The surface-state of the topological insulator Bi$_2$Se$_3$ revealed by cyclotron resonance
迄今为止，拓扑绝缘体的输运测量一直由体块的电导率主导，导致在解决表面的性质的实质性困难。为此，我们使用高磁场，射频和微波光谱选择性地耦合到表面导电性的Bi $_2$ Se $_3$在高频率。在几GHz的频率范围内，我们观察到一个交叉从量子振荡指示一个小的3D费米表面，回旋共振指示的2D表面状态。
2010-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Observation of cyclotron antiresonance in the topological insulator Bi2Te3
本文报道了正则三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Te $_3$中回旋反共振的实验观察。研究了单晶Bi $_2$ Te $_3$在18 T磁场下的磁反射响应，并与以往研究的其他拓扑绝缘体进行了对比，反演了其主要光谱特征。我们称之为反共振。为了描述这种非常规的行为，我们提出了一个假想的回旋共振频率的想法，这在另一方面表明磁场施加在载流子上的洛伦兹力的形式采取了非常规的形式。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.plasm-ph
Edge and bulk effects in the Terahertz-photoconductivity of an antidot superlattice
利用傅里叶变换光谱仪测量了正方形反点超晶格的光电导特性，研究了其太赫兹（THz）响应。我们检测，光谱分辨，周期性超晶格的回旋共振和基本磁等离子体模式。在耗散传输制度的两个共振观察到的光响应。在绝热输运区，在整数填充因子$ν=2$下，仅观察到回旋共振。从这一点，我们推断，不同的机制有助于将太赫兹辐射的吸收转化为光电导的回旋加速器和磁等离子体共振，分别。
2000-05-18 cond-mat.mes-hall
Topological Berry phase and semiclassical quantization of cyclotron orbits for two dimensional electrons in coupled band models
研究了具有粒子-空穴对称谱的耦合双带模型中二维布洛赫电子回旋轨道的半经典量子化。作为具体的例子，我们研究石墨烯（单层和双层）和氮化硼。主要的重点是波的影响-如贝瑞相位和马斯洛夫指数-发生在半经典量子化的顺序$\hbar$和产生的朗道水平的非平凡的移位。具体来说，我们表明，指数移动出现在朗道水平是相关的拓扑部分的Berry相位-这基本上是一个缠绕数的方向的伪自旋1/2相关的耦合带-获得的电子在回旋加速器轨道，而不是完整的Berry相位，如通常所述。因此，耦合带绝缘体的朗道能级与通常的带绝缘体相比发生了偏移。我们还详细研究了一个具体的例子（氮化硼）在整个布里渊区的Berry曲率，并表明，其计算需要小心定义的“k依赖的哈密顿量”H（k），其中k是布洛赫波矢。
2010-07-08 cond-mat.mes-hall
Nonstandard electron dynamics in topological insulators subjected to magnetic field: the Berry phase effects
研究了静态磁场作用下Bi2Te3型三维拓扑绝缘体表面载流子运动的准经典动力学。连接到电子等能面（轮廓）的对称性变化和非零的Berry曲率的影响被考虑在内。结果表明，与电子在恒定均匀磁场中沿方程E（k）=const和pz=const所定义的轨道运动的标准动力学相反，这里出现了一些新的效应，与Berry曲率成正比的反常速度项的出现有关，以及与波包的轨道动量成比例的能量的附加项有关的轨迹弯曲。这将导致表面电子回旋共振条件的变化。虽然在磁场中时间反演不变性和拓扑顺序被打破，但是回旋共振的调查允许确定该绝缘体在零磁场下是平凡的还是非平凡的。
2015-03-31 cond-mat.mes-hall
Metallic Behavior of Cyclotron Relaxation Time in Two-Dimensional Systems
本文研究了高迁移率Si/SiGe量子阱中二维电子在低温下的回旋共振现象，该量子阱的直流电阻率$ρ$具有金属温度依赖性.弛豫时间$τ_{\rm CR}$表现出负的温度依赖性，这与从$ρ$获得的输运散射时间$τ_t$的温度依赖性相似。在0.4 K下的比率$τ_{\rm CR}/τ_t$随着电子密度$N_s$减小而增加，并且当$N_s$接近金属-绝缘体转变的临界密度时超过1。
2011-05-24 cond-mat.mes-hall
Terahertz photoresistivity of a high-mobility 3D topological insulator based on a strained HgTe film
我们报告的太赫兹（THz）的光电阻率在应变碲化汞三维拓扑绝缘体（3D TI）的所有费米能级位置的详细研究：内的导带和价带，并在体间隙。在存在磁场的情况下，我们检测到对应于回旋共振（CR）的顶面狄拉克费米子（DF）的共振和检查的非平凡的依赖关系的表面态回旋质量的费米能级位置。我们还检测到额外的共振功能在中等电子密度，并证明它们是由表面DF和体电子的混合。在高电子密度下，我们观察到太赫兹辐射引起的1/B周期性低场磁振荡耦合到谐波的CR，并证明它们有一个共同的起源与微波诱导的电阻振荡（MIRO）以前观察到的高迁移率GaAs基异质结构。这一观察结果证明了应变碲化汞薄膜中螺旋表面态形成的二维电子系统的优越性。
