Spin-pumping and inelastic electron tunneling spectroscopy in topological insulators
我们证明了一个量子自旋霍尔电流，自发地产生在二维拓扑绝缘体的边缘，作为一个源的自旋泵的磁杂质与单轴各向异性。然后，人们可以通过电流来操纵杂质的自旋方向，而不使用磁电极或外部磁场。此外，我们还表明量子自旋霍尔拓扑态的独特性质对杂质的非弹性电子隧穿谱有着深刻的影响。对于低电流密度，非弹性自旋翻转事件对电导没有贡献。因此，电导步骤，通常出现在对应于自旋激发的电压，完全抑制。相反，强电流导致自旋泵浦并产生杂质自旋的横向分量。这打破了拓扑相位，从而产生电导阶跃。
2013-06-07 cond-mat.mes-hall
Spin-Pumping-Induced Non-Linear Electric Current on the Surface of a Ferromagnetic Topological Insulator
研究了自旋抽运在铁磁拓扑绝缘体与铁磁杂化的三维拓扑绝缘体表面产生的电流。为了做到这一点，我们建立了微观形式主义和构造微扰理论使用Keldysh格林函数的方法。我们分析了这种电流是如何通过交换相互作用和外部交流磁场产生的，这是铁磁共振和自旋泵浦的驱动力。其机制如下。首先，铁磁共振被驱动，零动量磁振子出现。它是从饱和磁化指向平行于铁磁共振的进动轴的波动。然后以零动量磁振子为自旋载流子产生自旋抽运。零动量磁振子与拓扑绝缘体表面态通过交换相互作用耦合，磁振子携带的自旋转移到拓扑绝缘体表面态，由于自旋-动量锁定，转移的自旋转化为拓扑绝缘体表面态的动量，产生垂直于铁磁共振旋进轴的电流.它与外部交流磁场的振幅成二次方关系，而与交换作用的强度成线性关系。零动量磁振子谱描述了相关的电压。交流磁场中自旋抽运感应电流的非线性以及交换相互作用强度的线性反映了铁磁拓扑绝缘体表面具有通过磁控产生电荷电流的高性能功能。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall
Chiral charge pumping in graphene deposited on a magnetic insulator
我们证明了在室温下石墨烯/钇铁石榴石（YIG）双层系统中可以实现相当大的手性电荷泵。这种效应不能归因于普通的自旋泵浦，而是在石墨烯中产生直流电场/电压，作为对相邻的面外磁化YIG膜中的动态磁激发（自旋波）的响应。我们发现，当静态磁化方向被反转时，感应电压改变其符号，清楚地表明在所研究的系统中的空间反转对称性被打破。的效果的强度表现出非单调的依赖于自旋波的频率，与所提出的理论模型。
2016-09-07 cond-mat.mes-hall
Impact of spin torques and spin pumping phenomena on magnon-plasmon polaritons in antiferromagnetic insulator-semiconductor heterostructures
本文研究了自旋力矩和自旋泵浦对反铁磁绝缘体-半导体异质结构中表面磁振子极化激元色散的影响，发现通过自旋-电荷转换可耦合磁振子与等离激元，且频率修改和杂化间隙依赖于反铁磁层厚度与模式波长。
2024-03-11 cond-mat.mes-hall
Spin-circuit representation of spin pumping into topological insulators and determination of giant spin Hall angle and inverse spin Hall voltages
本文构建了自旋泵浦进入拓扑绝缘体的自旋电路表示，考虑体态与表面态平行通道，发现高电导表面态主导了自旋混合电导率与逆自旋霍尔电压的增加，测定出接近最大值1的巨型自旋霍尔角，并引入自旋吸收层使逆自旋霍尔电压翻倍。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall
Robust temporal pumping in a magneto-mechanical topological insulator
通过1维（1D）波导通道的能量传输会受到亚波长无序的影响，导致不期望的局部化和反向散射现象。然而，量子化的无序弹性输运是观察到的边缘电流的2维（2D）拓扑带绝缘体与破缺的时间反转对称性。拓扑泵能够通过利用泵送参数（空间或时间）作为人工维度来将这种高维拓扑绝缘体现象降低到较低维度。在这里，我们展示了第一个时间拓扑泵，产生按需，强大的运输机械能使用一维磁机械超材料。我们的实验表明，该系统是唯一的弹性缺陷发生在空间和时间我们的研究结果开辟了一条新的路径探索高维拓扑物理与时间作为一个合成维度。
2019-06-05 cond-mat.mes-hall
Determining complex spin mixing conductance and spin diffusion length from spin pumping experiments in magnetic insulator/heavy metal bilayers
磁性绝缘体是发展高能效自旋电子学的重要材料。与金属对应物不同，磁性绝缘体的特征在于界面自旋混合电导的虚部以及在具有重金属的双层中，并且它负责自旋轨道扭矩器件中的类场扭矩。在这里，我们研究了基本的理论结构，并开发了一个通用的策略来确定复杂的自旋混合电导的铁磁共振和自旋泵的实验结果。结果表明，自旋混合电导的虚部可以比实部大一个数量级，并且与自旋混合电导随重金属厚度变化的临界趋势相吻合。实验结果的解释也表明，在小厚度的界面贡献变得显着，体扩散模型不能解释的结果。厚度依赖的自旋扩散长度也是必要的，这相当于重金属中的Elliott-Yafet自旋弛豫机制。此外，我们有效地解释了实验结果，同时插入不同厚度的铜层之间的磁性绝缘体和重金属使用自旋电路形式主义。
