Sliding-induced topological transitions in bilayer biphenylene
University of Salamanca（萨拉曼卡大学）
研究双层 biphenylene 中滑动诱导的拓扑转变，通过分析堆叠构型和对称性，揭示II型狄拉克锥交叉的复杂模式，并通过导电性测量实验验证拓扑变化。
2025-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological phases in gated bilayer graphene: Effects of Rashba spin-orbit coupling and exchange field
系统研究了Rashba自旋轨道耦合、层间电势差和交换场对双层石墨烯拓扑性质的影响。在只有Rashba自旋-轨道耦合和层间电势差的存在下，由于面外反转对称性的破坏而导致的带隙开放提供了通过改变外部栅极电压来实现可调谐拓扑相变的新可能性。在$AB$ -堆叠双层石墨烯中发现了二维$Z_2$拓扑绝缘体相和量子谷Hall相，并得到了它们在Dirac点附近的有效低能哈密顿量.对于$AA$堆叠，我们没有发现任何拓扑绝缘体相存在的大Rashba自旋轨道耦合。当交换场也打开时，双层系统表现出丰富多样的拓扑相，包括量子反常霍尔相，我们得到的相图作为Rashba自旋轨道耦合，层间电势差，和交换场的函数。
2012-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualizing topological edge states of single and double bilayer Bi supported on multibilayer Bi(111) films
独立的单双层Bi（111）是一种边缘态沿其周边传播的二维拓扑绝缘体。在实验上给出了层间耦合的情况下，Bi（111）薄膜的拓扑性质以及支撑衬底对最顶层Bi双层的影响仍然存在争议。本文结合扫描隧道显微镜和第一性原理计算，系统地研究了NbSe 2衬底上生长的Bi（111）薄膜的电学性质。两种类型的非磁性边缘结构，即，传统的Z字形边缘和2 × 1重构边缘交替地共存于单个双层岛的边界处，其拓扑边缘状态表现出显著不同的能量和空间分布。无论Bi（111）薄膜的底层厚度如何，在单层和双层Bi岛的边缘处都持续可见突出的边缘状态。我们提供了一个解释所观察到的边缘状态，验证了与第一性原理计算的拓扑起源。本文澄清了长期以来关于Bi（111）薄膜拓扑结构的争论，并揭示了通过边缘修饰的拓扑边缘态的可调谐性。
2018-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-Selective Topological Ordered States in Irradiated Bilayer Graphene
无间隙双层石墨烯易受各种自发带隙状态的影响。然而，正如理论预测和实验观察到的那样，基态在拓扑上是微不足道的，因为与谷无关的能隙在能量上是有利的。在这里，我们表明，在层间电场和圆偏振光的应用下，一个谷可以选择表现出原来的相互作用不稳定性，而另一个被冻结。调整这个Floquet系统稳定多个竞争的拓扑有序状态，区分边缘运输和圆二色性。值得注意的是，量子化的电荷，自旋和谷霍尔电导率共存于一个稳定的状态。
2017-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A general relation between stacking order and Chern index: a topological map of minimally twisted bilayer graphene
我们推导出描述双层石墨烯的两层的相对移位的堆叠矢量${\bf u}$与陈氏指数之间的一般关系。我们发现$C = ν- \text{sign}\left(|V_{AB}|-|V_{BA}|\right)$，其中$ν$是一个谷指数和$|V_{αβ}|$的堆积势的绝对值，依赖于${\bf u}$和唯一地确定层间相互作用; AA堆积在拓扑字符中没有发挥作用。通过这个表达式，我们表明，虽然理想和松弛的最小扭曲双层石墨烯看起来如此不同，以至于几乎是不同的材料，但它们的陈氏指数图是完全相同的。因此，这种材料的拓扑物理对晶格弛豫具有很强的鲁棒性。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional topological channels in heterostrained bilayer graphene
本研究理论证明均匀异质应变不足以在双层石墨烯中产生一维拓扑通道，需考虑原子重构形成扩展伯纳尔畴和尖锐界面，从而调控拓扑通道，与扭转电子学互补。
2023-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct imaging of topological edge states at a bilayer graphene domain wall
带隙石墨烯双层中的AB-BA畴壁是一种罕见的具有拓扑电子态的裸露结构。在这里，我们显示，第一次，直接成像的拓扑边缘状态，使用扫描隧道显微镜。同时获得的畴壁原子分辨率图像为我们提供了前所未有的机会来测量畴壁内空间变化的边缘态，观察到一维导电沟道主要位于畴壁的两个边缘附近，理论计算很好地再现了这一点。我们的实验进一步表明，即使在高磁场的存在下，一维拓扑状态是相当强大的。
2015-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Stacking in Bulk and Bilayer Hexagonal Boron Nitride