2020-11-20 cond-mat.mes-hall
Multi-Photon Transitions in Coupled Plasmon-Cyclotron Resonance Measured by Millimeter-Wave Reflection
我们建立了一个低温微波波导干涉仪，用于测量二维电子气的高频特性。耦合等离子体回旋共振（PCR）光谱用于提取有效质量，体等离子体频率，和载流子弛豫时间。与传统的透射光谱相比，这种方法不需要样品制备，并且是无损的。PCR信号可以用低至10 nW的微波功率源解析。我们观察到PCR的多光子跃迁制度，这已被提出是相关的微波诱导的电阻振荡。
2016-12-15 cond-mat.mes-hall
Bulk-Boundary Correspondence in a Non-Hermitian Chern Insulator
将一维拓扑绝缘体的非厄米体-边界对应的方案应用于非厄米陈氏绝缘体，以研究其对二维系统的适用性。这种情况下采用修改的周期性边界条件下的体几何形状和开放边界条件下的边界几何形状。体几何用于定义拓扑数，而边界几何用于观察拓扑边界状态的存在或不存在。它表明，散装边界对应持有在一个二维陈绝缘体与增益/损失型非厄米性;一个非平凡的陈数在散装几何计算是在一对一的对应关系与存在的拓扑边界状态的边界几何。这种方法使我们能够确定边界几何中的相图。
2021-03-01 cond-mat.mes-hall
Majorana fermions from Landau quantization in a superconductor--topological-insulator hybrid structure
我们表明，回旋运动和Andreev反射的相互作用所经历的无质量狄拉克类电荷载流子在拓扑绝缘体表面状态产生的马约拉纳粒子激发。基于Dirac-Andreev边缘态的一个近似函数描述，我们讨论了Majorana模的运动学性质，发现它们可以通过改变超导体的化学势和/或垂直磁场的大小来调谐.我们的建议开辟了新的可能性，研究马约拉纳费米子在一个可控的设置。
2012-10-15 cond-mat.mes-hall
Bulk and edge spin transport in topological magnon insulators
我们研究了拓扑磁振子绝缘体的自旋输运性质。拓扑磁振子绝缘体是一种具有拓扑非平凡体磁振子带和位于体带隙中的受保护磁振子边缘模的磁性绝缘体。采用Landau-Lifshitz-Gilbert唯象理论，计算了在有和没有随机晶格缺陷的情况下，金属间自旋积累不平衡驱动的自旋电流通过正常金属$|$拓扑磁振子绝缘体$|$正常金属异质结.我们表明，散装和边缘运输的特点是不同的长度尺度。这导致了一个特征系统的大小，其中磁振子输运从小系统的体积主导跨越到较大系统的边缘主导。这些发现是通用的和相关的拓扑运输系统的非保守玻色子。
2018-02-15 cond-mat.mes-hall
Cyclotron resonance induced photogalvanic effect in surface states of 200 nm thick strained HgTe films
我们报告的磁光电流和磁输运现象的研究在200 nm的部分应变碲化汞薄膜。该厚度略大于晶格弛豫的估计临界厚度，使得膜部分弛豫，其中能隙的值接近于零。我们表明，在碲化汞薄膜的单色太赫兹激光辐射的照射结果在一个巨大的共振光电流所造成的回旋共振的表面状态。共振光电流也被检测到在参考完全应变80 nm碲化汞膜先前显示为完全带隙的3D拓扑绝缘体。我们发现，在这两种类型的膜的共振位置几乎一致，证明在厚碲化汞膜的拓扑保护的表面状态的存在。这一结论得到了磁输运实验的支持。
2019-05-02 cond-mat.mes-hall
Bulk-boundary correspondence in three dimensional topological insulators
讨论了三维无相互作用拓扑绝缘体的体拓扑不变量与表面态谱的关系。通过研究特定的模型，并考虑一般的边界条件的电子波函数在晶体表面上，我们表明，使用实验技术，探测表面状态，只有强拓扑和平凡的绝缘相可以区分;后者的状态被等效为一个弱的拓扑绝缘体。在强拓扑绝缘体中，只有表面态数目的{ \it宇称}，而不是表面态数目本身，对时反不变边界扰动是鲁棒的。我们的研究结果表明，$\z$定义的体积边界对应，兼容的$\z$分类的拓扑绝缘体。
2011-08-10 cond-mat.mes-hall
Bulk--boundary correspondence in a non-Hermitian quantum spin-Hall insulator
本文将基于修正周期边界条件的非厄米体-边界对应场景扩展至非厄米量子自旋霍尔绝缘体，证明其能正确描述该系统的体-边界对应，且导出的相图与开放边界条件下的谱一致。
2023-11-22 cond-mat.mes-hall
Surface magnetic ordering in topological insulators with bulk magnetic dopants
