是其表面Berry相位保护自旋动量锁定态的直接结果。(PRL Viewpoint http：//physics.aps.org/node/3810）。
2011-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
3D Network Model for Strong Topological Insulator Transitions
我们构建了一个三维（3D），时间反演对称推广的Chalker-Coddington网络模型的整数量子霍尔跃迁。我们的网络模型的新功能是，除了一个弱拓扑绝缘体阶段已经容纳的网络模型框架在现有的文献中，它主机强拓扑绝缘体阶段以及。我们明确地表明，强拓扑绝缘体阶段出现一个平凡的绝缘体阶段和弱拓扑阶段之间的中间阶段。此外，我们发现了一个非局部的转换，涉及一个平凡的绝缘体阶段和一个弱拓扑阶段在我们的网络模型。值得注意的是，强拓扑相位映射到自己在这个转换。我们表明，在添加足够强的无序强拓扑绝缘体相进行相变成金属相。我们用数值方法确定了绝缘体-金属转变的临界指数。我们的网络模型明确地展示了如何将2D拓扑相变的半经典渗透图推广到3D，并为研究3D拓扑相变开辟了新的场所。
2020-08-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Realization and Topological Properties of Third-Order Exceptional Lines Embedded in Exceptional Surfaces
本文实验实现了嵌入二阶异常曲面中的三阶异常线，并提出基于哈密顿量结式的绕数来表征其拓扑性质，解决了传统方法无法评估此类高阶异常几何拓扑的问题。
2022-11-29 cond-mat.mes-hall
Topological states at exceptional points
本文考虑一个N阶非厄米哈密顿量，其例外点为N阶。我们定义了绝热等价，并探讨了拓扑相位。我们证明了拓扑例外态出现在拓扑不同系统的界面上。我们讨论了拓扑状态甚至出现在封闭系统中。我们探讨了特殊边缘状态的动力学鲁棒性。
2019-06-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Simultaneous Observation of Topological Edge State and Exceptional Point in an Open and Non-Hermitian System
本文报道了一个开放的非厄米系统中拓扑保护边态和例外点的实验观测。虽然理论基础是通用的波动物理学，模拟和实验进行的声学系统的结构具有非平凡的拓扑特性，其特征在于陈数，提供了一个合成的尺寸被引入。单向无反射传播，一个特殊点的标志，是明确观察到的模拟和实验。
2018-03-12 cond-mat.mes-hall
Exceptional point description of one-dimensional chiral topological superconductors/superfluids in BDI class
我们表明，在复杂的波矢量空间中的哈密顿量的某些奇异性可以用来识别拓扑量子相变的$1D$手征拓扑超导体/超流体的BDI类。这些奇点属于所谓的例外点（$EP$）的范畴，在描述开放量子系统的非厄米哈密顿的上下文中进行了研究。我们还提出了一个通用的公式中的属性的$EP$的量化的确切数量的马约拉纳零模式在一个特定的手征拓扑超导相，给定的值的参数出现在哈密顿量。这个公式作为一个替代熟悉的整数（$\mathbb{Z}$）缠绕数不变的表征拓扑超导体/超流体相的手征BDI类。
2016-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Scattering of Electrons between Edge and Two-Dimensional States of a Two-Dimensional Topological Insulator and the Conductivity of the Topological Insulator Strip in a Metallic State
在二维能带的背景下，测定了二维拓扑绝缘体边缘态电子的寿命。它已被证明，在库仑杂质散射的情况下，这个时间可以显着大于二维电子的平均自由时间。结果，金属二维拓扑绝缘体带的导电性可以主要由边缘状态确定。
2019-04-30 cond-mat.mes-hall
Fate of exceptional points under interactions: Reduction of topological classifications
