Probing topological phases in a perturbed Kane-Mele model via RKKY interaction: Application to monolayer jacutingaite Pt$_2$HgSe$_3$
本研究通过分析微扰Kane-Mele模型中RKKY相互作用的相对特征，揭示了拓扑相变信号，并利用微扰实现磁性相互作用切换，为通过磁性性质追踪拓扑相提供了实用方法。
2024-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Controlling edge states in the Kane-Mele model via edge chirality
研究了Kane-Mele模型中量子自旋霍尔效应（QSHE）边缘态的能带色散与边缘晶向的关系。一维蜂窝状晶格带的能带结构表明，在给定足够强的自旋轨道相互作用的情况下，QSHE边缘态在边缘的所有取向上都存在。我们发现，当边缘取向从锯齿形（手征角$θ= 0^\circ$）变为扶手椅形（$θ= 30^\circ$）时，QSHE边缘态带的费米速度单调增加。我们提出了一个简单的分析模型来解释数值结果。
2012-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Analytic and numeric computation of edge states and conductivity of a Kane-Mele nanoribbon
通过求解本征方程和Rashba自旋轨道耦合，计算了锯齿形Kane-Mele纳米管（KMNR）边缘态的解析表达式。由于哈密顿量的P-T对称性，边缘态受到拓扑不变性的保护，因此被发现是鲁棒的。我们已经做了系统的研究，为上述每一种情况下，例如，一个原始的石墨烯，石墨烯与固有的自旋轨道耦合，石墨烯与Rashba自旋轨道耦合，Kane-Mele nanoriginal和支持我们的结果上的鲁棒性的边缘状态的电子概率幅，局域态密度（LDOS），能带结构和电导谱的分析计算。
2019-05-22 cond-mat.mes-hall
Topological contribution to magnetism in the Kane-Mele model: An explicit wave function approach
在我们以前的出版物[S。Ozaki和M. Ogata，Phys. Rev. Research 3，013058]，对于Kane-Mele模型，使用Dirac点周围的展开，示出了磁化率中的轨道-塞曼（OZ）交叉项或自旋塞曼和轨道效应的交叉项的量子化。在本研究中，我们准确地评估轨道，自旋塞曼，和OZ交叉项的凯恩-梅勒模型使用最近开发的配方。这个公式是写在明确的布洛赫波函数，并使我们能够评估每个贡献，考虑到整个布里渊区的积分和求和的所有频带。此外，我们的计算结果证实了OZ交叉项的量子化，并揭示了它在金属情况下的行为。实验检测的量化的可能性进行了讨论。
2022-04-21 cond-mat.mes-hall
Analytical and numerical calculation of the effect of edge states of the Kane-Mele model on the RKKY interaction
本文以线性色散一维量子导线近似Kane-Mele模型，解析揭示拓扑边缘态对RKKY相互作用的影响及其随远离边缘而衰减的规律，并以Landauer-Buttiker数值计算加以验证。
2023-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phase diagram of the strongly correlated Kane-Mele-Hubbard model
我们研究了蜂窝晶格上具有内禀自旋轨道耦合的强关联哈伯德模型的相图。得到了描述自旋自由度的低能有效模型。我们研究所产生的模型内的Schwinger玻色子和Schwinger费米子的方法。Schwinger玻色子方法给出了自旋液相和磁有序相、Neel序和无公度Neel序之间的边界。我们发现，增加自旋轨道耦合的强度，缩小自旋液体区域的宽度。施温格费米子方法进一步阐明了自旋液相的性质。在平均场近似下，我们得到了三种不同的自旋液相的候选物：无带隙自旋液相、拓扑莫特绝缘体和手征自旋液相。我们认为，规范涨落和瞬子效应可能会抑制前两种自旋液体，而手征自旋液体是稳定的规范涨落，由于其非平凡的拓扑结构。
2011-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Identifying the phases of Kane-Mele Hubbard Hamiltonian in momentum space: A many-body configuration interaction study