2020-11-19 cond-mat.mes-hall
Edelstein effects, spin-transfer torque, and spin pumping caused by pristine surface states of topological insulators
用半经典方法研究了三维拓扑绝缘体的原始表面态引起的Edelstein效应。随机杂质散射和自旋动量锁定的无隙狄拉克锥的组合效应产生电流诱导的表面自旋积累与化学势和温度无关。在不与拓扑绝缘体直接接触的附近铁磁物质中，原始表面态的束缚态性质导致完全类似场的自旋转移扭矩，其大小受到界面清洁度和铁磁物质的量子阱状态的高度影响。通过将量子隧穿引入Bloch方程，将表面态所介导的自旋泵效应描述为与自旋转移矩相同的自旋混合电导，并提出了一种半经典方法来解释将自旋泵自旋流转化为电荷流的逆Edelstein效应.将详细阐述这些结果与各种实验的一致性。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall
Spin transfer and spin pumping in disordered normal metal-antiferromagnetic insulator systems
我们考虑与金属接触的反铁磁绝缘体。金属中的自旋积累可以在反铁磁体中的交错磁场和磁化强度上引起自旋转移力矩。这些力矩与自旋泵有关：旋进反铁磁体向金属中发射自旋电流。我们研究了自旋转移力矩的各个组成部分是如何受到自旋无关的障碍和自旋翻转散射的金属。自旋守恒无序以类似于欧姆定律的方式减少了反铁磁体中的自旋与金属中的巡回自旋之间的耦合。自旋翻转散射导致自旋记忆损失与减少自旋转移扭矩。我们讨论了交错自旋流的概念，并认为它不是一个守恒量。远离界面，交错的自旋电流以不规则的方式围绕零平均值变化。一个网络模型解释了交错自旋电流的快速衰减。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Impact of high-frequency pumping on anomalous finite-size effects in three-dimensional topological insulators
将薄膜三维拓扑绝缘体的厚度降低到几纳米导致拓扑保护的二维表面态的光谱中的能隙开放。这种现象被称为反常有限尺寸效应，起源于沿相反边界传播的状态之间的杂化。在这项工作中，我们考虑铋基拓扑绝缘体，并显示如何耦合到一个强烈的高频线偏振泵浦可以进一步用于操纵的间隙值。我们最近提出的布里渊-维格纳微扰理论，使我们能够映射到一个固定的时间相关的问题，解决这个问题。我们的分析表明，通过在实验可及的范围内调整驱动场的强度，可以以可控的方式调节表面态的带隙和群速度分量，并证明了光致带反转的影响对于足够高的泵值，表面态的光谱。
2018-02-17 cond-mat.mes-hall
Electrically Controlled Pumping of Spin Currents in Topological Insulators
纯自旋电流被证明是由施加在拓扑绝缘体边缘的电控量子泵产生的。电控制而不是更常规的磁控制提供了若干优点，并且特别地避免了在微小区域上精细控制磁化动态的必要性。泵浦是通过在两个量子点接触处箍缩样品并在它们之间相位调制两个外部栅极电压来实现的。自旋电流的产生的全部范围内的参数。另一方面，通过边界间耦合的振幅调制的泵浦产生电荷和自旋电流，纯电荷电流只出现在玻姆-阿哈罗诺夫通量取整数值的参数的特殊值。因此，我们的设置可以用于指纹的螺旋性质的边缘状态与泵的自旋和电荷电流的零发生在不同的通用位置，其中的法布里-珀罗或Aharonov-Bohm相位取整数值。
2011-09-08 cond-mat.mes-hall
Quantized spin pump on helical edge states of a topological insulator
本文对基于量子自旋霍尔绝缘体螺旋边态的传统双参数量子泵器件中的量子自旋泵进行了理论研究。通过引入两个与时间相关的反相磁化作为泵浦参数，我们发现当费米能级位于磁化打开的能隙中时，在一个泵浦周期内可以泵浦出整数个电荷或自旋，这归因于两个泵浦势之间可能存在的拓扑界面态。量子化的泵浦电流可以是完全自旋极化的、自旋非极化的或纯自旋电流，而其方向可以通过一些系统参数（如泵浦相位和局部栅极电压）突然反转。我们的研究结果可能有助于量子化自旋泵的产生。
2018-03-06 cond-mat.mes-hall
Magnon Pumping by a Time-Dependent Transverse Magnetic Field in Ferromagnetic Insulators
对含时横向磁场作用下铁磁绝缘体中的磁振子抽运效应进行了理论研究。通过计算自旋连续性方程中的磁振子源项，讨论了磁振子流的产生。这一项表示由外加横向磁场引起的磁振子的不守恒。磁振子源项具有随横场角频率变化的共振结构，这一事实有助于增强泵浦效应。
2011-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin pumping into quantum spin nematic states