采用高水平的从头算理论（局域二阶Moller-Plesset微扰理论，LMP 2）研究了层状六方氮化硼块体和双层材料的堆垛层序。结果表明，静电相互作用和伦敦色散相互作用对层间距和堆积顺序都有影响，其中AA'是最稳定的。最小能量滑动路径仅包括AA'的高对称性堆叠，双层的能垒为3.4meV/原子。有和没有伦敦色散校正的最先进的密度泛函不能正确地描述层间能量，除了PBESol与我们的LMP 2结果和实验非常吻合。
2013-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Floquet-Engineered Topological Flat Bands in Irradiated Twisted Bilayer Graphene
我们提出了一种可调谐的光学装置，在圆偏振光下在扭曲双层石墨烯中设计拓扑非平凡的平坦带。使用分析和数值计算，我们表明，近平带可以在小扭转角附近的静态系统的魔角工程。这些带之间的平坦度和间隙可以通过改变激光频率和振幅进行光学调谐。我们研究了层间跳跃变化对Floquet平带的影响，发现晶格弛豫有利于它们的形成。此外，我们发现，一旦形成，平坦带进行非零陈数。我们表明，在目前已知的参数值，这样的拓扑平坦带可以实现使用圆偏振紫外激光。因此，我们的工作开辟了在莫尔超晶格中创建光学可调的、强相关的电子拓扑相位的道路。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure induced gap modulation and topological transitions in twisted bilayer and double bilayer graphene
我们研究了完全弛豫扭曲双层（TBG）和双双层（TDBG）石墨烯在垂直压力下的电子和拓扑性质。提出了一种在压力作用下获得莫尔超晶格平衡面内结构变形和面外结构变形的方法。我们发现，在较高的压力下，面内弛豫变得更强，而在每一层的厚度高度保持不变。弛豫和刚性结构的能带结构之间的比较表明，不仅电子和空穴侧的间隙（$Δ_e$和$Δ_h$）显着低估没有弛豫，而且刚性结构的中间带的详细色散是相当不同的松弛系统。TBG中的$Δ_e$和$Δ_h$在临界压力附近达到最大值，中间带较窄。TDBG在压力下发生拓扑转变，中间价带和导带在一个谷接触，它们的陈数相互转移。压力还可以调节TDBG的中性点处的间隙，该间隙在压力范围内关闭，并在更高的压力下重新打开。超晶格在压力作用下的电子结构行为对扭转角$θ$敏感，临界压力一般随扭转角$θ$的增大而增大。
2020-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering of the topological magnetic moment of electrons in bilayer graphene using strain and electrical bias
多通道二维材料（例如单层和双层石墨烯或菱面体石墨的薄膜）中的电子态的拓扑性质引起各种不寻常的磁输运机制。在这里，我们调查的拓扑磁矩（相关的Berry曲率）的电子态在双层石墨烯使用应变和垂直偏置的可调性。我们展示了如何可以可控地改变谷$g$ -因子的带边电子，$g_v^*$，在整个范围$10 < |g_v^*| < 200$，我们讨论的表现形式的拓扑磁矩的异常贡献对霍尔电导率和朗道能级谱。
2022-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Stacking-dependent topological magnons in bilayer CrI$_3$
出于对可调谐高频磁振子的原子薄磁铁的潜力，我们详细介绍了双层碘化铬$_3$的自旋波色散。我们证明了双层的磁振子行为强烈地依赖于其堆叠配置和层间磁有序，其中拓扑带隙开放的Dzyaloshinskiii-Moriya和Kitaev相互作用引起的分散体，分类双层CrI $_3$作为拓扑磁振子绝缘体。我们进一步揭示了在一个CrI $_3$双层与反铁磁层间有序的带隙的大小和拓扑结构是可调的外部磁场。
2023-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Gate-Defined Topological Josephson Junctions in Bernal Bilayer Graphene
该研究提出以BLG/WSe₂异质结为平台构建栅极定义的平面拓扑约瑟夫森结，证明在特定超导态下施加弱面内磁场可在势垒区形成Majorana零模，为低无序的内部工程化拓扑超导提供新途径。
2023-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological magnetic phase in LaMnO$_3$ (111) bilayer
相关拓扑绝缘体的候选者，起源于自旋-轨道耦合以及Hubbard型相关性，预计在（$111$）双层钙钛矿结构的过渡金属氧化物。基于第一性原理计算和紧束缚模型，研究了LaMnO $_3$（$111$）双层膜夹在LaScO $_3$势垒中的电子结构.对于理想的未畸变的钙钛矿结构，LaMnO $_3$（$111$）双层的费米能仅停留在狄拉克点，从而呈现半金属（类石墨烯），其也是半金属（不同于石墨烯，也不同于先前研究的LaNiO $_3$（$111$）双层）。狄拉克锥可以通过自旋-轨道耦合打开，产生对应于（量子化）反常霍尔效应的非平凡拓扑带。对于现实的正交畸变晶格，狄拉克点随着哈伯德排斥（或等效的Jahn-Teller畸变）的增加而移动。最后，莫特间隙打开，在莫特绝缘体和拓扑磁性绝缘体之间建立相边界。计算结果表明，在正交畸变晶格中，自旋轨道耦合打开的能隙（$\sim$ $1.7$ meV）比未畸变晶格中的能隙（$\sim$ $11$ meV）小得多.因此，抑制晶格畸变有助于提高钙钛矿（$111$）双层膜中拓扑相的稳定性。
2015-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological domain-wall states from Umklapp scattering in twisted bilayer graphene