我们发现，一个三维的拓扑绝缘体掺杂磁性杂质的散装可以有一个政权的表面是磁有序的，但散装不是。这与常规材料形成对比，在常规材料中，本体有序相通常比表面有序相更坚固。这种差异源于拓扑绝缘体的拓扑保护无间隙表面状态特征。我们研究的问题，使用平均场的方法在两个具体的模型，给出相同的定性结果，有一些有趣的差异。我们的研究结果可以帮助解释最近的实验结果显示出现的光谱间隙掺杂Mn或Fe原子的Bi2Se3的表面状态，但没有可测量的体磁性。
2012-02-08 cond-mat.mes-hall
Phase Diagram of a Non-Hermitian Chern Insulator: Destabilization of Chiral Edge States and Bulk-Boundary Correspondence
具有增益/损耗型非厄米性的非厄米性陈氏绝缘体显示出奇特的能隙闭合;当非平凡的陈氏绝缘体相变为无能隙相时，由于手征边缘态的不稳定，导带和价带合并为一个带。以前的配方的非厄米体边界对应是不够的，因为这样的差距关闭超出了它的范围。在这里，我们修改的配方，考虑到特殊的间隙关闭，并将其应用到非厄米陈绝缘体。我们证明了体边界对应持有的系统，包括手性边缘状态的不稳定。从体边界对应的相图示出与系统的光谱一致。
2022-04-09 cond-mat.mes-hall
Orbital Magnetization in Insulators: Bulk vs. Surface
有限块物质的轨道磁矩用单体密度矩阵表示为简单迹线。我们解决一个宏观系统，绝缘的散装，我们表明，它的轨道时刻是一个散装长期和表面长期，广泛的总和。后者只发生在横向电导率为非零时，并归因于导电表面状态。对一个模型哈密顿量的模拟验证了我们的理论。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall
Bulk spin conductivity of three-dimensional topological insulator
我们在Kubo形式下研究了三维拓扑绝缘体体态的自旋电导率。自旋霍尔效应是产生垂直于所施加电压的自旋电流。在三维拓扑绝缘体的情况下，沿$x$方向施加的电压产生沿$y$和$z$方向具有可比值的横向自旋电流。我们发现，由于能带的反转，在带隙区存在一个有限的非普适自旋电导率值。顶点修正对自旋电导率的贡献增强了填充态的自旋电导率。这些发现解释了在拓扑绝缘体中观察到的大自旋电导率。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall
Selective probing of photo-induced charge and spin dynamics in the bulk and surface of a topological insulator
拓扑绝缘体具有完全不同的自旋轨道耦合体和表面电子光谱，每个预测表现出奇异的光响应。在这里，我们报告的时间分辨的基本和二次谐波光学泵浦探测测量的拓扑绝缘体Bi 2 Se 3独立测量其光致电荷和自旋动力学与体积和表面选择性。我们的研究结果表明，在拓扑绝缘体中，光在体相和表面都可以诱导出一个瞬态的净自旋密度，这可能驱动自旋输运。通过利用一种新的旋转各向异性分析，我们能够分别解决自旋去极化，带内冷却和带间复合过程后的光激发，这表明，自旋和电荷的自由度放松在非常不同的时间尺度上，由于强的自旋轨道耦合。
2011-08-09 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
Ambipolar transport in bulk crystals of a topological insulator by gating with ionic liquid
我们报道了拓扑绝缘体的大块单晶的离子液体门控可以控制表面载流子的类型，甚至导致双极输运。这是可能的，通过使用一个高度体绝缘的BiSbTeSe 2系统，其中的化学势位于接近表面狄拉克点和中间的体带隙。由于使用了离子液体，通过门控控制表面化学势可以在三维样品的整个表面上进行，为拓扑绝缘体开辟了新的实验机会。此外，我们的数据表明，存在一个几乎可逆的电化学反应，导致散装载流子掺杂到晶体中的离子液体门控过程中。
2012-08-22 cond-mat.mes-hall
The Coexistence and Decoupling of Bulk and Edge States in Disordered Two-dimensional Topological Insulators
研究了无序二维拓扑绝缘体中边态和体态共存于同一费米能级时的散射和局域化性质。由于边缘-体背散射（拓扑或对称性不禁止\emph{a priori}），安德森无序使边缘和体态不可分割地局域化。提出了两种方法来有效地解耦它们，并恢复鲁棒传输。第一种退耦来自长程无序，因为边缘态和体态在$k$空间中被很好地分离。第二个是来自边缘门，由于边缘状态在实空间中的边缘性质。后者可以用于电调谐安德森绝缘体和拓扑鲁棒导体之间的系统，即，拓扑晶体管的实现。
2014-03-18 cond-mat.mes-hall
The Bulk-Hinge Correspondence and Three-Dimensional Quantum Anomalous Hall Effect in Second Order Topological Insulators
手征铰链模是三维二阶拓扑绝缘体的重要特征。在这里，我们提出了一个四极杆指数相结合的板陈数在散装表征流动模式的手征铰链模式沿铰链在样品的表面的交叉点。我们进一步利用拓扑场论证明了手征铰链模与四极指数和平板陈数的对应关系，并给出了手征铰链模导致的三维量子反常霍尔效应的图像.这两个体拓扑不变量可以在电输运和磁光实验中测量。用这种方法，我们建立了三维二阶拓扑绝缘体的体铰链对应。