尽管最近对非厄米拓扑结构进行了广泛的研究，但理解相互作用效应仍然是一个至关重要的问题。在本文中，我们解决的相互作用的特殊点，这是保护的非平凡的点间隙拓扑结构独特的非厄米特系统。我们在二维参数空间中的分析阐明了例外点和受保护的例外环的存在性，这些环对相互作用是脆弱的;它们仅在非相互作用的情况下受到拓扑保护。这种脆弱性的例外点和安全保护例外环产生的减少非厄米拓扑分类，这是阐明了通过引入拓扑不变量的第二个量子化的哈密顿量的非相互作用和相互作用的情况下。这些拓扑不变量也可用于分析带隙系统的约化现象。上述结果有力地揭示了一般情况下例外点的类似约化现象，为非厄米拓扑的研究开辟了一个新的方向。
2023-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Topological Insulators
本文回顾拓扑绝缘体的发现历史，阐述其Z2拓扑定义，并介绍扩展拓扑态、代表性材料、合成与实验验证方法，以及拓扑超导、马约拉纳零模和量子反常霍尔效应等衍生现象。
2023-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum transport in topological insulator hybrid structures -- A combination of topological insulator and superconductor
本文简要回顾了拓扑绝缘体的发展历史。然后，讨论了拓扑绝缘体-超导体混合结构中的电子输运实验，包括实验方法、物理性质和看似矛盾的观察结果。此外，还提出了一些新的拓扑绝缘体杂化结构。
2012-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hermitian chiral boundary states in non-Hermitian topological insulators
没有宇称时间对称性的非厄米系统的本征能一般是复数。在这里，我们证明了在一定条件下，不具有宇称时间对称性的高维（二维和三维）非厄米拓扑绝缘体的手征边界态可以是具有实本征能量的厄米边界态。我们的方法允许人们从非厄米的二维陈氏绝缘体和三维二阶拓扑绝缘体中分别构造厄米手征边缘态和铰链态。这样的埃尔米特手性边界通道具有完美的传输系数（量化值），并且对紊乱是鲁棒的。此外，非厄米拓扑绝缘体可以经历拓扑安德森绝缘体转变，从拓扑平凡的非厄米金属或绝缘体到具有有限无序的量子化传输系数的拓扑安德森绝缘体。
2021-12-16 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
Algebraic and Geometric Mean Density of States in Topological Anderson Insulators
无序系统的代数平均态密度和几何平均态密度可以揭示电子局域化的性质。为了更好地理解二维无序拓扑相，我们计算了无序Bernevig-Hughes-Zhang模型的态密度。拓扑相位的特点是由一个完美的量子化的导电平台，进行螺旋边缘状态，在一个双端设置。在无序的存在下，拓扑相的主体是带绝缘体或安德森绝缘体。它们都可以保护边缘态不受后向散射的影响。根据代数平均态密度与几何平均态密度的比值，明确区分了拓扑相是拓扑带绝缘体还是拓扑Anderson绝缘体。计算表明，拓扑安德森绝缘体可以诱导从一个拓扑平凡的带绝缘体或拓扑非平凡的带绝缘体的无序。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall
Z2 invariant protected bound states in topological insulators
本文给出了拓扑绝缘体中存在空穴或空位时的修正Dirac方程的精确解，证明了空位可以在拓扑绝缘体的带隙中引入束缚态.它们的产生是由于时间反转不变绝缘体的Z_2分类，因此也像量子自旋霍尔效应中的边缘态和三维拓扑绝缘体中的表面态一样受到拓扑保护。在拓扑绝缘体中，带隙束缚态与边缘态或表面态的共存表明，缺陷可能通过系统边界附近的附加束缚态影响拓扑绝缘体的输运性质.
2010-10-08 cond-mat.mes-hall
Axion Electrodynamics in Topological Insulators for beginners
讲义：介绍和讨论轴子电动力学的基础知识，并应用于计算位于普通绝缘体-拓扑绝缘体界面附近的电荷（或磁）产生的图像。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall
Thin film of a topological insulator as a spin Hall insulator
利用Kubo公式研究了拓扑绝缘体薄膜表面态的自旋电导。膜的不同面之间的杂化在狄拉克点处打开了一个间隙。我们发现，在带隙区自旋电导率仍然是有限的。在带隙附近的无带隙区，自旋电导率增强。这些发现使得拓扑绝缘体薄膜成为自旋电子学应用的有前途的材料。
2020-12-30 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
Hopf Insulators and Their Topologically Protected Surface States
