Infrared magneto-spectroscopy of graphite in tilted fields
用红外磁透射实验研究了倾斜磁场作用下Bernal石墨层的电子结构。随着磁场B的面内分量的增加，我们观察到显着的加宽和部分也分裂的带间朗道能级跃迁，这起源于石墨布里渊区的H点，在那里的载流子的行为作为无质量的狄拉克费米子。所观察到的行为归因于在H点处朗道能级的双重简并度的提升-石墨中的简并度补充了石墨烯典型的标准自旋和谷简并度。
2012-08-13 cond-mat.mes-hall
Superexchange dominates in magnetic topological insulators
有人认为，在拓扑绝缘体中增大的自旋磁化率（由Van Vleck的形式主义描述）解释了掺杂过渡金属杂质的铋-锑拓扑硫属化物的铁磁性。相反，早期对碲化汞和相关拓扑系统的研究指出，Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用（布隆贝格根-罗兰机制）的带间模拟导致局域自旋对之间的反铁磁耦合。在这里，我们批判性地重新审视这两种方法，显示它们的缺点，并阐明为什么带间贡献的大小是小的，即使在拓扑系统。从所提出的理论方法和我们的计算研究Mn掺杂碲化汞和碲化镉的磁性，我们得出结论，在没有带载流子，超交换占主导地位，其符号取决于磁性杂质的协调和电荷状态，而不是在拓扑类的主机材料。
2022-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Susceptibility of Dirac Fermions, Bi-Sb Alloys, Interacting Bloch Fermions, Dilute Nonmagnetic Alloys, and Kondo Alloys
对狄拉克哈密顿的广泛兴趣是由于新材料的出现，即石墨烯，拓扑绝缘体和超导体，新发现的Weyl半金属，以及仍然在实际材料中积极寻求的Majorana费米子。本文简要回顾了相对论狄拉克量子力学及其对近代物理发展的影响。狄拉克哈密顿量的量子带动力学是解决铋和Bi-Sb合金巨抗磁性的关键。在Bi-Sb合金上的理论与实验已经取得了定量的一致，并且已经确定了对抗磁性的物理上有意义的贡献。我们也把相对论狄拉克费米子作为均匀磁场中的带间动力学处理。对于相互作用的布洛赫电子，计算磁化率的平移对称性的作用避免了任何近似的二阶场。作为极限情况，很容易得到哈伯德模型和费米液体的磁化率。稀磁合金磁化率的表达式为拟合实验结果的经验公式提供了坚实的理论基础。为了完整性，稀磁或近藤合金的磁化率也给出了高，低温制度。
2016-09-21 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Dynamics of Quasiclassical Spin Moment in a Swept Field
从理论上研究了扫掠磁场中各向异性自旋大磁矩系统的量子动力学。这类磁场产生涡旋静电场，破坏了轴对称性，产生了新的相干量子现象：连续自旋态的能带能谱、布洛赫振荡和带间齐纳隧道效应。这些量子现象显示自己，特别是在磁化跳跃和磁化率峰在所研究的自旋系统。
2001-03-11 cond-mat.mes-hall
Field Response of the Orbital Moment Probed by Integrated Magnetic Circular Dichroism
ShanghaiTech University（上海科技大学）；Boston College（波士顿学院）；Shanghai University（上海大学）
该研究定义MCD磁化率，推导多带系统的一般表达式，通过扭转双层石墨烯模型揭示其与热力学轨道磁化率的差异，确立MCD磁化率为轨道磁响应的独特探针。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Signatures of surface Majorana modes in the magnetic response of topological superconductors