本研究理论分析了铁磁绝缘体与自旋向列绝缘体结系统中自旋泵浦注入自旋向列态的过程，基于Schwinger玻色子平均场理论揭示了Schwinger玻色子的不同贡献及自旋泵浦对共振频率等参数的依赖关系。
2025-04-19 cond-mat.mes-hall
Spin-pumping into surface states of topological insulator α-Sn, spin to charge conversion at room temperature
我们给出了拓扑绝缘体（TI）α-Sn元素的自旋泵入具有螺旋自旋极化的狄拉克锥将自旋电流转换为电荷电流的实验结果[1-3]。利用角分辨光电子能谱学（ARPES）首次证实了α-Sn（0 0 1）层表面覆盖Ag后仍存在Dirac锥。然后，我们表明，在室温下，从Fe通过Ag到α-Sn层的共振自旋泵浦诱导了一个横向电荷电流，该电流可以归因于逆Edelstein效应[4-5]。我们观察到的逆Edelstein效应长度[5-6]比Rashba界面[5-10]长得多，证明了TI在自旋电子器件中自旋和电荷之间转换的潜力。通过将我们的结果与时间分辨ARPES中TI自由表面态的弛豫时间数据进行比较，我们可以预测TI自旋电荷转换的最终潜力以及达到它的条件。
2015-09-09 cond-mat.mes-hall
Two-photon IR pumped UV-Vis transient absorption spectroscopy of Dirac fermions in the 2D and 3D topological insulator Bi2Se3
通常认为，在使用商业Ti：Sapphire激光器[~800 nm（1.55 eV光子能量）]的IR泵浦对拓扑绝缘体（TI）Bi 2Se 3进行的泵浦-探测实验中，电子在单光子吸收状态下被激发，即使当以mJ cm-2范围内的吸收注量泵浦时也是如此。在这里，使用UV-Vis瞬态吸收（TA）光谱，我们表明，即使在低功率红外泵浦吸收的能量密度在mkJ cm-2范围内，TA光谱的TI Bi 2Se 3延伸跨越一部分的UV和整个可见光区。这一观察结果明确表明，即使在低激光功率下，双光子泵浦机制也伴随着通常的单光子泵浦机制。我们将双光子抽运的高效率归因于狄拉克费米子在狄拉克表面态（SS）的巨大非线性。相反，单光子泵浦与体中的束缚价电子被激发到导带中相关联。吸收漂白的两种机制也被揭示，因为它们表现在不同的光谱区域的探测。这两个机制被分配到相空间中的狄拉克SS和体状态的填充和相应的泡利阻塞。
2022-07-28 cond-mat.mes-hall
Quantum charge pumping and electric polarization in Anderson insulators
研究了一维无序系统在开边界和闭边界条件下的绝热电荷泵。与无隙电荷泵相反，即使所有的态都是局域的，系统也没有带隙，即，本地化强。电荷泵可以通过在哈密顿量的二维参数空间中构造一个循环来实现。这是因为在参数空间中存在许多具有随机强度的$δ$ -函数类通量，与纯情况下的单个$δ$ -函数形成鲜明对比。这提供了一种新的和更有效的电荷泵浦和极化方式。
2007-01-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Room Temperature Spin Pumping in Topological Insulator Bi2Se3
三维（3D）拓扑绝缘体因其强的自旋轨道耦合和自旋织构拓扑表面态的存在而闻名，这可以潜在地用于自旋电子学。在这里，我们研究自旋泵从金属铁磁体（CoFeB）到三维拓扑绝缘体（Bi 2Se 3），并证明成功的自旋注入从CoFeB到Bi 2Se 3和直接检测所产生的电动势的逆自旋哈尔效应（ISHE）在室温下。由金属铁磁体的磁化动力学驱动的自旋泵浦将自旋电流引入到拓扑绝缘体层中，导致铁磁共振（FMR）线宽的加宽。我们发现Bi 2Se 3层的FMR线宽超过五倍，自旋混合电导可以达到3.4* 10^20 m ^-2，自旋霍尔角可以达到0.23。
2014-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi Level Dependent Spin Pumping from a Magnetic Insulator into a Topological Insulator
拓扑自旋电子学的目标是利用拓扑绝缘体螺旋表面态的自旋-动量锁定来实现自旋-轨道力矩器件。我们解决一个基本的问题，仍然没有得到解决，在这种情况下：单独的拓扑表面状态产生的自旋-电荷转换效率的最大值，或者可以强烈的自旋-轨道耦合体状态也有显着的贡献？通过研究拓扑绝缘体/亚铁磁绝缘体双层膜中自旋抽运的费米能级依赖性，我们发现自旋霍尔电导率在费米能级跨体带隙调谐时是恒定的，与完整体带计算结果一致.结果提出了一个新的观点，其中“体-表面对应”允许自旋-电荷转换同时被视为来自完整的体带，或从自旋-动量锁定的表面状态。
2019-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Pumping into Anisotropic Dirac Electrons
本文从理论上研究了微波辐照相邻铁磁绝缘体引起的各向异性狄拉克电子系统的自旋抽运。我们制定吉尔伯特阻尼增强由于自旋电流流入狄拉克电子系统使用二阶微扰相对于界面交换耦合。作为一个例子，我们考虑各向异性狄拉克系统实现铋显示吉尔伯特阻尼根据磁化方向的铁磁绝缘体。我们的结果表明，这种设置可以提供有用的信息的狄拉克电子系统的各向异性。