三维（3D）拓扑绝缘体通常需要通过某些类型的对称性而不是假定的$U(1)$电荷守恒来保护。一个特殊的例外是霍普夫绝缘体，它是由整数霍普夫指数表征的3D拓扑绝缘体。为了证明Hopf绝缘体的存在性和物理相关性，我们构造了一类紧束缚模型哈密顿量，它实现了所有具有任意整数Hopf指数的Hopf绝缘体.这些霍普夫绝缘体相位拓扑保护的表面状态，我们数值证明了这些拓扑保护状态下的鲁棒性一般随机扰动没有任何对称性以外的$U(1)$电荷守恒是隐含在所有种类的拓扑绝缘体。
2013-11-18 cond-mat.mes-hall
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
Transmission in graphene-topological insulator heterostructures
我们研究了三维时反不变拓扑绝缘体的拓扑表面态在石墨烯沉积于拓扑绝缘体表面时的散射。特别地，我们考虑了$_2$类拓扑绝缘体的（111）表面.我们提出了一个低能量模型的块状石墨烯-拓扑绝缘体异质结构，我们计算的传输概率在锯齿形和扶手椅边缘的沉积石墨烯，和通过石墨烯纳米势垒的电导，并表明其功能可以理解从反共振的传输概率。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall
Higher-order exceptional ring semimetal with real hinge states in phononic crystals
Key Laboratory of Artificial Micro- and Nanostructures of Ministry of Education and School of Physics and Technology, Wuhan University（教育部人工微结构和科学与技术学院，武汉大学）；Institute for Advanced Studies, Wuhan University（武汉大学高等研究院）
研究在三维耗散声学晶体中首次实现高阶韦尔例外环半金属，揭示了非厄密特高阶拓扑性与实铰链态的稳健传播特性。
2025-12-25 cond-mat.mes-hall
Topological Insulators,Weyl Semimetals and Topological Superconductors A Transport View
电子带根据其拓扑结构进行分类。我们计算了电子能带的连接和曲率，并表明物理性质是由拓扑不变量决定的，这相当于零模的存在。我们将这种方法应用于拓扑绝缘体和拓扑超导体。
2016-10-23 cond-mat.mes-hall
Hybrid-order topological insulators in a phononic crystal
拓扑相，包括传统的一阶和高阶拓扑绝缘体和半金属，已经成为凝聚态物理和材料科学领域的一个热门话题。通常，一个拓扑绝缘体的特征在于一个固定的顺序拓扑不变量，并表现出相关的体边界对应。在这里，我们实现了一种新型的拓扑绝缘体的双层声子晶体，同时主机的一阶和二阶拓扑，这里称为混合阶拓扑绝缘体。一维无带隙螺旋边态和零维角态共存于同一系统中。这种新的混合阶拓扑相位可能在拓扑声学器件中产生新的应用。
2020-12-29 cond-mat.mes-hall
Large unidirectional spin Hall and Rashba-Edelstein magnetoresistance in topological insulator/magnetic insulator heterostructures
由于其独特的对称性，单向自旋霍尔和Rashba-Edelstein磁阻（USRMR）是非常重要的基本和实际的利益，特别是在读取磁化状态的两端自旋轨道转矩开关存储器和逻辑器件的上下文中。最近的研究表明，拓扑绝缘体可以提高USRMR幅度。然而，迄今为止在此上下文中研究的拓扑绝缘体器件配置，即铁磁金属/拓扑绝缘体双层和磁性掺杂的拓扑绝缘体，分别受到金属层的电流分流和低居里温度的影响。在这里，我们报告了一种新的材料类别-磁性绝缘体/拓扑绝缘体双层异质结构中的大USRMR。这样的结构表现出USRMR是大约一个数量级大于迄今为止在全金属Ta/Co双层中报道的最高值。我们还演示了电流诱导的磁化切换辅助的奥斯特场，和电读出的USRMR，作为一个原型存储器设备。
2018-06-24 cond-mat.mes-hall
The hybrid-order topology of weak topological insulators
我们考虑弱拓扑绝缘体的双重旋转对称周围的黑暗的方向，并表明，这些系统可以被赋予的拓扑晶体结构的高阶拓扑绝缘体的旋转对称性保护。这些混合阶弱拓扑绝缘体在所有表面上显示表面狄拉克锥。平移对称性破缺扰动间隙的狄拉克锥的侧表面留下异常螺旋铰链模式。我们还证明了这种拓扑相的存在是由于量子自旋霍尔绝缘体的一个隐藏的晶体拓扑不变量，既不能通过对称性指标，也不能使用威尔逊圈不变量。考虑到最小的对称性要求，我们预计我们的研究结果可以适用于大量的弱拓扑绝缘体。