2021-02-24 cond-mat.mes-hall
Bulk Topological Invariants in Noninteracting Point Group Symmetric Insulators
我们调查各种量子化体物理观测在二维和三维拓扑带绝缘体平移对称和晶体点群对称（PGS）下不变。在二维绝缘体中，我们证明了：（i）$C_n$不变绝缘体的陈数可以通过计算布里渊区中高对称点处对称算子的本征值来确定，直到$n$的倍数;（ii）还确定$C_n$不变绝缘体的陈数，直到$n$的倍数，通过非相互作用多体系统的Slater行列式的$C_n$本征值和（iii）在具有二面角点群$D_n$的绝缘体中陈数为零，并且量子化的电极化的强度是这些绝缘体的拓扑不变量。在三维绝缘体中，我们发现：（i）只有点群$C_n$，$C_{nh}$和$S_n$ PGS的绝缘体可以有非零的三维量子霍尔系数和（ii）只有不适当的旋转对称的绝缘体可以有量子化的磁电极化$P_3$在项$P_3\mathbf{E}\cdot\mathbf{B}$，在绝缘体（介质）的电动力学的轴子项。
2012-11-14 cond-mat.mes-hall
Surface Scattering via Bulk Continuum States in the 3D Topological Insulator Bi$_{2}$Se$_{3}$
我们对三维拓扑绝缘体Bi $_{2}$ Se $_{3}$的表面进行了扫描隧道显微镜和微分隧道电导（$dI/dV$）的测量.快速傅立叶变换应用到$dI/dV$图像显示狄拉克节点附近的电子干涉图案，尽管一般认为，背散射被很好地抑制在体能隙区域。实验结果与理论表面和体能带结构的比较表明，电子干涉是通过狄拉克节点附近的表面态与体连续态之间的散射发生的。
2011-09-29 cond-mat.mes-hall
Bulk effects on topological conduction on the surface of 3-D topological insulators
拓扑绝缘体在微调磁场中的表面态是实现防止无序的拓扑金属的理想候选者。它的特征是：（1）在精细调谐的纵向磁场中长导线的电导平台和（2）电导率总是随样品尺寸而增加，并且两者都与无序强度无关。我们数值研究这些实验运输签名是如何受到影响的体积物理在内部的拓扑绝缘体样品。我们表明，这两个签名的拓扑金属是强大的对批量效应。然而，大体积确实大大加速了金属在磁场中的衰变，并改变了其对表面无序的反应。当无序强度被调谐到与体能带共振时，电导率遵循标度理论的预测，表明传导是扩散的。在其他无序强度的大部分减少了表面无序和缩放理论的影响是系统地违反，信号传导是不完全扩散。这些效应将改变表面电导率和磁导率的大小。
2014-06-13 cond-mat.mes-hall
Interplay of bulk and edge states in transport of two-dimensional topological insulators
研究了两端金属/量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）/金属结中的输运性质。我们表明，电导信号来自散装和边缘的贡献是不加性的。而对于长结的传输是由边缘状态的贡献，对于短结，电导信号是建立从体和边缘状态的比例，这取决于样品的宽度。此外，在拓扑绝缘体状态下，短结的电导显示出作为样品长度的函数的非单调行为。令人惊讶的是，电导的这种非单调行为可以追溯到一个有效的传播解决方案，这是强大的标量无序的形成。我们的预测应该在碲化汞量子阱和铋$_2$硒$_3$薄膜实验验证。
2011-12-22 cond-mat.mes-hall
Photogalvanic effect in HgTe/CdTe topological insulator due to edge-bulk optical transitions
理论上研究了二维HgTe/CdTe量子阱拓扑绝缘体（TI）在频率高于平衡费米能级与导带底之差（THz范围）的圆偏振光照射下的特性。我们发现，电子-空穴的不对称性的结果在边缘和体状态之间的自旋相关的电偶极跃迁，我们预测的圆形光电流的发生。如果边缘状态隧道耦合到导体，则可以通过测量导体中的电动势（EMF）来检测光电流，电动势与光电流成比例。
2015-09-21 cond-mat.mes-hall
Zitterbewegung and bulk-edge Landau-Zener tunneling in topological insulators
本文研究了二维拓扑绝缘体中的弹道zitterbewegung动力学和边缘态与体态之间的Landau-Zener隧穿。在散装，我们使用的埃克塞特定理表明，一个外部的平面内电场不仅漂移的包纵向，但也引起了横向有限侧跳平凡和拓扑制度。对于宽度为$W$的有限带，我们表明，当大的$W$与$W^{-3/2}$的电场诱导耦合衰减时，体态和边缘态之间的朗道-齐纳隧穿消失。这一点可以通过将含时薛定谔方程扩展到休斯顿态来证明。因此，我们不能像Phys.Rev.B87，161115（2013）中提出的那样，将量子自旋霍尔态描绘为从zitterbewegung体轨迹“泄漏”到边缘态中产生的。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall
Bulk-Free Topological Insulator Bi2Se3 nanoribbons with Magnetotransport Signatures of Dirac Surface States