University of Hong Kong（香港大学）；HK Institute of Quantum Science and Technology（香港量子科技研究所）；New Cornerstone Science Laboratory（新基石科学实验室）
研究揭示大角度扭折双层石墨烯中手性反转导致拓扑域壁态的形成机制，通过有效k·p模型和原子模拟验证其拓扑性质和鲁棒性。
2025-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall States Stabilized in Semi-magnetic Bilayers of Topological Insulators
在三维拓扑绝缘体中，通过引入自发磁化或外加磁场破坏时间反演对称性，使表面态产生带隙，当化学势位于带隙内时，产生量子反常霍尔效应或量子霍尔效应.进一步打破反转对称性是可能的，通过采用磁性拓扑绝缘体异质结构，主机非简并的顶部和底部表面状态。在这里，我们展示了定制材料的方法，实现强大的量子霍尔态的双层系统，其中的合作或取消组合的异常和普通霍尔响应从各自的磁性和非磁性层的例子。填充因子为0和+1时量子霍尔态的出现可以通过两个独立表面态的能带图关系来理解。磁性拓扑绝缘体的可设计异质结构可能为有趣的拓扑输运和功能性探索一个新的舞台。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Higher-Order Band Topology in Twisted Bilayer Kagome Lattice
本研究通过紧束缚模型与对称性分析，发现扭曲双层Kagome晶格因谷间散射产生拓扑非平庸体能隙，从而在公度扭曲角下实现高阶拓扑绝缘体，并证实其角态对无序和电荷密度波具有鲁棒性。
2024-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Curie-temperature ferromagnetism in bilayer CrI3 on bulk semiconducting substrates
具有高居里温度的二维（2D）铁磁（FM）半导体长期以来一直被用于电子和自旋电子学应用。在这里，我们提供了一个通用的策略，以实现强大的FM状态在双层CrI3的单斜堆积，它本质上具有层间反铁磁（AFM）秩序和弱面内FM耦合。我们发现，从散装半导体衬底的邻近效应诱导电子掺杂，并显着增加FM最近邻交换双层CrI3，导致AFM到FM的过渡层间自旋配置以及增强层内FM耦合。通过第一性原理计算和蒙特卡罗模拟，比较了体相和二维半导体与CrI3之间从强共价键到弱范德华（vdW）相互作用强度的差异，深入研究了衬底效应对双层CrI3磁性和居里温度的影响.这些理论结果为在合适的半导体衬底上直接合成二维铁磁体提供了一条简便的途径，以实现器件实现的高居里温度。
2020-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
First-principles study of electric-field-induced topological phase transition in one-bilayer Bi(111)
利用第一性原理计算，我们发现了双层Bi（111）中电场诱导的拓扑相变。带隙随着电场强度的增加而减小，并且在2.1 V/V处关闭。对于超过2.1 V/V的电场，带隙随着电场强度的增加而增加，在4.0 V/V时达到0.34 eV。我们计算了表征拓扑绝缘体相的$Z_{2}$不变量。结果表明，双层Bi（111）在电场作用下发生了拓扑相变，从拓扑绝缘体相通过Dirac半金属转变为平凡绝缘体相.这种拓扑相变可应用于新型器件。
2017-10-13 cond-mat.mtrl-sci
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
Symmetry-enforced metal-insulator transition and topological adiabatic charge pump in sliding bilayers of threefold symmetric materials
本文研究具有P$\ar{3}1m$对称性的滑动双层，通过紧束缚模型和对称性分析揭示滑动诱导的金属-绝缘体转变及拓扑绝热电荷泵效应，并在GaS和ZrS$_2$中分别得到第一性原理验证。
2024-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust formation of topological Hall effect in MnGa/heavy metal bilayers
研究了MnGa/Pt和MnGa/Ta双层膜中由界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用引起的拓扑霍尔效应。最明显的THE信号已被发现的基础上的MnGa薄膜具有小的临界磁能积常数Dc。在5 ~ 300 K的整个温度范围内提取了总霍尔信号中霍尔信号的大拓扑部分。这些结果为研究基于块体垂直磁各向异性材料的磁感应行为提供了基础物理和磁存储技术的新途径。
2018-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Berry phase mediated topological thermoelectric transport in gapped single and bilayer graphene
我们考虑带隙单层和双层石墨烯中的异常热电输运，其中间隙可能是由于反转对称性破缺。在间隙的存在下，非平凡的Berry相位效应可以被示出为即使在没有垂直磁场的情况下，响应于所施加的温度梯度来介导横向热电电压。这种自发的、反常的能斯特效应对于石墨烯能带结构中两个不相等的谷中的非均匀化学势是非零的。相反，能斯特响应可用于在两个横向样品边缘之间产生谷折射率偏振，如在类似的谷霍尔效应中。