2022-06-10 cond-mat.mes-hall
Orbital Pumping in Ferrimagnetic Insulators
本研究在掺铋钇铁石榴石（BiYIG）中探测到纯轨道电流，通过多材料纳米器件对比明确了轨道泵浦起源与占比，证实界面透明度提升可同时增强自旋与轨道电流的泵浦效率。
2025-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological charge pumping in excitonic insulators
我们发现，在具有$s$波电子空穴配对的激子绝缘体中，外加电场（脉冲或静态）可以诱导$s$波分量的序参量，并进一步驱动它在$s+ip$平面内旋转，实现无源电荷泵。在一维空间中，每个旋转周期正好将两个电子泵过样品。高维系统可以看作是动量空间中的一维链的堆叠，其中每个穿过费米面的链都贡献了一个电荷泵的通道。物理超越绝热极限，特别是包括耗散效应进行了讨论。
2021-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anomalous Chern-Simons orbital magnetoelectric coupling of three-dimensional Chern insulators: gauge-discontinuity formalism and adiabatic pumping
针对三维陈绝缘体因拓扑障碍导致陈-西蒙斯轨道磁电耦合定义不明确的问题，本工作采用规范不连续形式主义推导了量子化层分辨响应，证明相邻层耦合差异以$-C e^2/h$量子化，且反常耦合可经绝热泵浦传输，为理解其磁电响应及设计层状拓扑现象提供理论框架。
2025-02-19 cond-mat.mes-hall
Gate controlled spin pumping at a quantum spin Hall edge
我们提出了一个四端装置设计的所有电气手段操纵的自旋的磁性吸附原子位于边缘的量子自旋霍尔绝缘体。我们表明，一个电子门，能够调整量子自旋霍尔绝缘体和源极和漏极之间的界面电阻，可以切换两个制度之间的设备：一个系统表现出自旋泵和其他的吸附原子保持在其基态。这展示了一种利用拓扑材料的螺旋边缘态来控制单自旋的全电路线。
2013-11-28 cond-mat.mes-hall
Spin pumping from a ferromagnet into a hopping insulator: the role of resonant absorption of magnons
受铁磁体自旋泵入有机材料的实验研究的启发，我们从理论上研究了自旋电流在跳跃绝缘体中的产生和传播。与金属不同，铁磁体边界处的自旋极化是由于局域态对内的磁振子吸收而产生的，并且它会随着电流currying电阻网络而传播（尽管没有充电电流）。我们考虑了绝缘体中交流吸收的经典共振机制，并将其应用于磁振子的吸收。当外磁场中局域态的塞曼分裂等于铁磁共振频率时，泵浦效率有很大的提高。在这种情况下，磁振子的吸收发生在单个位置。
2015-05-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Spin pumping by a moving domain wall at the interface of an antiferromagnetic insulator and a two-dimensional metal
本文用 Keldysh Green 函数研究 AFMI/二维金属界面运动畴壁的二阶自旋泵浦，揭示其受自旋弛豫、Fermi 面嵌套及扩散分布影响。
2024-01-28 cond-mat.mes-hall
Spin-pumping in superconductor-antiferromagnetic insulator bilayers
本文从理论上研究了由超导体和反铁磁绝缘体组成的双层膜中的自旋抽运。我们考虑补偿和未补偿的接口，包括经常散射通道和Umklapp散射通道。我们发现，在温度接近临界温度和进动频率远低于间隙，自旋电流增强超导体相比，正常的金属。否则，自旋电流被抑制。与NM/AFI相比，SC/AFI中的自旋电流增强的相关进动频率远低于反铁磁体的典型共振频率，这使得在实验上检测这种效应具有挑战性。一种可能的解决方案在于通过静态磁场移动谐振频率。
2021-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin Pumping, Dissipation, and Direct and Alternating Inverse Spin Hall Effects in Magnetic Insulator-Normal Metal Bilayers
我们从理论上考虑自旋波模式和波长依赖的增强的Gilbert阻尼磁绝缘体-正常的金属双层由于自旋泵以及增强的关系，在正常的金属中的直接和交替的反自旋霍尔电压。在长波长的限制，包括长程偶极相互作用，横向体积模式的宏自旋模式的增强的比率是等于2。在面外磁化的情况下，该比率随着表面各向异性能量和模式数的增加而减小。如果表面各向异性诱导表面态，则增强可以比宏观自旋大一个数量级。对于面内磁化，可以通过将各向异性参数映射到具有各向异性的面外情况来理解感生耗散增强。对于较短的波长，我们计算的增强数值，并找到良好的协议与分析结果在适用的范围内。我们还计算了感应直流和交流逆自旋霍尔电压，并与这些存储在铁磁体的磁能。因为直接自旋霍尔电压的大小是自旋耗散的量度，所以它与吉尔伯特阻尼的增强成正比。交替自旋霍尔电压表现出类似的平面波数依赖性，我们证明，它是最大的表面局域模式。
