Configuration-Sensitive Transport on Domain Walls of a Magnetic Topological Insulator
研究了磁性拓扑绝缘体中畴壁的输运性质。磁性拓扑绝缘体的低能行为主要由手征边缘态决定。在这里，我们发现，在DW的CES的频谱和运输是强烈依赖于DW配置。对于布洛赫壁，在DW的两个共同传播的CES是双重简并的，入射电子被全反射。然而，对于Néel壁，两个CES是分裂的，并且透射由CES之间的干涉决定。此外，有效哈密顿量的CES表明，垂直于壁的磁化分量导致不同的输运行为。这些发现为实现低功耗的磁性DW自旋电子学器件奠定了基础。
2018-07-31 cond-mat.mes-hall
Domain Wall Motion in Thin-Film Magnets/ Topological Insulator Junctions
在沿畴壁方向有磁场和电场的情况下，导出了与拓扑绝缘体表面态耦合的薄膜磁体中畴壁的运动方程。我们展示了电场如何作为手征稳定剂阻止Walker击穿的出现并提高终极速度。我们还提出了一种机制，以扭转畴壁手性在一个可控的方式通过调谐手性电流流过壁。为了打破保护手征真空简并性的反射对称性，需要来自弱垂直磁场的输入。
2014-02-04 cond-mat.mes-hall
Topological cutoff frequency in a slab waveguide: Penetration length in topological insulator walls
研究了电磁波在三维拓扑绝缘体（3D TI）平板波导中的传播。结果表明，具有拓扑稳定性的截止频率限制了沿波导传播的频谱，并与实验观察一致。我们的方法也提供了一种方法来测量在3D TI的表面金属状态的渗透长度。
2015-10-23 cond-mat.mes-hall
Engineering electronic structure of a 2D topological insulator Bi(111) bilayer on Sb nanofilms by quantum confinement effect
本文报道了利用分子束外延（MBE）技术在Sb纳米薄膜上制备二维拓扑绝缘体-Bi（111）双层薄膜。我们的角分辨光电子能谱测量表明，作为薄膜厚度的函数的异质结构的电子能带结构的演变，并揭示了一个二维自旋无质量电子气内的顶部Bi双层的存在。有趣的是，我们的第一性原理计算外推所观察到的能带结构表明，通过调谐到量子尺寸制度的支持Sb膜的厚度，一对孤立的拓扑边缘态出现在一个部分能隙以上的费米能级0.32 eV的量子限制效应的结果。我们制造纳米级异质结构的结果和方法使Bi双层/Sb异质结构成为超低能耗成本电子学和表面自旋电子学的巨大潜力平台。
2015-11-08 cond-mat.mes-hall
Domain wall of a ferromagnet on a three-dimensional topological insulator
拓扑绝缘体（TI）具有许多普通绝缘体无法实现的现象和功能。它们大多数来自特殊的表面或边缘态。特别地，在没有外部磁场的情况下，在支持无耗散边缘电流的三维TI上的二维铁磁体中实现了量子化反常霍尔效应（QAHE）。在这里，我们从理论上证明了这种铁磁体的畴壁，它携带的边缘电流，是带电的，可以控制的外部电场。Neel壁和Bloch壁的手征性和相对稳定性取决于费米能的位置以及主体TI的磁矩和轨道之间的耦合形式。这些发现将为TI上的磁体用于自旋电子学应用铺平道路。
2015-09-02 cond-mat.mes-hall
Topological properties of domain walls in antiferromagnetic topological insulators
本文探索了反铁磁拓扑绝缘体中磁畴壁的拓扑性质，构建了两种紧束缚模型，发现磁畴壁可作为非平庸拓扑的来源，在体态和铁磁表面中生成并操控无能隙态。
2025-09-16 cond-mat.mes-hall
Manipulating topological-insulator properties using quantum confinement
最近的发现刺激了理论预测和实验实现的新材料，具有拓扑性质所产生的能带反转。这种拓扑绝缘体在本体中是绝缘的，但具有导电的表面或边缘状态。拓扑材料显示出各种不寻常的物理性质，并被推测能够创造奇异的马约拉纳费米子准粒子。当系统规模减小时，拓扑行为的签名如何演变从基础和面向应用的角度来看都是有趣的，因为这样的理解可以形成剪裁系统以处于特定拓扑阶段的基础。这项工作考虑了量子阱限制定义二维层的具体情况。基于体拓扑绝缘体的有效哈密顿描述，以谐振子势为例，研究了软壁比硬壁约束下能带反转和尺寸量子化的相互作用.我们的模型系统提供了一个有用的平台，系统研究正常和拓扑相位之间的过渡，包括带反转的发展和无质量狄拉克费米子表面态的形成。裸尺寸量子化，二维子带混合，和电子空穴不对称性的影响被解开，并阐明其各自的物理后果。
2017-06-17 cond-mat.mes-hall
Broadband enhancement of second harmonic generation at the domain walls of magnetic topological insulators
我们发现，在较宽的频率范围内，手征一维电子流的二次谐波产生（SHG）增强。增强的起源是双重的：首先，电流和相关的等离子体激元模式的线性色散以及等离子体激元极化激元的准线性色散导致相位匹配条件的提升。此外，强场局域化导致结构中二次谐波的进一步增加。研究结果表明，位于磁性拓扑绝缘体畴壁的手征电流是产生太赫兹频段二次谐波信号的有效源.