拓扑绝缘体（TI）的许多应用以及新现象需要具有减小的尺寸的器件。虽然已经取得了很大的进展，实现薄膜的TI具有低的体载流子密度，纳米结构还没有报道具有类似的性能，尽管事实上，尺寸限制应有助于减少贡献的体载流子。在这里，我们证明了Bi2Se3纳米带，生长通过一个简单的无催化剂的物理气相沉积，具有固有的低体载流子密度，并可以进一步通过尺寸限制散装自由，从而揭示了高流动性的拓扑表面状态。磁输运和霍尔电导测量，在单一的纳米带，表明，在厚度低于30 nm的体输运被完全抑制，这是支持自洽的带弯曲计算。结果突出了材料生长和几何约束的重要性，以适当地利用拓扑表面状态的独特性质。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall
Robust topological insulator surface conduction under strong surface disorder
拓扑绝缘体的特点是在其外边界上有特殊保护的传导。我们发现，2-D拓扑绝缘体（也陈氏绝缘体）所表现出的保护边缘导电是独立的非磁性边界无序。特别是，即使当边缘状态的不均匀性破坏了能量和动量之间的特征线性狄拉克关系时，位于体隙内部的边缘状态仍然是导电的。边界无序对带隙内态的主要影响是降低费米速度，增加态密度，如果自旋守恒，则将态拉入无序区，并且在非常大的无序下将态移动到无序边缘和干净体之间的边界。这些效果，这可能是有用的设备工程，控制无序的边缘和散装带之间的共振。共振的能量由体带宽度设定;带隙边缘态的平面波特性的保护由体带宽度控制，而不是体带隙。
2013-05-17 cond-mat.mes-hall
Edge accumulation and currents of moment in 2D topological insulators
这封信分析了2D拓扑绝缘体边缘的体自旋（矩）电流和自旋（矩）积累，并考虑了边缘的反射。积累只发生在边缘状态，这将拓扑绝缘体与常规绝缘体区分开来。带连续可以支持横向体自旋（矩）电流，但它不受拓扑陈数，并可能存在于传统的绝缘体。没有与体电流相关的边缘积累。
2010-07-24 cond-mat.mes-hall
Probing the interplay between surface and bulk states in the topological Kondo insulator SmB$_6$ through conductance fluctuation spectroscopy
我们目前的预测近藤拓扑绝缘体材料钐$_6$的单晶电阻波动谱的结果。我们的测量结果表明，在低温下，在这个系统中的传输只发生通过表面状态。在这个温度范围内的测量噪声出现由于普遍电导波动，其统计被发现是一致的，在辛对称类的二维系统的理论预测。在较高的温度下，我们发现签名的玻璃动力学，并建立所测量的噪声是由流动性波动在散装。我们发现，不同于拓扑绝缘体的dichalcogenide家庭，在表面和体导电沟道的SmB $_6$的噪声是完全不相关的。我们的测量结果表明，在足够低的温度下，大部分没有明显的贡献，使之成为一个理想的平台，用于探测物理拓扑表面状态的SmB $_6$的电输运。
2017-05-29 cond-mat.mes-hall
Giant orbital Hall effect due to the bulk states of 3D topological insulators
本研究聚焦三维拓扑绝缘体的轨道霍尔效应，发现其体态引发的轨道霍尔效应比自旋霍尔效应高最多3个数量级，为提升拓扑绝缘体/铁磁体器件转矩提供了优化方向。
2025-06-17 cond-mat.mes-hall
Signatures of Topological Superconductivity in Bulk Insulating Topological Insulator BiSbTe$_{1.25}$Se$_{1.75}$ in Proximity with Superconducting NbSe$_2$
在s波超导体和三维拓扑绝缘体（3D-TI）之间的界面处，超导性和自旋动量锁定的组合被预测将产生可以容纳Majorana费米子的奇异p波拓扑超导相。然而，以前研究的3D-TI样品的大体积电导率和3D大块超导体与2D拓扑表面状态之间的费米能级失配阻碍了重大进展。在这里，我们采用块状绝缘拓扑绝缘体与二维超导体NbSe $_2$通过范德华外延组装。实验测得的微分电导产生不寻常的功能，包括双间隙频谱，一个固有的不对称性，消失与小的平面内磁场和微分电导纹波的偏置显着大于超导能隙。我们解释我们的结果的基础上的邻近诱导超导的拓扑表面状态，同时也考虑拓扑平凡的超导性所产生的Rashba型表面状态的可能性。我们的工作表明，获得p-波超导体的邻近效应体绝缘TI的可能性。
2019-11-17 cond-mat.mes-hall
Non-magnetic defects in the bulk of two-dimensional topological insulators
我们发现二维拓扑绝缘体中的非磁性缺陷对于每个自旋取向诱导两种束缚态：类电子态和类空穴态。根据缺陷势的符号，这些状态也可以是具有不同电子密度分布的两种。密度在中心具有最大值或最小值。由拓扑顺序引起的一个令人惊讶的效果是缺陷势的束缚态能量的奇异依赖性。
2014-08-12 cond-mat.mes-hall