2009-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic antiferromagnetic half-metal and topological phases from the ferrovalley states of the sliding bilayer altermagnets
School of Physics and Electronics, Hunan University（湖南大学物理与电子学院）
研究通过滑动双层异磁体的铁谷态发现内在反铁磁半金属和拓扑相，利用第一性原理计算揭示了自旋依赖的层间跃迁对能隙和拓扑性质的影响，为自旋电子学应用奠定基础。
2026-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological switching in bilayer magnons via electrical control
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Yancheng Institute of Technology（盐城工学院）
提出通过垂直电场调控双层铁磁绝缘体中的层间势能差，从而改变磁振子能带拓扑和非互易动力学，实现电控拓扑磁振子开关。
2025-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier Density and Thickness Dependent Proximity Effect in Doped Topological Insulator -- Metallic Ferromagnet Bilayers
利用磁导率研究了磁邻近效应对掺杂拓扑绝缘体表面态的影响。我们的双层由一层Fe $_7$ Se $_8$，这是一种金属亚铁磁体和一层Bi $_{0.8}$ Sb $_{1.2}$ Te $_{3}$，这是一种高度空穴掺杂的拓扑绝缘体。利用输运测量和修改后的Hikami-Larkin-Nagaoka模型，我们表明，铁磁体显着缩短表面态的有效相干长度，这表明在狄拉克点处打开了一个间隙。我们表明，磁感应间隙持续的表面状态，从磁铁分开的拓扑绝缘体层厚为170 [nm]。此外，发现间隙的大小与我们从反常霍尔效应中提取的磁化强度成正比。我们的结果给出了拓扑绝缘体/铁磁体双层膜中载流子密度、感生磁化强度和磁感应能隙之间的关系。这些信息对于拓扑绝缘体中磁相互作用的理论理解和这种双层的实际制造都是重要的，这是各种建议技术的基础，如自旋电子器件，远红外探测器等。
2021-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic Bulk Photovoltaic Effect in Bernal Bilayer Graphene
CNRS/Aix-Marseille Université, Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille（法国国家科学研究中心/艾克斯-马赛大学，马赛跨学科纳米科学中心）
研究了伯恩双层石墨烯中磁场对位移电流和磁性球形电流的影响，揭示了边缘态在不同磁场下的不同行为。
2026-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange bias in Fe/Ir20Mn80 bilayers: Role of spin-glass like interface and bulk antiferromagnet spins
为了研究Fe/Ir_（20）Mn_（80）体系界面的磁性，我们进行了温度（T）、冷场（HFC）、交换偏置（EB）和训练效应等磁性测量。用直流磁控溅射法在室温下制备了不同厚度的Ir 20 Mn 80双层薄膜样品。随着Ir 20 Mn 80厚度的增加，交换偏置场（HEB）的变化预测了反铁磁（AFM）体自旋对EB的贡献。HEB和矫顽场（HC）随温度的指数衰减揭示了类自旋玻璃（SG）界面的存在。此外，HEB随HFC增加而降低证实了界面处的SG样挫折。此外，训练效果实验数据的拟合设想在这些EB系统的磁阻挫界面处存在冻结和可旋转自旋。
2019-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-Strong Spin-Orbit Coupling and Topological Moiré Engineering in Twisted ZrS2 Bilayers
我们预测，扭曲双层的1 T-ZrS $_2$实现了一个新的和可调的平台，工程师的二维拓扑量子相位占主导地位的强自旋轨道相互作用。在小扭转角下，ZrS $_2$异质结构产生了一个涌现的和扭转控制的莫尔Kagomé晶格，结合几何挫折和强自旋轨道耦合，产生了一个具有高度可控和几乎无色散带的莫尔量子自旋霍尔绝缘体。基于$Γ$处1 T结构的价带顶的双组分性质，我们设计了一个IV族过渡金属二硫属化物的通用赝自旋理论，并研究了强库仑排斥在拓扑莫尔Kagomé带的分数填充处产生的强量子反常Hall相以及可能的分数Chern绝缘态的出现.我们的研究结果建立了IV族过渡金属双硫族化合物双层膜作为一种新的莫尔平台，实现强相关的拓扑相位在扭曲可调设置。
2021-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Floquet Engineering of Twisted Bilayer Graphene