2020-04-16 cond-mat.mes-hall
Dynamics of domain-wall Dirac fermions on a topological insulator: a chiral fermion beam splitter
放置在拓扑绝缘体表面的两个铁磁畴壁的交叉点为畴壁狄拉克费米子提供了一个单向分束器。基于静态双孤子磁织构的解析表达式，我们对狄拉克波包沿这种交叉点的传播进行了系统的数值研究。数值分析采用单锥交错网格有限差分格式。结果表明，相交角对决定费米子束的分束比起着决定性作用。对于非矩形相交，宽度以及在较小程度上畴壁的类型，例如Bloch或N{é}el，决定了分裂器的性质。随着狄拉克费米子畴壁宽度与横向局域化长度之比的增大，其传播行为从量子力学（类波）向经典弹道（类粒子）转变。一个电动门放置在十字路口附近，提供了一个动态的外部控制旋钮，用于调整分流比。
2013-10-23 cond-mat.mes-hall
Improved Domain Wall Dynamics and Magnonic Torques using Topological Insulators
我们调查的磁化动力学时出现的薄膜铁磁体沉积在拓扑绝缘体（TI），特别是专注于畴壁运动通过电流和自旋波扭矩作用于磁化的可能性。我们分析表明，磁畴壁和TI之间的耦合去除了简并的壁轮廓相对于其手性和拓扑电荷。此外，我们发现，域壁运动的沃克击穿的阈值大大增加，并确定与TI的相互作用，允许更高的可达到的壁速度比在传统的情况下，难轴各向异性确定沃克阈值。最后，我们表明，允许的模式的自旋波激发和随后的磁化动力学在TI耦合的存在下，即使在均匀的磁化纹理上的磁振子扭矩作用。我们的研究结果表明，TI-铁磁体相互作用的磁化动力学具有类似的效果，作为一个内在的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的铁磁体。
2014-08-04 cond-mat.mes-hall
Signatures of Domain-Wall Confinement in Raman Spectroscopy of Ising Spin Chains
本文以扭曲Kitaev链为最小模型，结合矩阵乘积态与变分方法，从理论上证明畴壁禁闭束缚态在拉曼光谱中表现为尖锐峰，并揭示其波函数对称性。
2024-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunable Charged Domain Wall from Topological Confinement in Nodal-Line Semimetals
本文从理论上研究了拓扑双金属半金属的电子结构。我们表明，在存在的间隙开放的空间依赖的质量项，形成一个域壁，在间隙带电局域模式出现在域壁。结果表明，这种畴壁是通过头对头（或尾对尾）体电极化的强度实现的。局部模式具有拓扑起源，即，实现了拓扑限制，其通过在半经典动量-实空间中定义的半经典拓扑数来理解。与以前的研究相比，我们的研究表明，在两个绝缘体之间的界面没有散装拓扑数的拓扑限制。此外，随着体带隙的增加，局域模的色散从无带隙演变为带隙，这意味着其电导率是外部可调的。我们讨论了一个可能的实验实现的稳定，电可调的带电畴壁。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of quantum confinement of massless Dirac fermions in a topological insulator
自从发现拓扑绝缘体（TI）1，2以来，其手性表面态的特殊性质已在体材料和具有开放边界的薄膜材料中得到实验证明3，4。TI表面上的闭合边界可能会引起更有趣的现象，例如无质量狄拉克费米子（DF）的量子限制，这类似于金属表面上大质量自由电子的量子围栏（QC）5 -10。迄今为止，由于无质量费米子的不寻常的发射功率，实现真正的狄拉克QC仍然是一个非常严峻的挑战。通过在Bi 2 Te 3表面上异质外延生长具有适当覆盖率的Bi双层，在这里，我们展示了真正的狄拉克QC的实现。具体而言，壮观的地图的量子干涉在等边三角形的量子相干体包围Bi双层直接可视化通过使用低温扫描隧道显微镜。目前的成功归因于一个完美的方向匹配之间的QC边界和静止相散射的无质量的DF。此外，还系统地测量和分析了受约束的DF的准粒子寿命。
2014-04-18 cond-mat.mes-hall
Generation of non-equilibrium spin-motive force at the surface of a topological insulator induced by current-driven domain wall motion in the magnetic substrate
本文将幺正变换方法推广至含自旋-动量耦合的系统，克服其在 Hamiltonian 含自旋相关耦合时的适用限制，并解析计算了拓扑绝缘体表面的自旋动力力。
2025-05-09 cond-mat.mes-hall
Velocity and confinement of edge plasmons in HgTe-based 2D topological insulators