我们研究的磁化率的二维锥的Majorana模式定位在一个三维的时间反演不变的拓扑超导体属于DIII类的表面。平行于表面的场使表面马约拉纳锥沿超电流方向倾斜。对于大于临界阈值场$H^*$、$H>H^*$的场，发生从I型狄拉克锥到II型狄拉克锥的转变，并且由马约拉纳模式承载的有限电流开始流动，导致对表面磁化的额外抗磁性贡献。在一个弯曲的表面上的带间跃迁促进的Majorana自旋连接耦合到外部场，从而产生一个有限的频率磁化率。
2019-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin-orbital magnetic response of relativistic fermions with band hybridization
相对论性费米子的自旋与其轨道自由度有关。为了量化相对论和非相对论自由度之间的杂交对自旋轨道耦合的影响，我们专注于自旋轨道（SO）交叉磁化率所产生的自旋轨道耦合。SO交叉磁化率定义为它们的自旋极化对“轨道”磁场的响应函数，即磁场对粒子轨道运动的影响作为矢势。一旦相对论性和非相对论性费米子杂化，它们的SO交叉磁化率在带杂化点附近的费米能量处得到修改，导致非相对论性费米子的自旋极化。这些效果增强动态磁场下，违反热平衡，所产生的带间过程允许的带杂交。它的实验实现讨论了狄拉克电子在固体中的轻微破坏的晶体对称性或掺杂，也为夸克物质，包括稀重夸克与轻夸克强烈杂化，在相对论性重离子碰撞过程中产生的。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall hep-ph
Valley dependent many-body effects in 2D semiconductors
本文计算了多通道二维半导体结构中由于载流子间库仑相互作用引起的准粒子性质的多体重整化对谷简并度（$g_v$）的依赖关系。出乎意料的是，多体效应的$g_v$依赖性是非平凡的和非一般的，并且定性地依赖于所考虑的特定费米液体性质。而相互作用的二维压缩性表现出单调增加的多体重整化与增加$g_v$，二维自旋磁化率表现出一个有趣的非单调$g_v$的依赖性与磁化率增加（减少）与$g_v$为较小（较大）的$g_v$值与重整化效应的峰值附近$g_v\sim 1-2$。我们的理论结果提供了一个清晰的概念理解最近谷依赖的二维极化率测量在AlAs量子阱。
2009-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tracing out the Berry curvature dipole and multipoles in second harmonic Hall responses of time-reversal symmetric insulators
固体的各种非线性特性，如时间反演对称绝缘体的圆形光电流效应、Weyl半金属的量子化光电流效应和时间反演对称金属的非线性霍尔效应，都与Berry曲率偶极子（BCD）有关。在这里，我们探讨的问题是否可以追溯到非线性光学响应的时间反演对称绝缘体的Berry曲率偶极子和多极。我们进行了实时的含时密度泛函理论计算，并研究了二次谐波产生的磁化率张量。磁化率张量的两个波段项与带间BCD成正比，一旦多次反射对称性的抵消效应被解除，则在霍尔响应上占主导地位。我们认为，非线性霍尔成分的二次谐波谱的绝缘体也可以作为一个有效的工具，提取能带结构几何通过Berry曲率偶极子和可能的多极子。
2021-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant photovoltaic effect in doped magnetic semiconductors
干净的未掺杂半导体对AC电场的整流非线性响应包括公知的本征贡献--移位电流。我们发现，当Kramers简并被打破，一个明显的二阶整流响应出现，这是由于在一个系统中的振荡费米面的布洛赫态反常速度。我们称之为共振光伏效应（RPE）的这种效应在具有近似粒子-空穴对称性的杂质半导体或半金属中在带间吸收阈值处产生共振电流峰值。我们评估的RPE模型的磁化拓扑绝缘体的表面状态。
2019-10-15 cond-mat.mes-hall
Second-order nonlinear optical response of graphene