我们研究了Floquet设计的扭曲双层石墨烯在圆偏振激光脉冲驱动下的魔角以上的拓扑性质。采用基于第一性原理电子结构的完整莫尔晶胞紧束缚哈密顿量，我们发现在扭转角大于1.05 $^\circ$的双层中的能带拓扑基本上对应于单层石墨烯的能带拓扑。然而，在该系统中通过层之间的偏置电压打开拓扑上微不足道的间隙的能力使得能够探索完整的拓扑相图，这在单层石墨烯中是不可能的。圆偏振光诱导跃迁到拓扑非平凡的Floquet能带结构，并具有陈氏绝缘体的Berry曲率。重要的是，扭曲允许调谐电子能量尺度，这意味着电子带宽可以被定制以匹配紫外或中红外光子能量区域中的实际驱动频率。这意味着莫尔超晶格是一个理想的游乐场结合双电子学，Floquet工程，并强烈相互作用的制度出热平衡。
2019-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Manipulating dc currents with bilayer bulk natural materials
变换光学的原理已经应用于各种波动现象（例如，光学、电磁学、声学和热力学）。近年来，超材料直流电流控制装置受到越来越多的关注，通常采用转换光学的模拟，利用复杂的电阻网络来模拟非均匀和各向异性的电导率。我们提出了一个独特的和一般的原则，操纵直流电流直接求解导电方程，它只需要利用两层散装天然材料。我们实验证明了直流双层斗篷和扇形聚光器，来自于隐身传感器的广义帐户。所提出的方案已被验证为精确的设备，这开辟了一个简便的方式实现完整的空间控制的直流电流。所提出的方案不仅在直流领域，而且在操纵磁场、热、弹性力学和物质波等领域都有巨大的应用潜力。
2014-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable correlated and topological states in twisted monolayer-bilayer graphene
具有平坦电子能带的扭曲范德华异质结构最近已经成为实现具有非凡程度的控制和可调谐性的相关和拓扑状态的平台。在基于石墨烯的莫尔异质结构中，相关的相图和能带拓扑结构在很大程度上取决于石墨烯层的数量、它们的相对堆叠排列以及封装晶体的外部环境的细节。在这里，我们报告说，扭曲的单层-双层石墨烯（tMBG）的系统主机的各种相关的金属和绝缘状态，以及拓扑磁性状态。由于其低对称性，当施加的垂直电场从双层指向单层石墨烯时，tMBG的相图近似于扭曲双层石墨烯的相图，或者当场反向时，tMBG的相图近似于扭曲双层石墨烯的相图。在前一种情况下，我们观察到的相关态进行轨道驱动的绝缘过渡以上的临界垂直磁场。在后一种情况下，我们观察到出现电可调铁磁性在四分之一填充的导带，与一个大的相关的异常霍尔效应。独特的是，磁化方向可以在零磁场下完全通过静电掺杂来切换。我们的研究结果建立tMBG作为一个高度可调的平台，调查了广泛的可调相关和拓扑状态。
2020-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Lasing from Thouless Pumping in Bilayer Photonic Crystal
Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Chemistry Faculty (UPV/EHU)（巴斯克大学化学学院）；Brown University（布朗大学）；Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究院）；Universität Siegen（锡根大学）；Ecole Centrale de Lyon（里昂中央理工学院）；INSA Lyon（里昂国立应用科学学院）；Université Claude Bernard Lyon 1（里昂第一大学）；CPE Lyon（里昂国家高等化工、物理、生物学院）；CNRS（法国国家科学研究中心）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯科奎，巴斯克科学基金会）
本研究通过双层光子晶体中的Thouless泵浦机制，实现了动态可重构的拓扑激光，展示了可调纳米光源的潜力。
2026-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Engineering stacking-induced topological phase transitions in bilayer heterostructures
University of Rochester（罗切斯特大学）；Rutgers University（罗格斯大学）
针对许多强自旋轨道耦合材料仍拓扑平庸的问题，提出通过反转堆叠拓扑平庸Rashba单层构建非平庸拓扑相的策略，以BiSb为例验证其可行性与可调性，为二维拓扑系统设计提供新途径。
2025-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Imaging topological torus lattice from an electron crystal in twisted mono-bilayer graphene
本研究通过光谱学在扭曲单层-双层石墨烯中发现了拓扑环面晶格，揭示了强Coulomb关联形成的电子晶体编码非平庸能带拓扑导致空间调制Chern数，为交织与工程化强关联拓扑物理提供了有效策略。
2021-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Flexural Modes in Polarized Bilayer Lattices
拓扑晶格最近产生了很大的兴趣，基于其拓扑极化的独特的机械性能，包括在某些软边缘支持本地化模式的能力。这些系统的研究主要局限于平面力学领域，许多拓扑效应与平面力学密切相关。在这项研究中，我们延伸这种范式，探索出口的可能性，某些拓扑属性的弯曲波行为的薄格片。为了将拓扑模式耦合到平面外响应，我们通过将厚的拓扑kagome层堆叠到薄的扭曲kagome晶格上来组装双层晶格。的能带图揭示了存在的模式，其出平面的字符是由拓扑层的边缘模式，通过模拟阐明的行为，并确认通过激光振动计实验的双层原型标本。这些结果打开了另一个方向的拓扑力学，即弯曲波控制的平面内拓扑结构，导致潜在的应用弯曲波器件与工程偏振响应。