本研究通过GHz谐波激发与相位分辨检测，测量HgTe拓扑量子阱在QSH和QH体系下的边缘等离激元速度，发现低速度源于边缘电荷puddle的影响，揭示其是边缘输运的主要阻碍。
2023-02-22 cond-mat.mes-hall
Layer Zero-Line Modes in Antiferromagnetic Topological Insulators
最近，在反铁磁拓扑绝缘体MnBi $_2$ Te $_4$中实验观察到了磁畴壁，我们发现沿着畴壁出现了拓扑零线模（ZLM）。在这里，我们从理论上证明，这些ZLM是层依赖于MnBi $_2$ Te $_4$多层膜。对于具有面外铁磁性的畴壁，我们发现ZLM均匀地分布在奇数层中。当畴壁具有面内磁化时，由于面内镜像对称破缺，ZLM也可以存在于偶数层中。此外，随着层厚度的增加，导电通道主要分布在最外层中。我们的研究结果奠定了一个战略，在操纵ZLM，也可以用来区分相应的磁结构。
2022-07-20 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
In-surface confinement of topological insulator nanowire surface states
用NEMO 5的原子20带紧束缚功能解决了[110]和[001] Bi2Te3纳米线的能带结构。理论分析结果表明：目前流行的所有拓扑绝缘体导线表面等效的假设是不恰当的。化学性质不同的导线表面的费米速度显著不同，这产生了有效的表面限制电位。因此，拓扑绝缘体表面状态偏好特定的表面。因此，必须仔细设计实验，不要探测不利于表面态（低态密度）的表面，从而对TI效应不敏感。
2016-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
(De)confinement of supercurrent in Z_2 Topological Insulators
研究了具有U_em（1）× U_z（1）（电磁和自旋）规范对称性的Z_2拓扑绝缘体中的超电流流动.当U_z（1）被破坏时，无耗散电流仍可能局部流动，但不存在净电荷转移，即，电流受到限制。在石墨烯的Kane-Mele模型中，这种束缚-解除束缚（超导）转变是由Rashba自旋-轨道相互作用驱动的，它打破了U_z（1）。
2010-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-th
Robust Majorana bound state in pseudo-spin domain wall of 2-D topological insulator
本文研究二维拓扑绝缘体复合畴壁螺旋边缘态中邻近诱导的马约拉纳束缚态，数值证明其因自旋与赝自旋空间双重正交性而对化学势和磁无序具有异常鲁棒性。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall
Quantized chiral edge conduction on reconfigurable domain walls of a magnetic topological insulator
磁性材料和介电材料中的电子有序形成了具有不同符号的序参量的畴。对畴壁（DW）的结构和运动的控制使其能够对微小的外场做出巨大的非易失性响应，从而形成当代电子学的基础。作为DW函数概念的推广，我们实现了拓扑绝缘体（TI）磁性DW上的一维量子化传导。当每个磁畴处于量子反常霍尔态时，磁性TI的DW将具有无耗散的手征边缘态（CES）。我们利用磁力显微镜的尖端设计并制作了磁性TI薄膜中的磁畴，明确地证明了沿着指定的磁畴存在手征一维边缘导电。基于可重构CES和Landauer-Buttiker形式主义的概念验证设备被举例说明用于具有定义良好的DW通道的多域配置。
2017-07-28 cond-mat.mes-hall
Wallpaper Fermions and the Nonsymmorphic Dirac Insulator
体拓扑结构和表面晶体对称性之间的关系的最新发展，导致发现的材料，其无间隙的表面状态的保护晶体对称性。事实上，只有非常有限的一组可能的表面晶体对称性，由17“墙纸组捕获。“我们表明，考虑墙纸组中允许的能带简并可以用来理解以前的拓扑晶体绝缘体，以及预测新的例子。特别是，两个壁纸组多个滑移线，$pgg$和$p4g$，允许一个新的拓扑绝缘相，其表面光谱只包括一个单一的，四重简并，真正的狄拉克费米子。像传统拓扑绝缘体的表面态一样，这种“非对称狄拉克绝缘体”中的表面狄拉克费米子为费米子加倍定理提供了一个理论上的例外。与传统的拓扑绝缘体的表面状态不同，它可以在保持时间反演对称性的同时被间隙成拓扑上不同的表面区域，从而允许拓扑表面量子自旋霍尔畴壁的网络。我们报告了SG 127中A $_2$ B $_3$族材料中新的拓扑晶相的理论发现，发现Sr $_2$ Pb $_3$承载了这种新的拓扑表面狄拉克费米子。此外，（100）应变Au $_2$ Y $_3$和Hg $_2$ Sr $_3$具有拓扑表面沙漏费米子.我们还报告了存在这种新的拓扑沙漏相在Ba $_5$在$_2$ Sb $_6$在SG 55。对于正交空间群的两个滑翔机，我们目录所有可能的散装拓扑相位考虑允许的非阿贝尔威尔逊圈连接，我们开发这些系统的拓扑不变量。最后，我们展示了如何在一个特定的限制，这些结晶相减少SSH模型的副本。