2017-04-06 cond-mat.mes-hall
Spin-pumping from a ferromagnetic insulator to an unconventional superconductor with interfacial Andreev bound-states
本文提出研究向d波非传统超导体自旋泵浦的方法，揭示界面Andreev束缚态和晶体取向对自旋泵浦频率与温度依赖关系的定性影响。
2023-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Heat transport between antiferromagnetic insulators and normal metals
反铁磁绝缘体可以通过相邻金属中的自旋电流来控制和检测它们的动力学，从而成为有源自旋电子器件。这种串扰是通过自旋转移和自旋泵浦发生的，这种现象被预测在反铁磁体中和铁磁体中一样强烈。在这里，我们证明了温度梯度驱动一个显着的热流从磁振子在反铁磁绝缘体的电子在相邻的正常金属。与自旋转移和自旋泵浦过程中相同的系数也决定了热导率。然而，与铁磁体相反，热不通过自旋塞贝克效应传递，这在反铁磁绝缘体-正常金属系统中不存在。相反，热量通过大的交错自旋塞贝克效应传递。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall
Microscopic theory of spin transport at the interface between the superconductor and a ferromagnetic insulator
本文从理论上研究了铁磁绝缘体（FI）与超导体（SC）界面处的自旋输运。考虑一个简单的FI-SC界面模型，我们推导出的自旋电流和自旋电流噪声的微波辐射（自旋泵）或温度梯度（自旋塞贝克效应）引起的公式。我们展示了超导相干因子如何影响自旋电流的温度依赖性。我们还计算了自旋抽运引起的热平衡态和非平衡态态的自旋电流噪声，并对钇-铁石榴石-NbN界面进行了定量比较。
2019-04-15 cond-mat.mes-hall
Full loss compensation in hybrid plasmonic waveguides under electrical pumping
表面等离子体激元（SPP）为突破衍射极限和设计纳米级光学元件提供了机会，但其实际应用受到金属中高欧姆损耗的阻碍。在这里，我们提出了一种新的方法，在深亚波长金属-绝缘体-半导体波导几何结构的电泵浦下的有效SPP放大，并在非常低的泵浦电流密度为0.8 kA/cm $^2$的情况下，在红外线中的SPP传播损耗的数字证明充分补偿。该值比先前的研究低一个数量级，这是由于金属和半导体之间的薄绝缘体层，其允许少数载流子的注入并阻止多数载流子，从而将漏电流降低到接近零。所提出的结果提供洞察无损SPP引导和未来高密度纳米光子和光电电路的发展。
2015-01-15 cond-mat.mes-hall
Effects of Disorder On Thouless Pumping In Higher-Order Topological Insulators
研究了随机在位无序对BBH模型高阶Thouless泵浦的影响，发现强无序破坏量子化电荷输运，但周期性驱动产生的退局域化Floquet态可维持量子化输运，相变伴随Floquet态的退局域化-局域化转变。
2023-04-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Inverse quantum spin Hall effect generated by spin pumping from precessing magnetization into a graphene-based two-dimensional topological insulator
我们提出了一种用于二维（2D）拓扑绝缘体中量子自旋霍尔效应（QSHE）电探测的多端纳米结构。该器件由具有旋进磁化的铁磁（FM）岛组成，该岛将纯自旋电流对称地泵入（在没有任何偏置电压的情况下）左右相邻的二维TI中，该二维TI被建模为具有固有自旋轨道（SO）耦合的石墨烯纳米带。六端TI |FM| TI纳米器件的QSH制度，连接到两个纵向和四个横向正常金属电极，其特征在于由SO耦合诱导的能隙，手性自旋过滤的边缘状态在有限长度TI区域内，和量化的自旋霍尔电导时，施加纵向偏置电压，尽管存在的FM岛。相同的无偏置装置，但具有中心FM岛的旋进磁化，完全阻止总自旋和电荷电流泵入纵向电极，同时产生DC横向电荷霍尔电流。虽然这些横向电荷电流没有被量子化，它们的感应与零纵向电荷电流一起是TI对泵浦纯自旋电流的独特电响应，不能被SO耦合但拓扑平凡的系统所模仿。在相应的两端不均匀的TI |FM| TI纳米结构中，我们成像了TI内局部自旋和电荷电流的空间分布，这说明输运局限于手性自旋过滤边缘态，同时揭示了TI周围存在界面自旋和电荷电流|FM接口和穿透到大量的TI在一些短的距离。
2009-12-29 cond-mat.mes-hall
Floquet engineering of optical solenoids and quantized charge pumping along tailored paths in two-dimensional Chern insulators