Bulk-edge correspondence of Stiefel-Whitney and Euler insulators through the entanglement spectrum and cutting procedure
该研究针对受$PT$对称保护的二维Stiefel-Whitney与Euler绝缘体，提出非常规体边对应关系，发现非零拓扑类对应无能隙纠缠谱，并关联切割过程的能隙闭合点。
2023-08-23 cond-mat.mes-hall
Bulk-impurity induced noise in large-area epitaxial thin films of topological insulators
我们报告了一个详细的研究低频1/f噪声在大面积分子束外延生长薄（10 nm）的拓扑绝缘体薄膜作为温度，栅电压和磁场的函数。当费米能级在体价带内时，温度依赖性揭示了体带隙中缺陷态的产生-复合噪声的明显特征。然而，当费米能量被调谐到体带隙时，噪声的栅极电压依赖性表明，表面输运中的电阻波动是由相关的迁移率数密度波动引起的，所述相关的迁移率数密度波动是由于存在于密度为D $_{it}=3.2\times10^{17}$ cm $^2$ eV $^{-1}$的拓扑绝缘体晶体的体中的激活的缺陷态引起的。在存在磁场的情况下，这些材料中的噪声遵循抛物线依赖性，这在定性上类似于非简并掺杂平凡半导体中的迁移率和电荷密度波动噪声。我们的研究表明，即使在厚度低至10 nm的（Bi，Sb）$_2$ Te $_3$的薄膜中，本征体缺陷也是噪声的主要来源。
2018-09-26 cond-mat.mes-hall
Bulk-entanglement spectrum correspondence in $PT$- and $PC$-symmetric topological insulators and superconductors
本文提出PT和PC对称拓扑绝缘体与超导体中边缘谱通常有能隙，传统体-边界对应失效，并证明此时单粒子纠缠谱无能隙，建立体-纠缠谱对应关系，给出各对称类具体模型。
2024-07-27 cond-mat.mes-hall
Bulk-corner correspondence of time-reversal symmetric insulators: deduplicating real-space invariants
绝缘体的拓扑结构通常通过无间隙边界模式的存在来揭示：这就是所谓的体边界对应。然而，晶体绝缘体的多体波函数被赋予额外的拓扑性质，不产生表面光谱特征，但表现为（分数）量子化的电子电荷本地化在晶界。在这里，我们制定这样的体积角对应的物理相关的情况下，材料的时间反演对称性和自旋轨道耦合。要做到这一点，我们开发的“部分”的真实空间的不变量，既不能表示在贝里阶段，也不使用基于指针。这些新的晶体不变量管理（分数）量子化的角电荷的隔离材料结构和异质结构没有带隙界面模式。我们还表明，部分实空间不变量是能够检测所有的时间反演对称拓扑相位最近发现的脆弱型。
2020-08-17 cond-mat.mes-hall
Spin Chern Pumping from the Bulk of Two-Dimensional Topological Insulators
拓扑绝缘体是近年来发现的一种新的物质量子态，具有非常规的体拓扑不变量。TI的实际应用的建议主要是基于它们的金属表面或边缘状态。在这里，我们报告的理论发现的体量子泵浦效应在二维TI电调制在绝热循环。在每个循环中，与样品宽度成比例的自旋量可以被泵送到自旋电极中，这归因于非零的自旋陈数$C_{\pm}$。此外，通过使用半金属电极，可以测量通用的量子化电荷泵浦电导率$-C_{\pm}e^2/h$。这一发现铺平了道路，直接调查的强大的拓扑性质的TI。
2016-01-13 cond-mat.mes-hall
Selective bulk-boundary correspondence in higher-order topological insulators with anticommuting mirror and chiral symmetries
Indiana University（印第安纳大学）；Department of Physics, Indiana University（印第安纳大学物理系）；Quantum Science and Engineering Center, Indiana University（印第安纳大学量子科学与工程中心）
研究具有反对易镜面和手性对称性的高阶拓扑绝缘体，利用BDI类模型，发现打破特定镜面对称性可致边缘选择性体边对应，还定义新拓扑不变量区分此机制与非拓扑边缘选择效应。
2026-07-14 cond-mat.mes-hall
Influence of bulk inversion asymmetry on the magneto-optical spectrum of a HgTe topological insulator
从理论上研究了[001]和[013]生长的HgTe量子阱中体反转不对称性的影响。体反转不对称性导致HgTe拓扑绝缘体中两个零模朗道能级之间的反交叉间隙，即，具有反转能带结构的量子阱。发现这是对最近实验磁谱测量中观察到的反交叉分裂的主要贡献。相关的光学跃迁涉及不同的子带，但电子-电子相互作用引起的退极化位移被发现是可以忽略不计的小。当磁场偏离量子阱的垂直方向时，这种反交叉的分裂仅弱地依赖于倾斜角。因此，体反转不对称性的强度可以通过理论计算的单电子能级和实验观察到的反交叉能隙之间的直接比较来确定。
2013-09-22 cond-mat.mes-hall