2018-07-21 cond-mat.mes-hall
Topological Insulators by Topology Optimization
采用拓扑优化的自由材料反设计方法，合成了一种声学拓扑绝缘体（TI）。TI在优化过程中自发出现，无需对TI界面边缘是否存在伪自旋1/2态或拓扑相的陈数提出要求。由此产生的TI是被动的;由放置在空气背景中的声学上坚硬的构件组成，并且具有$\approx$ 12.5%的工作带宽，显示出高透射率。进一步的分析表明，超过99%的总电场强度的限制在TI内的最多6个晶格常数从TI界面。因此，所提出的设计优于最近的文献中关于能量传输，场限制和操作带宽的参考。
2019-04-04 cond-mat.mes-hall
Transport properties of quantum dots with hard walls
用原子力显微镜在Ga[Al] As异质结中通过局域氧化制备了量子点。这种技术，与顶栅电压相结合，使我们能够产生陡峭的壁在限制的边缘和小的横向耗尽长度。限制的特点是低温磁输运测量，从点的能谱重建。我们发现，在小点，此外光谱可以定性地描述在福克-达尔文模型。然而，对于定量分析，必须考虑硬壁限制。在大的点中，能级谱甚至从定性上偏离福克-达尔文模型。实现的最大壁陡度为0.4 meV/nm的顺序。
2000-09-22 cond-mat.mes-hall
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
Controllable Majorana fermions on domain walls of a magnetic topological insulator
我们提出在磁性拓扑绝缘体与常规$s$波超导体耦合的磁畴壁条纹上实现一维手征拓扑超导态。局域化的马约拉纳零模可以通过磁力显微术的磁畴写入以可重构的方式构造。该方案可进一步推广到超导自旋螺旋Dirac表面态畴壁处的Majorana零模，并可应用于FeTe $_{0.5}$ Se $_{0.5}$表面上的二维时反不变拓扑超导体.
2018-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Perfect Valley Filter in Topological Domain Wall
我们提出了一种基于量子反常霍尔绝缘体和量子谷霍尔绝缘体之间的手征畴壁通道的完美谷滤波器的实现。独特的是，所有这些通道都位于同一个谷中，并单向传播，$100\%$谷偏振通过载波，而没有反向散射。的谷指数，手性，和通道的数量的拓扑电荷的保护，可控的外部领域，和检测的圆二色性。
2014-12-31 cond-mat.mes-hall
Two dimensional confinement of electrons in nanowall network of GaN leading to high mobility and phase coherence
在这里，我们报告了一种替代路线，以实现二维电子气（2DEG）的半导体结构。已经表明，侧刻面上的电荷积累可以导致在c-面蓝宝石衬底上生长的c-轴取向的楔形GAN球网络中形成2DEG。我们的研究表明，侧刻面上的负电荷将电子云向内推，导致在平行于壁高的中心平面中形成2DEG。这种限制是从几个数量级的电子迁移率的增强相比，散装，在低温磁输运研究中观察到的弱本地化效应，以及减少的弹性和非弹性散射率与壁的平均宽度证明。重要的是，相位相干长度已被发现高达20 μm，这使得该系统对自旋电子学具有潜在的兴趣。薛定谔方程和泊松方程求解自洽考虑到表面电荷积累效应。结果确实表明，即使对于40 nm的壁宽，电子的2D量子限制。
2014-10-06 cond-mat.mes-hall
Particle-hole asymmetry and quantum confinement effects on the magneto-optical response of topological insulator thin-films
本文证明粒子-空穴不对称性对正确描述拓扑绝缘体薄膜的能谱和磁光响应至关重要，发现体态与表面Landau能级间的跃迁产生独特吸收峰，且不同类型掺杂对体态贡献的不对称影响可揭示该不对称性。
2021-05-26 cond-mat.mes-hall
Thermally induced spin torque and domain wall motion in superconductor/antiferromagnetic insulator bilayers
我们从理论上研究了由相邻自旋分裂超导层中热产生的自旋电流引起的反铁磁绝缘层中的畴壁运动。一个未补偿的反铁磁界面使两个关键因素的机制-自旋分裂的超导体和吸收的自旋电流的反铁磁。用准经典理论和反铁磁体的Landau-Lifshitz-Gilbert描述处理超导体，我们发现畴壁沿热梯度以相对较大的速度$\sim 100$ m/s传播。我们的建议利用自旋分裂超导体的巨大的热响应，在实现大的自旋扭矩驱动畴壁和反铁磁体的其他自旋纹理。