薄螺线管产生的局域磁通量的引入在量子霍尔物理的量子实验中起着重要的作用。通过将Floquet人工磁场工程与量子气体显微镜的单点寻址能力相结合，我们提出了一种在光晶格中实现这种局域螺线管型磁场的方案。我们表明，它可以用来操纵和探测拓扑陈氏绝缘体的元激发。这包括量子化的绝热电荷泵沿定制的路径内的散装，以及控制人口的边缘模式。
2018-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Topological classification of adiabatic processes
某些带绝缘体允许量子化电荷或自旋的绝热泵浦，以获得特殊的哈密顿量的时间依赖性。这些“拓扑泵”是密切相关的二维拓扑绝缘相的物质后，滚动的绝缘体到一个圆柱体和线程与时间相关的通量。在这篇文章中，我们将拓扑泵的分类扩展到维格纳戴森和手性类，耦合到多通道引线。根据系统的散射矩阵，给出了区分不同拓扑类的拓扑指数。我们认为，类似于拓扑非平凡的绝缘体，拓扑泵的特点是在泵周期的过程中的保护无隙端态的外观。我们表明，这一性质允许在弱耦合极限的量子化电荷或自旋的泵。我们的结果也可以应用到二维拓扑绝缘体，在那里他们给出了一个物理上透明的解释的拓扑非平凡阶段的散射矩阵。
2011-07-12 cond-mat.mes-hall
Topological Spin and Valley Pumping in Silicene
提出了一种利用硅烯在面内$ac$电场和垂直电场中实现绝热拓扑自旋和谷抽运的实验方案，面内电场的振幅为$E_{y}$，垂直电场的振幅为$E_{z}^{0}$和$E_{z}^{1}$，垂直电场由静电分量和$ac$分量组成.通过调谐$E_{z}^{0}$和$E_{z}^{1}$，可以实现拓扑谷泵浦或自旋谷泵浦。所产生的无噪声谷和自旋电流可用于谷电子和自旋电子应用。研究表明，体拓扑自旋或谷抽运是二维拓扑绝缘体的一种普遍特征效应，与边缘态物理无关。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall
Unified formulation of interfacial magnonic pumping from non-collinear magnets
我们建立了一个一般的公式，自旋电流的磁振子泵之间的正常金属和磁性绝缘体的界面，有效的任何非共线的磁性配置中的线性自旋波制度。该电流通过在非平衡态下驱动系统来产生，覆盖诸如热自旋注入（自旋塞贝克效应）或通过绝缘体的照射（自旋泵浦）的自旋电压的设置。为了简单起见，我们在蜂窝拓扑铁磁体的特殊情况下说明了该公式，并涵盖了自旋Seebeck和自旋泵浦设置。我们展示了拓扑参数如何影响自旋流，并提出了一种方法，主要是从拓扑边缘磁振子的自旋泵的情况下获得的贡献。
2021-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarized heat current generated by quantum pumping in two-dimensional topological insulators
本文研究了含时外场作用下双量子点接触二维拓扑绝缘体的输运性质。在所提出的设置中，外部栅极被放置在单个收缩上方，并且它仅与属于顶部边缘的电子耦合。这种不对称配置和交流信号的存在允许量子泵浦机制，这反过来可以在无偏置的器件配置中产生有限的热和电荷电流。与外部时间相关的栅极电位耦合的微观模型的发展和感生的有限热和电荷电流进行了研究。我们表明，在非相互作用的情况下，热流是与一个单一的自旋分量，由于边缘状态的螺旋性质，因此，在这种配置中得到一个有限的和极化的热流。电子-电子通道间相互作用的存在强烈影响电流信号，降低系统的极化程度。最后，我们还表明，单独的热量和电荷流可以实现，不同的幅度的外部门。
2016-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Valleytronics on the Surface of Topological Crystalline Insulator: Elliptic Dichroism and Valley-Selective Optical Pumping
拓扑晶体绝缘体（TCI）表面的低能理论的特征在于四个狄拉克锥在$x$和$y$方向上各向异性。最近的实验表明，可以通过对晶体结构施加应变而使晶体变形，从而在这些狄拉克锥中引入带隙。TCI曲面为我们研究Dirac锥带隙时的谷电子学提供了一条新的途径。事实上，该系统有陈数和三个valley-Chern数。我们研究了TCI表面的光吸收。虽然四个狄拉克锥具有相同的手征，但它仍表现出很强的椭圆二色性。也就是说，我们发现，由于狄拉克锥的各向异性，右和左偏振光的折射率是不同的，这取决于质量的符号和狄拉克锥的位置。通过测量这种椭圆二向色性，就有可能用实验来确定狄拉克锥的各向异性。
2014-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable spin-charge conversion through topological phase transitions in zigzag nanoribbons
研究了具有六角晶格的锯齿形磁性准一维纳米带在大的自旋轨道耦合下的自旋轨道矩和电荷泵。这样的系统经历拓扑相变从平凡的带绝缘体的量子自旋霍尔绝缘体无论是通过调整磁化方向或内在的自旋轨道耦合。我们发现，自旋-电荷转换效率（即自旋-轨道扭矩和电荷泵）显着增强的拓扑转变，显示出显着的角度各向异性。
2016-04-29 cond-mat.mes-hall