2021-12-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Topological multiferroic order in twisted transition metal dichalcogenide bilayers
层状范德华材料已经成为人工设计相关物质状态的强大平台。在这里，我们显示了一个扭曲的双硫属双层超晶格在四分之一填充的多铁性秩序的出现。我们表明，库仑相互作用之间的竞争导致同时出现亚铁磁和铁电订单。我们推导出该系统的磁电耦合，这导致了一个直接的强耦合之间的电荷和自旋订单。我们发现，由于内在的自旋轨道耦合效应，电子结构显示出非零的陈数，从而显示出拓扑多铁性秩序。我们发现，这种拓扑状态引起的界面模式在不同的磁性和铁电畴的多铁性。我们证明，这些拓扑模式可以调谐与外部电场，以及由衬底产生的超莫尔效应触发。我们的研究结果提出扭曲范德华材料作为一个潜在的平台，探索多铁性对称性破缺订单，并最终，可控的拓扑激发磁电域。
2022-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Voltage-control of damping constant in magnetic-insulator/topological-insulator bilayers
磁阻尼常数是磁化动力学和存储器件的效率以及磁振子输运的关键参数。因此，利用电场来操纵它在自旋电子学中是至关重要的。在这里，我们从理论上证明了铁磁和亚铁磁绝缘体（FI）/拓扑绝缘体（TI）双层膜的磁阻尼的电压控制。假设一个类似电容器的设置，我们制定了一个有效的耗散扭矩所引起的自旋电荷泵在FI/TI接口作为一个功能的施加电压。利用实际的材料参数，我们发现在0.25V电压下，厚度为10 nm的FI的有效阻尼可以调节一个数量级。此外，我们提供的观点上的电压诱导调制的磁振子自旋运输的邻近耦合FI。
2021-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hofstadter butterfly and Floquet topological insulators in minimally twisted bilayer graphene
我们从理论上研究了最小扭曲双层石墨烯（mTBLG）中三角形网络模型的霍夫施塔特蝴蝶。能带结构表现出能量的周期性，模仿Floquet系统。蝶形图提供了模型参数的指纹，并揭示了隐藏的带拓扑。在强磁场中，我们建立了mTBLG实现低能量Floquet拓扑绝缘体（FTIs）进行零陈数，而主机手征边缘状态的散装差距。我们通过分析Hofstadter蝴蝶中的非平凡谱流来识别FTI，并通过明确计算手性边缘态来识别FTI。我们的理论铺平了道路，一个有效的实际实现的FTIs在平衡固态系统。
2020-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Designing Topological High-Order Van Hove Singularities: Twisted Bilayer Kagomé
Loughborough University（拉夫堡大学）
通过扭曲双层凯格结构设计拓扑高阶Van Hove奇点，揭示其丰富的能级景观和大陈数，为研究强相关性和拓扑混合提供新平台。
2025-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Moiré magnons in twisted bilayer magnets with collinear order
我们探讨了下一个最近邻Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的扭曲双层磁体中的莫尔磁振子带，假设在弱层间耦合下保持面外共线磁序。通过对四种典型情况的磁振能带结构和拓扑Chern数的计算，我们发现：（1）谷莫尔带在很宽的连续扭转角范围内都是非常平坦的，（2）最低的几个平坦带的拓扑Chern数随扭转角的变化很大;双层反铁磁体中最低的几个拓扑平带在横向上具有非平凡的热自旋输运;这些特性使得扭曲双层磁体成为研究摩尔电子的磁振子对应物的理想平台，其中磁振子和电子之间的统计差异导致了全新的物理行为。
2020-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Magnetism and stability of all primitive stacking patterns in bilayer chromium trihalides
三卤化铬，CrX $_3$（其中X = Cl、Br、I），是一类分层磁性材料，其可以容易地剥离以提供铁磁单层。当两个层堆叠在一起形成双层时，层间交换耦合可以是铁磁的或反铁磁的，这取决于堆叠顺序。在这里，我们结合晶体学参数的基础上的紧密堆积条件与第一性原理模拟，枚举所有可能的堆叠模式在CrX $_3$双层，保持每一层的空间周期性。我们恢复在散装晶体中观察到的所有配置，并公开堆叠序列，没有散装对应的两层具有相反的手性。堆叠序列根据它们的相对稳定性进行排名，并将优先层间磁排序分配给它们中的每一个。模拟提供了一个一致的图片框所有目前的实验观察散装和剥离的CrX $_3$晶体，有趣的影响，为未来的测量，包括合成双层非标准的堆叠模式。
2020-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Large gap two dimensional topological insulators: bilayer triangular lattice TlM (M = N, P, As, Sb)