2020-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electric charging of magnetic textures on the surface of a topological insulator
三维拓扑绝缘体表现出二维Dirac方程描述的无隙表面模。我们研究了沉积在三维拓扑绝缘体上的铁磁薄膜中的磁织构，如畴壁和涡旋。结果表明，这些纹理可以带电，归因于邻近效应与狄拉克表面状态。我们导出了电荷和磁荷之间的一般关系。作为一个物理结果，我们讨论了畴壁运动驱动的一个外加电场，这保证磁器件具有高的热效率。
2010-10-15 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
Domain-wall, overlap, and topological insulators
拓扑绝缘体是一类新的材料，它在本体中具有带隙光谱，但在系统的表面（边缘）处伴随有拓扑保护的无带隙激发。这些现象通过量子反常与系统的对称性和维数有着密切的关系。我们指出，这样的表面状态是畴壁/重叠费米子的物理实现。从这个角度出发，我们讨论了它的含义拓扑绝缘体的实验。我们还讨论了一个非常规的重叠费米子，这是建议的“周期表”的拓扑绝缘体和超导体。
2015-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-lat
Spectral features of magnetic domain walls on surface of 3D topological insulators
本文对三维拓扑绝缘体表面上的磁畴壁所承载的电子态进行了理论研究。考虑的因素包括具有不同矢量和空间纹理的畴壁。本文在准相对论费米子哈密顿量的基础上，采用连续化方法和紧束缚计算方法进行了研究。我们导出了出现在畴壁的一维低能态的光谱特性和空间局域化。反相畴壁产生的拓扑保护的手征态的线性色散，群速度和自旋极化方向依赖于一个易轴取向。在一个容易的平面各向异性的情况下，我们预测实现的色散状态，平带的能谱，即沿表面法线自旋极化。在多域的情况下，这是近似由一组周期性的域壁的表面状态的修改，以及描述。我们发现具有复杂内部结构的磁畴壁，如Néel型或Bloch型磁畴壁，也具有拓扑态，尽管它们的光谱和自旋结构与尖壁的情况相比可能会发生变化.
2021-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Four-band insulator on a $\mathbb{Z}_2$ domain wall: an analytically solvable model for the interface between trivial and topological 2D insulators
提出了具有相同带隙的二维平凡绝缘体与拓扑绝缘体之间界面的唯象模型。该模型依赖于三个可测量的参数，能隙$E_g$，金属边缘态$v_F$的费米速度和带隙反转发生的界面$Δ$的厚度，并可以减少到薛定谔方程的修改Pöschl-Teller势，它承认一个解析解。它表明，基本的物理是由一维参数$α=E_gΔ/2\hbar v_F$，其积分部分决定的大量的束缚态在界面上的数量。此外，当$α$正好是整数时，入射到界面上的波永远不会被反射。在典型的凝聚态系统的尺度参数选择的结果进行了简要的讨论。
2017-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Confined vs. extended Dirac surface states in topological crystalline insulator nanowires
将二维狄拉克费米子限制在拓扑绝缘体表面上一直是一个突出的概念挑战。在这里，我们表明，狄拉克费米子限制是可以实现的拓扑晶体绝缘体（TCI），主机多个表面狄拉克锥取决于表面终止和它保留的对称性。这种限制最显著地反映在纳米线几何结构中这些狄拉克态的通量依赖性中，其中不同的刻面连接以形成封闭的表面。使用SnTe作为一个案例研究，我们展示了如何线与所有四个方面的类型<100>显示新颖的Aharonov-Bohm振荡，而纳米线与四个方面的类型，<110>这种振荡是不存在的，由于强约束的狄拉克状态，每个面分别。我们的研究结果将TCI纳米线作为限制和操纵狄拉克表面态的通用平台。
2022-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Confinement-engineered superconductor to correlated-insulator transition in a van der Waals monolayer