The Axion Insulator as a Pump of Fragile Topology
轴子绝缘体（AXI）长期以来被认为是3D磁性拓扑绝缘体（TI）的最简单示例。最常见的AXI是在保持体隙的同时对3D $\mathbb{Z}_{2}$ TI的表面状态进行磁间隙化。与3D TI一样，它表现出$θ=π$的量子化磁电极化率，并且当反转对称时可以从体对称特征值进行诊断。然而，而3D TI的特点是散装威尔逊环绕组，二维表面状态，和泵的二维$\mathbb{Z}_{2}$ TI指数，我们表明，大量的散装带显示没有威尔逊圈绕组的AXI，表现出手性铰链状态，并不泵任何先前确定的数量。重要的是，由于AXI具有拓扑角$θ=π$，尽管它没有威尔逊圈缠绕，但它的占据带不能形成最大局部对称的Wannier函数。在这封信中，我们重新审视的AXI从最近推出的“脆弱”的拓扑结构的概念的角度来看，并发现它实际上可以一般地表示为循环泵的“平凡化”脆弱的阶段：一个二维反演对称的绝缘体，没有威尔逊圈绕组，但携带一个非平凡的拓扑指数，嵌套贝里相位$γ_{2}$。我们数值计算表明，非平凡值$γ_{2}=π$表明在二维绝缘体中存在异常的0D角电荷，因此，在三维AXI中的$γ_{2}$的手征泵浦对应于手征铰链态的存在。我们还简要地概括了我们的结果，时间反演对称的高阶TI，并讨论了相关的外观的非平凡的$γ_{2}$保护的$C_{2}\times\mathcal{T}$对称性在扭曲的双层石墨烯，其影响的存在下的0D角…
2018-10-04 cond-mat.mes-hall
Electronic Pumping of Quasiequilibrium Bose-Einstein Condensed Magnons
本文从理论上研究了半导体与绝缘体直接接触时，准平衡玻色-爱因斯坦凝聚磁振子系统之间的自旋转移。虽然电荷转移被禁止跨越界面，自旋输运产生的绝缘体和导体自旋之间的交换耦合。在正常的绝缘体相，自旋输运仅由热梯度和自旋扩散梯度的存在下，玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的存在下，同时，引起一个温度无关的凝聚自旋流。取决于系统的热力学偏置，自旋可以沿任一方向穿过界面，从而产生磁振子动态相变的可能性。我们讨论了实验的可行性观察BEC稳定状态（煽动的自旋塞贝克效应），这是比较熟悉的自旋转移引起的经典不稳定性。
2013-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Superconductivity-enhanced spin pumping: Role of Andreev resonances
我们描述了一个简单的混合超导体$|$铁磁-绝缘体结构，表现出自旋分辨的Andreev束缚态，其中动态磁化被用来探测自旋相关的物理。我们发现，在低偏置和低于$T_c$，自旋角动量的转移由外部驱动的铁磁绝缘体泵浦的自旋分辨Andreev束缚态的形成有很大的影响。我们的研究结果表明，这些束缚态捕获凝聚促进自旋流的基本物理。对于有限厚度的超导层，可比的相干长度，共振Andreev束缚态呈现高传输子隙自旋输运通道。我们指出，共振增强的子隙输运通道建立了一个原型的法布里-珀罗谐振器的自旋泵。
2021-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Experimental investigation of the effect of topological insulator on the magnetization dynamics of ferromagnetic metal: $BiSbTe_{1.5}Se_{1.5}$ and $Ni_{80}Fe_{20}$ heterostructure
本研究探讨了$Ni_{80}Fe_{20}$与$BiSbTe_{1.5}Se_{1.5}$异质结构中自旋泵浦诱导的磁化动力学，通过低温实验证实了拓扑绝缘体表面态的自旋动量锁定效应及其与铁磁层的交换耦合。
2023-11-24 cond-mat.mes-hall
An optimal topological spin pump
我们研究了最近推出的${\mathbb Z}_2$泵组成的一个家庭的一维大块绝缘体的时间反转限制的泵浦周期。我们发现，这些泵的散射矩阵是二分法的拓扑指数。我们表明，一类泵的特征在于一个非平凡的拓扑指数允许，在其拓扑平凡的对应物相比，量子化自旋的无噪声泵，即使在没有自旋守恒。这种区别揭示了二维时间反演不变绝缘体的${\mathbb Z}_2$分类。
2010-05-26 cond-mat.mes-hall
Spin pumping between noncollinear ferromagnetic insulators through thin superconductors
本文提出基于广义Usadel方程的方法，研究夹在两个非共线铁磁绝缘体之间的薄超导体中的自旋泵浦，发现超导能隙抑制自旋积累并降低回流自旋流，且平行与反平行构型下的回流自旋流之比随温度显著变化。
2021-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dynamic Opening of a Gap in Dirac Surface States of the Thin-Film 3D Topological Insulator Bi2Se3 Driven by the Dynamic Rashba Effect