Opposite current-induced spin polarizations in bulk-metallic Bi2Se3 and bulk-insulating Bi2Te2Se topological insulator thin flakes
三维拓扑绝缘体（TI）最基本、最奇特的性质之一是其拓扑表面态（TSS）的自旋动量锁定（SML），在未来的自旋电子学中具有潜在的应用前景。然而，其他可能的传导通道，例如具有强Rashba型自旋-轨道相互作用（SOI）和可能具有自旋霍尔效应（SHE）的体导电状态的普通二维电子气（2DEG），可以共存于3D TI中，使得难以确定电流诱导自旋极化（CISP）的起源。在这项工作中，我们直接比较了体绝缘的Bi 2 Te 2Se（BTS 221）和体金属的Bi 2Se 3薄片之间的CISP使用自旋电位法。在体绝缘BTS 221中，观察到的CISP具有与TSS的SML的预期螺旋度一致的符号，但是与其计算的体自旋霍尔电导率（SHC）相反的符号。然而，与BTS 221相比，在块体金属Bi 2Se 3中观察到相反的CISP，这与其带弯曲诱导的2DEG的Rashba-Edelstein效应和体自旋霍尔效应（SHE）的预期一致。我们的研究结果提供了一个电气的方式来区分TSS从其他可能的导电通道在3D TI的自旋输运测量，并开放的方式在电荷-自旋转换器件的潜在应用。
2020-08-22 cond-mat.mes-hall
A General Theorem Relating the Bulk Topological Number to Edge States in Two-dimensional Insulators
本文证明了二维绝缘体中体拓扑量子数与边缘态之间关系的一个一般定理。它表明，只要有一个拓扑秩序的散装，其特征在于由一个非零的陈数，即使它是定义为一个非保守量，如自旋的情况下的自旋霍尔效应，人们总是可以推断出存在的无间隙的边缘状态下的某些扭曲的边界条件，允许边缘之间的隧道。这种关系对于无序和相互作用是鲁棒的，并且它提供了量子（电荷）霍尔效应和量子自旋霍尔效应的统一拓扑分类。此外，它调和了明显的冲突之间的整体拓扑秩序的稳定性和开放边界系统中的无间隙边缘状态的不稳定性（如已知的自旋霍尔情况下发生）。在本框架下，进一步研究了体拓扑序和边态动力学的时间反演不变性的后果。
2006-04-05 cond-mat.mes-hall
A New Method for Characterizing Bulk and Surface Conductivities of Three-Dimensional Topological Insulators: Inverted Resistance Measurements
我们介绍了一种新的电阻测量方法，是有用的表征材料的表面和体导电，如三维拓扑绝缘体。这种新型电阻测量配置的传输几何结构由一条电流引线和两条电压引线组成，其中一条电流引线作为闭合回路，将另一条电流引线完全包围在表面上，两条电压引线均放置在回路外部。我们表明，在运输是由材料的表面电导率为主的限制，从这样的运输几何测量的四端电阻是成比例的$σ_b/σ_s^2$，其中$σ_b$和$σ_s$是材料的体和表面电导率，分别。我们称这种新型测量为\textit{inverted resistance measurement}，因为电阻与体电阻率成反比。我们讨论了这种新方法的可能实现，通过对不同的几何形状进行数值计算，并引入策略来提取体和表面电导率。我们还展示了反向电阻测量的SmB $_6$，拓扑近藤绝缘体，使用单面和同轴对齐的双面科尔比诺磁盘运输几何形状。使用这种新方法，我们能够测量体电导率，即使在低温下，其中体电导率比该材料的表面电导率小得多。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall
Helical edge and surface states in HgTe quantum wells and bulk insulators
量子自旋霍尔（QSH）效应是一种新的物质状态的性质，其保持时间反演，在体中具有能隙，但在边缘具有拓扑鲁棒的无隙态。最近，它已被证明，碲化汞量子阱实现这种新颖的效果。在本工作中，我们从现实的紧束缚模型出发，证明了HgTe量子阱中螺旋边态的存在，并计算了它们的物理性质。我们还表明，3d碲汞是一个拓扑绝缘体单轴应变下，并表明，表面状态描述的单组分无质量的相对论狄拉克费米子在2+1维。实验预测的基础上从现实的计算得到的定量结果。
2007-05-10 cond-mat.mes-hall
2D-Dirac surface states and bulk gap probed via quantum capacitance in a 3D topological insulator
BiSbTeSe $_2$是一种3D拓扑绝缘体（3D-TI），具有狄拉克型表面态和低体载流子密度，施主和受主相互补偿。在这种材料中占主导地位的低温表面输运由Shubnikov-de Haas振荡和量子霍尔效应预示。在这里，我们实验探测和模型的电子态密度（DOS）在薄层的BiSbTeSe $_2$的电容实验没有和量化磁场。通过探测最低的朗道能级，我们表明，通过场效应填充到系统中的大部分电子最终在（本地化）体状态，并出现作为背景DOS。这种背景态密度的温度依赖性非常强，可以追溯到库仑相互作用。我们的研究结果指出，在共存和密切耦合的狄拉克表面状态与大量的多体相（库仑玻璃）在3D-TI。
2020-11-03 cond-mat.mes-hall