过渡金属二硫属化物（transition metal dichalcogenides，TMDC）是一类具有多种不同量子基态的二维材料。特别地，d $^3$ TMDC是具有各种对称破缺状态的典型材料，包括电荷密度波、超导性和磁性。在这个家族中，NbSe $_2$是研究最好的超导材料之一，直到单层极限。尽管它的超导性质，各种结果指向强电子排斥在NbSe $_2$。在这里，我们通过量子限制实验控制的相互作用的强度，并使用低温扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS），以证明NbSe $_2$是在密切接近相关的绝缘状态。这揭示了NbSe $_2$中竞争相互作用的共存，通过约束控制的相互作用产生从超导到绝缘量子关联态的转变。我们的研究结果表明，在NbSe $_2$的相互作用的戏剧性的作用，建立NbSe $_2$作为一个相关的超导体与竞争的相互作用。
2022-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Confinement-Induced Chiral Edge Channel Interaction in Quantum Anomalous Hall Insulators
在量子反常霍尔（QAH）绝缘体中，内部是绝缘的，但电子可以沿着称为手性边缘通道（CEC）的一维导电路径以零电阻行进。这些CEC已被预测为局限于一维（1D）的边缘和指数衰减的二维（2D）的散装。在这项工作中，我们提出了一个系统的研究结果QAH设备中形成的霍尔条几何形状的不同宽度。在电荷中性点处，QAH效应在宽度仅为~72 nm的霍尔条器件中持续存在，这意味着CEC的本征衰减长度小于~36 nm。在电子掺杂区，当样品宽度小于1 μ m时，霍尔电阻迅速偏离量子化值。我们的理论计算表明，窄QAH样品中量子化霍尔电阻的偏离源于QAH绝缘体中无序诱导体态介导的两个相对CEC之间的相互作用，这与我们的实验观察一致。
2022-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Domain wall induced spin-polarized flat bands in antiferromagnetic topological insulators
费米子系统中的平带是一种有效质量发散、群速度接近于零的无色散单粒子态。这些平坦的能带有望支持基态的奇异性质，这可能对广泛的有希望的物理现象很重要。对于许多应用来说，在狄拉克材料中具有这样的态是非常理想的，但到目前为止，它们只在非磁性狄拉克系统中被报道。在这项工作中，我们提出了一个实现的拓扑保护的自旋极化平面带的磁畴壁产生的平面磁性拓扑绝缘体。利用第一性原理材料设计，我们提出了一个家庭的本征反铁磁拓扑绝缘体具有面内亚晶格磁化和高Néel温度。这样的系统可以以自然的方式容纳畴壁。对于这些材料，我们证明了在费米能级附近的自旋极化平坦带的存在，并讨论了它们的性质和潜在的应用。
2020-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal magnetoresistance from magnon scattering from a domain wall in an antiferromagnetic insulator
本文理论研究了反铁磁绝缘体中畴壁在磁场作用下对磁振子热输运的调控，发现磁场解除磁振子模式简并并与畴壁反射共同导致热磁阻，提出畴壁可作为磁振子热流的可控元件。
2024-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
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
Emergent quantum confinement at topological insulator surfaces
铋硫属化物是三维拓扑绝缘体的典型例子。它们理想的体截顶表面具有单个自旋螺旋表面态，这是它们的非平凡$\mathbb{Z}_2$拓扑结构所允许的最简单的可能表面电子结构。因此，它们被广泛认为是理想的模板，以实现预测的奇异现象和这种拓扑表面状态的应用。然而，这种化合物的真实表面，即使保持在超高真空中，也会迅速发展出更复杂的电子结构，其起源和性质已被证明是有争议的。在这里，我们证明了一个概念上简单的模型，实现一个无参数的紧束缚超原胞计算中的超导能带弯曲，可以定量地解释整个测量层次的电子状态。结合圆二色性的角度分辨光电发射（ARPES）实验，我们进一步揭示了丰富的三维自旋纹理的表面电子系统，从非平凡的拓扑结构的散装能带结构。此外，我们的研究揭示了如何在拓扑绝缘体的完整的表面-体连接被量子限制修改。
2012-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chiral edge transport along domain walls in magnetic topological insulator nanoribbons
本文利用紧束缚模型和非平衡格林函数研究磁化 Bi2Se3 纳米带中不同取向畴壁下的量子输运，发现水平畴壁可实现量子化且自旋极化的电导，表明该系统可作为三维自旋滤波器。
2024-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of Domain Walls in Quantum Anomalous Hall Insulator/Superconductor Heterostructures