拓扑绝缘体（TI）中Dirac表面态（SS）的光学控制一直是制约其在新型电子和自旋电子器件中潜在应用的最具挑战性的问题之一。在这里，使用可见光范围内的瞬态吸收光谱利用~340 nm（~3.65 eV）的泵浦，我们提供的证据动态开放的狄拉克SS的薄膜3D TI Bi 2Se 3，这已引起的动态Rashba效应发生在膜体增加光泵浦功率（光激发载流子密度）的间隙。所观察到的效果出现通过瞬态吸收带与反韧致辐射型的自由载流子吸收的带隙狄拉克SS。我们还认识到在3D TI Bi 2Se 3中存在更高能量的狄拉克SS的实验特征（除了已知的SS 1和SS 2之外），其能量为~2.7和~3.9 eV（SS 3和SS 4）。结果表明，动态能隙的打开对任意能量下的Dirac SS都有相同的影响。
2021-06-10 cond-mat.mes-hall
Spin Insulatronics
自旋绝缘电子学涵盖了在磁绝缘体内部产生、检测、控制和利用高保真纯自旋电流和激发的努力。最终，这些新发现可能会为纯自旋信息和通信技术打开大门。其目的是利用低耗散相干和非相干自旋激发的反铁磁和铁磁绝缘体的动态实体，以取代移动的电荷。他们的目标是，新的纯自旋系统将减少能量损失，并在高频下运行。在磁性绝缘体中，没有可以耗散能量的移动载流子。通过界面交换相互作用和自旋-轨道耦合，可以与传统电子学集成。以这种方式，金属中的自由电子耦合到磁性绝缘体中的局域自旋。反过来，这些环节促进自旋转移扭矩和自旋轨道扭矩跨越金属绝缘体界面和相关的自旋泵和电荷泵的现象。界面耦合还将金属内部的电子运动与磁性绝缘体内部的自旋波动联系起来。这些特征意味着该系统能够对电子-磁振子相互作用产生的关联进行前所未有的控制。我们回顾了最近的发展，以实现电和热的产生，操纵，检测和控制的纯自旋信息的绝缘体。
2020-10-26 cond-mat.mes-hall
Spin and Orbital Angular Momentum Polarization in Thouless Topological Charge Pumping
Ulsan National Institute of Science and Technology（蔚山科学技术院）；Tongji University（同济大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
研究揭示了拓扑电荷泵中自旋与轨道角动量极化的生成机制及其在手性导线中的作用。
2025-12-24 cond-mat.mes-hall
What is Quantum in Quantum Pumping: The Role of Phase and Asymmetries
我们表明，量子泵浦并不总是需要一个量子描述或量子相位。量子泵浦所示，包括不同类型的过程，其中一些本质上依赖于相位，而其他人不。我们还表明，许多泵浦过程中有一个隐藏的反对称组件，有助于显着的瞬时电流在终端，而不会导致净电荷转移在一个时期。我们还计算了精确的泵浦电流的某些情况下，在整个时间变化范围内，从绝热到非绝热。
2008-02-01 cond-mat.mes-hall
Semi-Quantized Spin Pumping and Spin-Orbit Torques in Topological Dirac Semimetals
研究了具有旋进磁化的铁磁绝缘体与拓扑狄拉克半金属之间的自旋和电荷输运现象随时间的发展过程。与常规金属相比，拓扑狄拉克半金属在自旋电流作用下表现出很强的逆自旋霍尔效应。结果表明，感应电荷电流是半量子化的，即，当系统处于拓扑Dirac半金属相时，它只与两个Dirac点在动量空间中的距离有关，而与无序强度几乎无关。作为逆效应，我们证明了施加在拓扑狄拉克半金属上的电场通过交换作用和半量子化自旋霍尔效应对铁磁绝缘体中的局域磁化强度施加自旋矩.我们的研究表明，拓扑狄拉克半金属提供了一个耗散较少的平台，自旋电荷转换和自旋开关。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pumping conductance, the intrinsic anomalous Hall effect, and statistics of topological invariants
一个无序的二维陈氏绝缘体的泵浦电导的规模与增加的大小和固定的无序强度急剧高原过渡在普通和量子霍尔绝缘体之间的明确定义的能量。当无序强度随着系统尺寸的增加而缩小到零时，波动的陈数的“金属”状态可以扩展到整个能带。一个简单的论点导致一种加权均分的Chern数在一个有限的系统与周期性边界条件的迷你带：即使必须有很强的涨落之间的无序实现，在一个给定的能量的平均Chern数是由{ \it clean} Berry曲率分布预期从金属的固有反常霍尔效应公式。这种估计相比，使用最近开发的算子代数方法的数值结果，实际上占主导地位的平均陈数的变化是由内在的异常霍尔效应解释。数学附录提供了更精确的定义和陈数的完全分布模型。
2015-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Light-induced half-quantized Hall effect and axion insulator
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Hubei University（湖北大学）
通过光学泵浦和磁性掺杂实现半量子霍尔效应和轴子绝缘体，展示拓扑相的实验方法及潜在应用。
2026-01-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