基于密度泛函理论和Berry曲率计算，我们预测了在一系列二维双层蜂窝TlM（M = N，P，As，Sb）中可以实现p-p带反转型量子自旋霍尔效应（QSHE），对于低能电子，这种双层蜂窝TlM可以有效地等效为双层三角晶格.进一步的拓扑分析表明，M原子的pz-和px，y之间的能带反转对TlM的非平凡拓扑性质有贡献.带反转与自旋轨道耦合无关，这与传统的拓扑绝缘体（TI）不同。构造了一个基于三角格点的紧束缚模型来描述系统中的QSH态。除了有趣的二维三角晶格$p-p$型拓扑机制反转外，系统的最大局域带隙可达550 meV（TlSb），这为未来的室温量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）提供了新的选择。随着van der Waals钝化技术的发展，结合六方晶系材料，如h-BN，TlMs在未来的二维拓扑电子器件中显示出巨大的潜力。
2016-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Topological magnon-polaron transport in a bilayer van der Waals magnet
本文研究双层范德华磁体中由磁弹耦合诱导的拓扑磁振子-极化子输运，揭示变磁转变伴随拓扑结构转变并显著改变热霍尔电导率与自旋能斯特系数。
2024-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Interplay of Magnetism and Topological Superconductivity in Bilayer Kagome Metals
二元金属间化合物材料$M_3$ Sn $_2$（$M$ = 3d过渡金属）呈现出一类新的强相关系统，其自然地允许磁性和金属性的相互作用。使用第一性原理计算，我们确认，散装铁$_3$锡$_2$是一个铁磁金属，并显示$M$ = Ni和Cu是具有非平凡的能带结构的顺磁性金属。专注于Fe $_3$ Sn $_2$，以了解在实验相关的原子薄的单kagome双层增强相关的效果，我们的从头计算结果表明，尺寸限制自然暴露的平坦性能带结构与双层kagome几何形状在所得的铁磁陈金属。我们使用一个多级的最小建模的磁性带逐渐接近费米能量。这有效地捕获了陈金属的物理特性，在材料相关参数范围内具有非零异常霍尔响应，以及自旋极化带的可能超导不稳定性，从而导致拓扑超导体。
2020-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Mechanical strain induced topological phase changes of monolayer and bilayer ZrTe$_5$
Hungarian Research Network, HUN-REN Centre for Energy Research, Institute of Technical Physics and Materials Science（匈牙利研究网络，HUN-REN能源研究中心，技术物理与材料科学研究所）；MTA - HUN-REN EK Lendület "Momentum" Topology in Nanomaterials Research Group（匈牙利科学院-HUN-REN EK Lendület“动量”纳米材料拓扑研究组）；ELTE Eötvös Loránd University, Department of Physics of Complex Systems（厄特沃什·罗兰大学，复杂系统物理学系）；ELTE Eötvös Loránd University, Department of Biological Physics（厄特沃什·罗兰大学，生物物理学系）
本研究揭示单层与双层ZrTe$_5$的应变诱导拓扑相变存在差异，其中双层ZrTe$_5$可通过1-2%应变实现多种拓扑态调控，为拓扑材料的应变调控提供了候选体系。
2026-08-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Second-order topological insulator in Bilayer borophene
基于第一性原理计算和紧束缚模型模拟，发现双层 $α_{5}$ 相硼烯是由 $C_{2}$ 旋转对称性保护的二维二阶拓扑绝缘体，丰富了该领域的候选材料。
2024-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Layer dependent topological phases and transitions in TaRhTe$_4$: From monolayer and bilayer to bulk
本研究通过密度泛函计算和紧束缚模型发现TaRhTe$_4$的拓扑相随层数变化：单层为量子自旋霍尔绝缘体，双层因层内跃迁表现为弱拓扑绝缘体，堆叠双层相图包含Weyl半金属等相，该结论可推广至相关碲化物家族。
2024-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Topological phases of Bi(111) bilayer in an external exchange field
用第一性原理方法研究了Bi（111）双层膜中交换场对拓扑相变的影响。对不同交换场大小的自旋陈数的计算表明，当时间反演对称性被一个小的交换场破坏时，系统进入时间反演破缺拓扑绝缘体相，这是Yang { \it et al.}在Phys. Rev. Lett. 107，066602（2011）中所述。在中间区域的金属相之后，在足够大的交换场处出现具有非零陈数的量子反常霍尔相。我们从电子结构、边缘态和输运性质的演化角度分析了相图，并证明了不同的拓扑相可以通过边缘态的自旋极化以及自旋或电荷的横向电导率来区分。
2012-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Total energy calculation for the metallic hcp phase of Zn in the bulk, layered, and quantum dot limits