在最近的实验中，在量子反常霍尔（QAH）绝缘体/超导体异质结构输运测量中观察到高度为$\frac{e^2}{2h}$的半量子化纵向电导平台（HQCP）。据预测，这些HQCP是手征马约拉纳边缘态的签名。HQCP应该出现在霍尔电导$σ_{xy}$被量化的区域。然而，实验上，当霍尔电导$σ_{xy}$仅为体中出现耗散通道时量子化值的80%时，出现一对HQCP。体中的耗散通道预计会引起Andreev反射并破坏HQCP。在这项工作中，我们解释了如何域墙可以导致$σ_{xy}$偏离其量化值，并在同一时间保持量化的HQCP。我们的工作支持这样的说法，即实验观察到的HQCP确实是由QAH绝缘体/超导体异质结构中的手性Majorana模式引起的。
2016-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fractal Confinement and Magnetic Self-sabotage of Current Flow: Electrons Near the Metal-insulator Crossover in a 2D $δ$-layer
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Rice University（莱斯大学）；PSI Center for Scientific Computing, Theory and Data（瑞士保罗谢勒研究所科学计算、理论与数据中心）
该研究通过大规模Hartree-Fock计算，揭示二维δ掺杂半导体金属-绝缘体转变附近的两种输运 regime，发现分形波函数与动态SU(2)对称性破缺对电流的约束与自破坏机制。
2026-09-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum confinement of the Dirac surface states in topological-insulator nanowires
三维（3D）拓扑绝缘体（TI）的非平凡拓扑决定了无隙狄拉克表面态的出现。有趣的是，当将3D TI制成纳米线时，由于量子限制，在狄拉克点处打开了一个间隙，导致了奇特的狄拉克子能带结构。该间隙可用于，例如，基于TI的未来马约拉纳量子比特。此外，这些狄拉克子带可以由磁通量操纵，并且是产生稳定的马约拉纳零模（MZM）的理想平台，其在拓扑量子计算中起关键作用。然而，到目前为止，还没有直接的证据，在TI纳米线的狄拉克子带。在这里，我们表明，通过生长非常薄（$\sim$ 40 nm直径）的体绝缘拓扑绝缘体（Bi $_{1-x}$ Sb $_x$）$_2$ Te $_3$的纳米线，并通过调整其化学势的狄拉克点与门控，可以明确地识别狄拉克子能带结构。具体而言，栅极可调四端器件上测得的电阻被发现呈现非等距峰作为栅极电压的函数，我们理论上证明这是量子限制狄拉克表面态的独特签名。这些TI纳米线开辟了解决拓扑介观物理学的道路，并最终通过$s$波超导体接近时的马约拉纳物理学。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dirac Quantum Wells at Domain Walls in Antiferromagnetic Topological Insulators
我们探讨出现自旋极化平带在头对头畴壁在最近预测类的反铁磁拓扑绝缘体托管平面磁化。我们表明，在量子阱物理的框架内，通过调整畴壁的宽度，可以控制出现在它的束缚态的函数形式。此外，我们证明了在多层样品中的层的数量的奇偶校验的电子色散的效果。特别是，奇数层样品的终止表面上的磁化矢量的对齐提供粒子-空穴对称性，导致$E = 0$周围的线性分散拓扑非平凡状态的存在。相比之下，均匀层样品中缺乏粒子-空穴对称性导致带隙系统，自旋极化平带出现在带隙的两侧，特征能量在太赫兹能量范围内。除了作为一个多功能的平台，为自旋电子器件的发展，当多体相互作用占我们预测，这些平带将主机强相关性，能够驱动系统到新的拓扑相。
2021-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological insulators and superconductors based on $p$-wave magnets,electrical control and detection of a domain wall
本文提出由 $p$-wave 磁体与轨道简并金属构成的一维拓扑杂化系统，证明畴壁处存在带电 Jackiw-Rebbi 界面态，从而实现纯电学探测与控制，并探讨超导邻近效应产生的 Majorana 费米子。
2024-08-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Superfluid-Insulator transition of quantum Hall domain walls in bilayer graphene