2020-08-03 cond-mat.mes-hall
Higher-Order Topological Insulator on a Martini Lattice and Its Square Root Descendant
平方根拓扑绝缘体的概念最近被推广到高阶拓扑绝缘体。在二维平方根高阶拓扑绝缘体中，带隙角态的出现继承自高阶拓扑的平方哈密顿量。在本文中，我们提出的马提尼晶格模型作为一个具体的例子，高阶拓扑绝缘体。此外，我们还提出了一种基于martini模型的平方根高阶拓扑绝缘体。具体地说，我们提出的蜂窝晶格模型与双位装饰，其平方哈密顿量由两个马提尼晶格模型，实现了平方根高阶拓扑绝缘体。我们表明，对于这两种模型，在间隙角态出现在有限的能量，它们是由非平凡的散装$\mathbb{Z}_3$拓扑不变量。
2023-02-22 cond-mat.mes-hall
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。
2022-06-27 cond-mat.mes-hall
Topological insulators on a Mobius Strip
研究了不可定向黎曼曲面Mobius带上的二维Chern绝缘体和自旋Hall绝缘体，其中通常的带结构拓扑不变量没有定义。我们表明，虽然流动模式的边缘电流可以检测的莫比乌斯带的扭曲的情况下，陈绝缘体，它不能这样做，自旋霍尔绝缘体。
2011-07-07 cond-mat.mes-hall
Connecting higher-order topological insulators to lower-dimensional topological insulators
近年来，晶体对称性在丰富TI种类中的作用得到了积极的研究。高阶TI是一种新型的拓扑晶体绝缘体，其具有比常规TI表面更低的维数的无隙边界态。在本文中，依赖于一个具体的紧束缚模型，我们表明，高阶TI可以顺利地连接到传统的TI在较低的维度，而没有体隙关闭或对称性破缺。我们的结果支持理解高阶TI作为一个堆叠的低维TI在尊重所有的晶体对称性的方式。
2018-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
The topological Anderson insulator phase in the Kane-Mele model
有人提出，在拓扑平凡的碲化汞/碲化镉（HgTe/CdTe）量子阱中加入无序可以诱导跃迁到拓扑非平凡态。由此产生的状态被称为拓扑安德森绝缘体，并在Bernevig-Hughes-Zhang模型的计算机模拟中发现。在这里，我们表明，拓扑安德森绝缘体是一个更普遍的现象，也出现在蜂窝晶格上的拓扑绝缘体的凯恩-梅勒模型。我们数值研究了相关参数的相互作用，并建立了拓扑安德森绝缘体存在的参数范围。一个交错的亚晶格势原来是一个必要的条件，过渡到拓扑安德森绝缘体。对于足够弱的无序，计算的基础上的最低阶玻恩近似定量再现的数值数据。因此，我们的研究结果大大增加了拓扑安德森绝缘体相的候选材料的数量。
2016-04-06 cond-mat.mes-hall
Bulk-boundary correspondence of topological insulators from their Green's functions
拓扑绝缘体是一种无相互作用的、带隙的费米子系统，具有无隙的边界激发。它们的特点是拓扑不变量，可以用许多不同的方式来写，包括格林函数。在这里，我们表明，存在的边缘状态直接遵循的存在的拓扑不变量的格林函数，所有10类拓扑绝缘体在所有的空间维度。我们还表明，由此产生的边缘状态的特点是由自己的拓扑不变量，其值等于体绝缘体的拓扑不变量。这可以用于测试给定的模型哈密顿量是否可以描述拓扑绝缘体的边缘。最后，我们观察到，这里讨论的结果同样适用于相互作用的拓扑绝缘体，有一定的修改。
2011-08-25 cond-mat.mes-hall
Dirac-Electrons-Mediated Magnetic Proximity Effect in Topological Insulator / Magnetic Insulator Heterostructures
在拓扑绝缘体/磁性绝缘体异质结构中实现无耗散手征边缘电流的可能性是基于界面处的磁性邻近交换耦合由拓扑绝缘体的狄拉克表面态支配的条件。本文报道了用极化中子反射计观察到的体绝缘拓扑绝缘体（Bi $_{0.2}$ Sb $_{0.8}$）$_{2}$ Te $_{3}$ /磁性绝缘体EuS异质结构中的狄拉克电子介导的磁邻近效应。我们能够通过施加电背栅来将拓扑绝缘体的费米能级调谐到接近电荷中性点来最大化邻近感生磁性。基于抗磁屏蔽的唯象模型被发展来解释在高载流子密度下被抑制的邻近感生磁性。我们的工作为利用拓扑绝缘体/磁性绝缘体异质界面的磁邻近效应进行低功率自旋电子学应用铺平了道路。
2017-06-02 cond-mat.mes-hall
Embedded Topological Insulators