虽然石墨烯中的无质量狄拉克费米子构成了一个中心对称的平面内激发介质，但如果考虑空间色散的影响，它们的二阶非线性光学响应是非零的。在这里，我们提出了一个严格的量子力学理论的二阶非线性响应的石墨烯超越电偶极子近似，其中包括带内和带间跃迁。由此得到的非线性磁化率张量满足所有的对称性和排列性质，并可以应用于所有的三波混频过程。我们得到了有用的解析表达式的限制，简并电子分布，这揭示了相当强的二阶非线性在长波长，费米边共振，和不寻常的偏振特性。
2016-09-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
SU(12) Kondo Effect in Carbon Nanotube Quantum Dot
我们研究了CNT（left lead）-CNT（QD）-CNT（right lead）结构中的近藤效应。这里CNT是单壁金属碳纳米管，对于其1）具有零轨道角动量（$m=0$）的电子的价带和导带在第一布里渊区的两个谷点${\bf{K}}$和${\bf{K}}'$处聚结，并且2）具有$m \ne 0$的电子的能谱具有尺寸与$|m|$成比例的能隙。在吸附氢原子和施加适当设计的栅极电势之后，CNT（QD）中的电子能级可调谐为具有：1）两倍自旋简并性; 2）两倍同位旋（谷）简并性; 3）三倍轨道简并性$m=0,\pm1$。结果，实现了具有显著高的近藤温度的SU（12）近藤效应。与SU（2）情形不同，低温电导率和磁化率在有限温度下有一个峰值。此外，平行和垂直磁场（WRT管轴）的磁化率显示各向异性的通用比率$χ_{\rm{imp}}^\parallel / χ_{\rm{imp}}^\perp=η$，它只取决于电子的轨道和自旋$g$因素。
2014-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Optical spectral weight: comparison of weak and strong spin-orbit coupling
自旋电子半导体的费米速度（$v_{F}$）与自旋轨道耦合有关，比拓扑绝缘体的费米速度小两个数量级。这两个族都可以用相同的哈密顿量来处理，其中包含一个与$v_{F}$成比例的相对论性（狄拉克）动量项和一个与薛定谔质量（m）成比例的非相对论性二次贡献。我们发现，交流动态纵向和横向（霍尔）磁导率是强烈依赖于$v_{F}$的大小。与拓扑绝缘体相比，当狄拉克费米速度较小时，由带间光学跃迁提供的吸收背景仅在非常有限的光子能量范围内是有限的。它的起始取决于化学势（$μ$）和磁场（B）的值，它的上限也是如此。然而，在该有限范围内，其量值是恒定的，并且具有与在拓扑绝缘体中以及石墨烯中发现的相同的$e^{2}π/(8h)$量值，注意到简并因子的差异。通用带间背景下的总光谱权重为$e^{2}π/(8h)4mv_{F}^{2}$。与石墨烯的已知结果相反，当非相对论贡献存在于哈密顿量中时，无论其大小如何，没有严格的守恒定律适用于由化学势的大小变化引起的带间和带内跃迁之间的光谱权重转移。
2015-03-08 cond-mat.mes-hall
Non-Hermitian Avalanche Effect: Non-Perturbative Effect Induced by Local Non-Hermitian Perturbation on a Z2 Topological Order
在本文中，我们基于一个非厄米的复曲面码模型，惊奇地发现基态的简并度可以通过一个局部的非厄米微扰来改变（即使在热力学极限下）。我们称之为非厄米雪崩效应。作为非厄米雪崩效应的物理结果，推导出了Z2拓扑序下体准粒子与拓扑保护简并基态之间的对应关系。此外，通过保真度磁化率可以观察到拓扑简并基态子空间的PT对称性破缺跃迁。
2020-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Ground state stability, symmetry, and degeneracy in Mott insulators with long range interactions
本文证明HK模型无需基态热力学简并和自旋守恒，通过引入轨道基紧束缚态间相互作用提出通用求解技术，精确求解graphene和Kane-Mele模型，并揭示HK相互作用对对称性简并和绝缘填充约束的影响。
2023-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Transport Properties and Diamagnetism of Dirac Electrons in Bismuth