用总能量计算方法研究了Zn的金属六方晶系相在体、单层、双层和量子点极限下的结构和电子性质。从我们计算的态密度和电子能带结构，与以前的工作一致，大块杂化的Zn- $4s$，$3p$，和$3d$轨道得到。此外，我们发现这种轨道杂化也获得了单层，双层，和量子点系统。同时，我们发现Zn单层和双层体系显示出层状体系的电子特性，而量子点体系显示出0 D体系的预测行为。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Tuning the Dirac Cone of Bilayer and Bulk Structure Graphene by Intercalating First Row Transition Metals using First Principles Calculations
自2004年石墨烯被发现以来，二维（2D）层状结构材料因其独特的物理、化学和电子性质而引起了人们的极大关注。石墨烯纳米技术的最新进展开辟了制备2D双层石墨烯（BLG）插层的新途径。利用第一性原理密度泛函方法，我们设计了20种第一行过渡金属（TM）嵌入BLG的新材料\textit{in-silico}，即TM嵌入BLG的10种层状结构和10种体相结构。本文研究了第一排三甲基锡（Sc-Zn）插层的层状和块状BLG的平衡结构和电子性质。目前的DFT计算表明，石墨烯中的C原子的2个$p_z$子壳层和TM原子的3个$d_{yz}$子壳层提供了费米能级附近的电子密度，控制BLG插层材料的材料性质。这篇文章强调了狄拉克点如何在BLG和体BLG中移动，给出了不同的TM插层材料。讨论了可控的电子结构和性能的插层BLG-TM的未来器件应用的影响。这项工作为有效生产二维和三维碳基插层材料开辟了新的途径，在纳米材料科学中具有广阔的应用前景。
2017-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Second-order and real Chern topological insulator in twisted bilayer $α$-graphyne
近年来，对高阶实拓扑态的研究及其物质实现已成为拓扑凝聚态物理的一个研究前沿。扭曲双层石墨烯（tbG）被证明具有高阶和实拓扑结构。但这一结论是否可以推广到其他二维扭曲双层碳材料及其背后的机理尚缺乏探索。在本文中，我们确定在大扭曲角的扭曲双层$α$ -石墨（tbGPY）作为一个真正的陈绝缘体（也被称为Stiefel-Whitney绝缘体）和二阶拓扑绝缘体。我们的第一性原理计算表明，在21.78 $^\circ$的tbGPY是稳定的，在100 K具有更大的体隙比tbG。非平凡的拓扑指标，包括真正的陈数和分数电荷，和本地化的间隙角态的第一性原理和紧束缚计算证明。利用$\mathcal C_{6z}$对称性，证明了两种指示剂的等价性，并解释了角态的存在.为了解释从莫尔异质结构继承的真实和高阶拓扑结构，我们构建了一个有效的四带紧束缚模型，捕获了tbGPY在大扭曲角下的拓扑结构和色散。通过打破有效模型的$\mathcal C_{2y}$对称性证明了到平凡绝缘体的拓扑相变，这使得我们的第一性原理计算建议将扭曲角减小到9.43 $^\circ$，从而对tbGPY的平凡化有了深入的了解。
2022-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Stacking-Engineered Switchable Altermagnetism in Topological FeSe bilayer systems
Institute for Quantum Science and Technology, Shanghai University（上海大学量子科学与技术研究院）；School of Materials Science and Engineering, Xiangtan University（湘潭大学材料科学与工程学院）；Department of Physics and Astronomy, University of California, Irvine（加州大学尔湾分校物理与天文学系）
通过第一性原理计算，预测了双层四方Fe基超导体中的拓扑交变磁相，并揭示了其作为谷极化反常霍尔物理的高度可调平台。
2026-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Hall Topological Hall Effect in Highly Tunable Pt/Ferrimagnetic-Insulator Bilayers
拓扑磁纹理，如skyrmions的电检测目前仅限于导电材料。虽然磁性绝缘体为Skyrmion技术提供了高速和低损耗的关键优势，但它们尚未被电探索。在这里，我们报告了一个突出的拓扑霍尔效应在Pt/Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$双层，其中原始的Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$外延膜的厚度下降到1.25单位电池允许调谐拓扑霍尔稳定性在很宽的范围内从200到465 K通过原子尺度的厚度控制。虽然Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$是绝缘的，我们证明了通过一种新的现象：“自旋霍尔拓扑霍尔效应”（SH-THE），其中界面自旋轨道扭矩允许自旋霍尔效应产生的自旋在Pt中经历独特的拓扑结构的底层skyrmions在Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$的拓扑磁纹理的检测。这种新颖的电检测现象为在未来的skyrmion技术中利用大家族的磁性绝缘体铺平了新的道路。
2019-05-09 cond-mat.mtrl-sci