我们提出了一个推广的自由费米子拓扑绝缘体，是由不同维度的拓扑子系统。我们特别关注非零余维的拓扑子系统嵌入在一个平凡的绝缘环境。一个通用的程序来隔离和分类这样的嵌入式拓扑绝缘体，我们提出了三个代表性的例子，在不同的尺寸和对称类。此外，我们证明了与具体的例子，周期性嵌入的拓扑绝缘体的存在下，否则平凡的分类系统可以导致拓扑非平凡的物理现象的晶体缺陷，即，新颖的拓扑表面/边缘模式在堆垛层错和部分边缘位错。
2018-02-19 cond-mat.mes-hall
Non-uniform Spatial Distribution of Spin Polarization in Topological Insulator (Bi2Te3) Surface
通过对Bi 2 Te3拓扑绝缘体表面的微反射差光谱图像的广泛研究，我们发现了第一个明确的实验证据，表明在拓扑绝缘体表面存在非均匀的自旋极化空间分布（自旋畴）。这些自旋畴在不同的温度下，在外部磁场中，并且可以由电流驱动。迄今为止，拓扑绝缘体中的这种表面自旋畴从未被任何理论预言过。
2014-12-14 cond-mat.mes-hall
Topological switch between second-order topological insulators and topological crystalline insulators
研究了二阶拓扑绝缘体（SOTI）和拓扑晶体绝缘体（TCI）之间的拓扑开关。SOTI和TCI都受到镜像对称性和反演对称性的保护，为此我们定义了相同类型的体拓扑数。我们以正方形晶格上的正方形纳米盘和三角形晶格上的六边形纳米盘为例。当平行于其中一个螺旋边缘引入面内磁场时，系统变成TCI。沿边缘的电导以电导量子$e^2/h$为单位为1。当面内场旋转时，电导随着边缘态的带隙打开而减小。当它与对角线正交时，两个拓扑角态出现在它的顶点上，系统成为一个SOTI。当它变得平行于另一个边缘时，系统再次变成TCI，并且沿着原始边缘的电导变为0，但是沿着新的边缘变为1。这可以用作拓扑电路改变开关的基础。或者，该装置可以用作传感器，以10 nm的分辨率测量样品表面上的局部磁化。
2018-06-08 cond-mat.mes-hall
Marginal topological properties of graphene: a comparison with topological insulators
石墨烯体系和拓扑绝缘体的电子结构具有密切相关的特征，如量子化的Berry相和零能边缘态。这些类比的原因是，在这两个系统中有两个相关的轨道带，它们产生伪自旋自由度，并且，不太明显的是，石墨烯中的谷自由度与拓扑绝缘体中的电子自旋之间存在对应关系。尽管有相似之处，也有几个重要的区别，无论是体积拓扑性质和它们的影响的边缘状态-主要是由于谷和自旋之间的根本区别。考虑到它们独特的能带结构特征，带隙石墨烯系统应该被适当地表征为边缘拓扑绝缘体，区别于普通绝缘体或真正的拓扑绝缘体。
2012-08-20 cond-mat.mes-hall
Electronic and Topological Properties of a Topological Insulator Thin Film Sandwiched between Ferromagnetic Insulators
本文研究夹在两层铁磁绝缘体之间并受栅极电压调控的拓扑绝缘体薄膜，利用格林函数方法计算其自旋极化、反常霍尔效应和磁电阻，并证明通过调节栅压和磁化可实现向反常量子霍尔态的拓扑转变。
2023-09-16 cond-mat.mes-hall
Inverse participation ratio and localization in topological insulator phase transitions
由逆参与比（IPR）测量的哈密顿本征函数的波动可以表征发生在2D狄拉克材料（如硅烯）中的拓扑带绝缘体跃迁，硅烯与石墨烯是同构的，但具有较强的自旋轨道相互作用。利用IPR的单调特性，作为垂直电场（提供可调带隙）的函数，我们定义了拓扑绝缘体和带绝缘体相的拓扑量子数。
2016-10-12 cond-mat.mes-hall
Reflection symmetric second-order topological insulators and superconductors
二阶拓扑绝缘体是晶体绝缘体，具有带隙的本体和带隙的晶界，但是在两个边界的交叉处具有拓扑保护的无隙状态。在没有进一步空间对称性的情况下，Altland-Zirnbauer的十个对称类中有五个允许在二维和三维中存在这种二阶拓扑绝缘体。我们表明，反射对称性可以用来系统地产生二阶拓扑绝缘体和超导体的例子，虽然拓扑保护状态的角落（在二维）或晶体边缘（在三维）继续存在，如果反射对称性被打破。具有破缺时间反转对称性的三维二阶拓扑绝缘体的霍尔电导以$e^2/h$为单位量子化。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
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