我们考虑双层石墨烯的零填充量子霍尔铁磁态受到一个扭结状的垂直电场，它产生的电子态和低能量集体模式的畴壁被限制沿他们移动。特别是，它示出了两对集体螺旋模式形成在扭结的相对侧，每对由具有相同的螺旋度的模式。我们推导出一个有效的场论模型，这些模式的两个弱耦合各向异性量子自旋梯，通过控制的电场和磁场的参数可调。这产生了丰富的相图，其中由于模式的螺旋性质，不同的相位具有非常不同的电荷传导特性。最值得注意的是，这个系统可能表现出从超流体到绝缘相的转变。
2013-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Coherent magnon-induced domain wall motion in a magnetic insulator channel
推进自旋波器件的发展需要高质量的低阻尼磁性材料，其中磁振子自旋电流可以有效地传播并与局部磁性织构有效地相互作用。研究表明，磁畴壁（DW）对Bi掺杂钇铁石榴石（BiYIG）垂直磁化沟道中的自旋波输运具有调制作用。相反，我们表明，磁振子自旋电流可以驱动DW运动的BiYIG沟道器件通过磁振子自旋转移力矩。在零外加磁场下，利用短至1 ns的射频脉冲激发磁振子自旋电流，可以使DW可靠地移动15 μ m的距离。驱动DW运动所需的能量是数量级小于金属系统的报告。这些结果促进了低开关能量磁振子器件和电路，其中可以通过磁通道内流动的磁振子自旋电流有效地重新配置磁畴。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metallic conductivity on Na-deficient structural domain walls in the spin-orbit Mott insulator Na$_2$IrO$_3$
该研究结合结构表征与聚焦离子束微切片电测量，发现 Na$_2$IrO$_3$ 单晶的缺钠孪晶畴壁因空穴掺杂而跨越金属–绝缘体转变并形成关联金属基态。
2023-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interaction confinement and electronic screening in two-dimensional nanofluidic channels
纳米级的流体传输是多种生物和工业过程的基础，从神经传递到超滤。然而，直到最近，具有小至几个分子直径的横截面的良好控制的通道才成为实验现实。当含水电解质被限制在这样的通道内，溶解的离子之间的库仑相互作用，由于在通道壁的介电对比度得到加强：我们把这种效果的相互作用约束。然而，没有系统的方法来计算这些受限的相互作用已经提出了超越完美的金属或完美的绝缘通道壁的限制情况。在这里，我们介绍了一种新的形式主义，基于所谓的表面响应函数，表示有效的库仑相互作用在一个二维通道内的墙壁的电子结构，描述到任何所需的精度水平。我们用它来证明，在几个纳米宽的通道，离子相互作用可以通过壁材料的屏蔽长度进行调谐。我们说明了这种方法，通过实施这些相互作用的布朗动力学模拟的强限制电解质，并表明，由此产生的离子传导可以调整之间的欧姆定律和维恩效应的行为。我们的研究结果提供了一个定量的方法来调整纳米离子传输通过通道壁材料的电子性质。
2022-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Localized surfaces of three dimensional topological insulators
我们研究了三维自旋手性$\mathrm{Z}_2$拓扑绝缘体（CII类）的表面，证明了其局域化的可能性。这是通过相互作用和螺旋对称无序的相互作用而产生的，它将无间隙的费米子自由度限制在可以局部化的一维螺旋畴壁网络中。我们确定了这种无间隙绝缘相的两种不同状态，一种是“堵塞”状态，其中网络局部化是由金属螺旋畴壁之间的连接引起的，另一种是局部畴壁的“完全局部化”状态。这些制度的实验签名进行了讨论。
2019-04-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Effects of confinement between attractive and repulsive walls on the thermodynamics of an anomalous fluid
本文用分子动力学模拟研究了一种受限于狭缝孔中的反常流体的热力学性质。我们发现，封闭流体的均匀部分的相图移动到更高的温度，密度和压力相对于散装，但它可以重新标度的散装情况下。我们计算了一个温和的增加流动性的均匀封闭的流体，我们解释为分层的结果，由于限制和集体模式，由于远程相关性。我们发现，在散装，封闭流体的结构，扩散和密度异常，该命令在水一样的层次结构，和液-液临界点（LLCP）。整体异常区域移动到更高的温度、密度和压力，并且LLCP与体相比较移位到更高的温度。受实验的启发，我们还计算了相图，不仅限于均匀的部分，但对于整个流体在孔隙中，并表明它是转向更高的压力，但保留了热力学，包括LLCP。由于我们的模型具有类似水的性质，我们认为，在实验中，过冷水被限制在狭缝孔中，如果亲水，宽度> 3 nm，如果疏水，宽度> 1.5 nm，LLCP的存在可能比在散装中更容易测试，在散装中它是不可直接访问的。
2016-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