铋酸盐晶体具有特殊的电子态，即电子能态，因而具有特殊的性质。例如，在一个实施例中，Shubnikov-de Haas效应和de Haas-van Alphen效应。最重要的是，铋的大抗磁性在量子力学建立后不久就成为一个长期存在的难题，这个难题最终在1970年根据沃尔夫推导出的有效哈密顿量得到了解决，因为在存在大自旋轨道相互作用的情况下，磁场会产生带间效应。这个哈密顿量本质上与狄拉克哈密顿量相同，但具有空间各向异性和比光速小得多的有效速度。本文综述了近年来在输运和光学性质的理论认识方面的进展，如弱场霍尔效应和自旋霍尔效应，交流电导率，一个系统描述的沃尔夫哈密顿量及其各向同性版本与探索可能的关系与轨道磁性的特殊兴趣。结果表明：一方面，在绝缘态下，自旋霍尔电导率与轨道磁化率之间存在着基本的关系，另一方面，在磁光中存在着完全自旋极化电流的可能性。已经提出了这些有趣的功能的实验测试。
2014-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric and optical markers originating from quantum geometry
本文证明半导体与绝缘体的多种非激子介电和光学性质源于量子几何，并提出可映射到实空间晶格位点的局域标记，以解释近场光学观测的空间不均匀性及探测保真度标记。
2025-02-20 cond-mat.mes-hall
Nonlinear quantum optical properties of graphene: the role of chirality and symmetry
我们提出了石墨烯线性和非线性光学响应的半经典理论。重点放在石墨烯的非线性光学响应的基本手征对称性的观点。在低能极限，简并点附近的布洛赫准粒子主要是手征的。它是第一次表明，这种手征行为与周围的狄拉克点的石墨烯的尺度不变性的结果在强的非线性光学响应。基于半导体布洛赫方程（SBE），导出了线性和非线性电导率张量的显式表达式。线性项与Kubo公式的结果一致。石墨烯的非线性光学响应主要有三种加性机制：纯带内、纯带间以及它们之间的相互作用。对于每一个贡献，一个明确的响应函数。研究了石墨烯的克尔型非线性，证明了石墨烯的克尔非线性系数比许多已知的半导体高几个数量级。此外，石墨烯的非线性折射率也可以通过施加栅极电压来调节和增强。
2015-07-29 cond-mat.mes-hall
Andreev spectrum with high spin-orbit interactions: revealing spin splitting and topologically protected crossings
我们数值研究了耦合到超导电极（S）的具有高自旋轨道相互作用的多通道介观量子线（N）的Andreev谱，对比了拓扑和非拓扑行为.在非拓扑情况下，采用具有Rashba相互作用的正方形晶格模型，我们发现，只要普通量子线可以容纳多个导电通道，Andreev能级的自旋简并度就会被S库之间的相位差所提升，这打破了零塞曼场的时间反演对称性。Andreev态在保持时间反演对称性的$π$的多个相位处保持简并，从而产生不被无序提升的能级交叉。与直流约瑟夫森电流相反，有限频率导纳（磁化率）对这些能级交叉和通过小塞曼场解除其简并性非常敏感。更有趣的是，具有次近邻自旋轨道相互作用的六方晶格的情况下，表现出一维拓扑螺旋边缘状态\cite{Kane2005}。然后，有限频率导纳在低温下携带在$π$处的受保护的Andreev能级交叉的非常特定的签名，并且以由塞曼场分裂的尖峰的形式为零能量。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall
Quantum Nonlinear Acoustic Hall Effect and Inverse Acoustic Faraday Effect in Dirac Insulators
该研究提出在时间反演不变但反演破缺的狄拉克绝缘体中，利用远低于狄拉克能隙的声波实现源于本征谷拓扑的量子非线性声学霍尔效应与逆声学法拉第效应，揭示了相关材料的量子化拓扑声电响应，为室温声电器件提供基础。
2024-07-01 cond-mat.mes-hall