Transport in topological insulators with bulk-surface coupling: Interference corrections and conductance fluctuations
出于实验困难，以生产拓扑绝缘体（TI）的Bi $_2$ Se $_3$家庭与纯表面态导电，我们研究的效果，体可以对低温输运性质的门控薄膜TI。特别是，我们专注于干扰校正，即弱本地化（WL）或弱反本地化（WAL），和电导波动（CFs）的基础上，一个有效的低能哈密顿量。利用图解微扰理论，我们首先分析了体和表面分别和随后讨论WL/WAL和CF时，隧道耦合的介绍。我们确定相关的软扩散模式的耦合系统，并使用这种见解，同时预测在各种参数制度的干扰校正和电导波动。结果强烈表明，这两个量的组合测量可以提供一个更好的理解的物理基础的低温运输过程中的薄TI膜与体表面耦合。
2018-12-28 cond-mat.mes-hall
Quantum and Classical Magnetoresistance in Ambipolar Topological Insulator Transistors with Gate-tunable Bulk and Surface Conduction
在拓扑绝缘体（TI）中，弱反局域化（WAL）和线性磁电阻（LMR）是两种最常见的磁电阻（MR）现象，它们通常被归因于Dirac拓扑表面态（TSS）。然而，存在模糊性，因为这些现象也可能来自体状态（通常在许多TI中进行显著的传导），并且即使在非TI材料中也可以观察到。在这里，我们展示了背栅双极TI场效应晶体管的（Bi0.04Sb0.96）2Te3薄膜生长的SrTiO 3（111），表现出大的载流子密度可调性（近2个数量级）和金属绝缘体的转变，在散装（允许有效地切断散装传导）。将费米能级从体能带调谐到TSS强烈地增强了WAL（将量子相干通道的数量从一个增加到大约两个峰值）和LMR（将其斜率增加高达10倍）两者。SS增强的LMR伴随着强烈的非线性霍尔效应，这表明电荷不均匀性（以及相关的经典LMR）的重要作用，尽管现有的LMR模型不能捕捉到我们数据的所有方面。我们系统的门和温度相关的磁输运研究提供了更深入的了解MR现象的性质，并揭示了TI相关材料的体和TSS运输之间的差异。
2014-02-19 cond-mat.mes-hall
Bulk-edge correspondence, spectral flow and Atiyah-Patodi-Singer theorem for the Z2-invariant in topological insulators
以Fu-Kane自旋抽运模型为例，研究了拓扑绝缘体中的体-边对应。我们表明，在这个模型中的Kane-Mele不变量是Z2不变模的谱流的单参数家庭的1+1维狄拉克运营商的整体边界条件引起的Kramers退化的系统。这个谱流被定义为一个整数，它计算狄拉克算子族从负到非负的本征值的数量与从非负到负的本征值的数量之差。由于绝缘体的体态是完全带隙的，并且假设基态除了Kramer外不再简并，因此它们对谱流没有贡献，只有边缘态对谱流有贡献。无带隙边态的Kramers对数目的奇偶性与谱流的奇偶性完全相同。这揭示了边缘-体积对应的起源，即，为什么边缘态可以用来表征拓扑绝缘体。此外，谱流与约化的η-不变量有关，因此计算离散基态简并和连续无隙激发，这将拓扑绝缘体与传统的带绝缘体区分开来，即使边缘状态由于边缘模式之间的强相互作用而打开间隙。我们强调，这些结果也是有效的，即使是弱无序和/或弱相互作用系统。更高的光谱流分类的高维拓扑绝缘体是预期的。
2017-01-21 cond-mat.mes-hall
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
Magnetic field effects on edge and bulk states in topological insulators based on HgTe/CdHgTe quantum wells with strong natural interface inversion asymmetry
提出了一种基于HgTe/HgCdTe量子阱的二维拓扑绝缘体中螺旋边缘态的电子结构和塞曼效应理论.界面反转的不对称性，反映了真正的原子结构的量子阱，大幅修改体和边缘状态。对于面内磁场，这种不对称性导致边缘状态有效$g$因子的强各向异性，其变得依赖于边缘取向。界面反转的不对称性还耦合了面外磁场中的反向传播边缘态，导致边缘态谱中的间隙被任意小场打开。
2016-02-24 cond-mat.mes-hall
Bulk Band Gap and Surface State Conduction Observed in Voltage-Tuned Crystals of the Topological Insulator Bi$_2$Se$_3$
本文报道了拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$在电场效应（EFE）几何条件下的几个单层晶体的输运研究。通过用Ca掺杂体晶体，我们能够制造具有足够低的体载流子密度的器件，以改变霍尔密度随栅极电压$V_g$的符号。我们发现，温度$T$和磁场相关的运输性能在附近的这个$V_g$可以解释由一个散装通道与激活间隙约50毫电子伏和一个相对较高的流动性金属通道，占主导地位，在低$T$。电导（约2 $\times$ 7 $e^2/h$），弱反本地化，和金属电阻-温度曲线的后者导致我们确定它与保护的表面状态。所观察到的间隙的相对小意味着EFE拓扑绝缘体器件在室温下的局限性。
2011-06-20 cond-mat.mes-hall