本文利用多体组态相互作用方法研究准一维蜂窝带中 Kane-Mele Hubbard 模型，发现电荷能隙极小值从布里渊区边界移至 Dirac 点标志着从拓扑能带绝缘体到 Mott 绝缘体的相变，为检测强关联系统拓扑相变提供了新数值途径。
2024-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Mimicing the Kane-Mele type spin orbit interaction by spin-flexual phonon coupling in graphene devices
为了增强石墨烯的自旋轨道相互作用（SOI），寻找无耗散的量子自旋霍尔器件，人们迫切希望得到独特的Kane-Mele型SOI和高迁移率的样品。然而，常见的外部装饰往往会引入非本征Rashba型SOI和同时的杂质散射。在这里，我们表明，通过EDTA-Dy分子装饰，Kane-Mele型SOI的模仿，甚至提高载流子迁移率。这是证明了在相同的载流子密度和同时Elliot-Yafet自旋弛豫抑制弱局域化。提取的自旋散射时间是单调依赖于载体的弹性散射时间，其中的Elliot-Yafet图给出的相互作用强度为3.3毫电子伏。改进的量子霍尔平台甚至可以在外部操作后看到。这是由于增强的石墨烯波纹诱导的自旋-弯曲声子耦合，如平面内磁输运测量所揭示的。
2021-01-29 cond-mat.mes-hall
Topological winding properties of spin edge states in Kane-Mele graphene model
研究了具有内禀和Rashba自旋轨道耦合的单原子层石墨烯带系统的量子自旋霍尔效应中的自旋边缘态。导出了求解自旋边缘态能量的Harper方程。结果表明，在QSH阶段，体能隙中总是存在两对无能隙的自旋过滤边缘态，对应于复能Riemann面（RS）上Bloch函数的两对零点. QSH相位的拓扑方面可以通过具有不同极化方向的自旋边缘态穿过RS的空穴的缠绕数的差异来区分，这等价于Kane和Mele [Phys. Rev. Lett. 95，146802（2005）]。
2009-06-28 cond-mat.mes-hall
Thermopower generation and thermoelectric cooling in a Kane-Mele normal-insulator-superconductor nano-junction
本文用改进的Blonder-Tinkham-Klapwijk（BTK）理论研究了Kane-Mele正常绝缘体-超导体（KMNIS）结在超低温下的热电效应。由于（电子）电荷和热电流由于载流子是敏感的自旋-轨道耦合（SOC）的强度存在于凯恩-梅勒模型，这个结器件的热电性能的可调谐性，可以通过实验实现某些技术，用于操纵自旋-轨道耦合的值。我们计算了Seebeck系数，品质因数，热电冷却，KMNIS结作为自冷却器件的性能系数，并研究了Rashba SOC（RSOC）和固有SOC（ISOC）参数在其中的作用。我们的热电冷却的结果表明，实际的可实现性和有效的冷却探测器，传感器和量子器件的有用性，因此可能是至关重要的实验成功的热电应用这种结器件。此外，我们还简要地讨论了区分通过拓扑绝缘体的传输与通过普通绝缘体的传输的条件。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall
An anomalous band inversion protected by symmetry in a topological insulator of the Kane-Mele model
通过在石墨烯衍生物上沉积Au，在$3\times 3$单元石墨烯中用3个N原子取代4个C原子，实现了一个Kane-Mele模型的拓扑绝缘体，在石墨烯的Dirac点周围具有50~meV的带隙.在这种材料中，我们观察到一个反常的带反转（BI）的保护下的对称性与字符$e$的C $_{\rm 3V}$。对称性约束了两个$e$带，其具有Au和N轨道的镜像对称组合（MSC）和镜像反对称组合（MAC），在$Γ$处简并，而石墨烯的$π^*$在$e$ -MAC带上的相互作用倾向于提升该简并，导致$π^*$和$e$ -MAC带在$Γ$附近交换它们的轨道分量，从而导致中断的BI。
2016-01-11 cond-mat.mes-hall
Emerging nonlinear Hall effect in Kane-Mele two-dimensional topological insulators
近年来，在二维过渡金属二硫族化物和Weyl半金属中，由于面内磁场的作用，在时间反转对称保护系统和三维拓扑绝缘体表面上观察到的非线性霍尔效应引起了大量的实验和理论研究。这种类型的二阶效应的起源已被归因于Berry曲率偶极子的出现，这需要一个低对称性的环境。在这里，我们提出了一种机制，产生这样的二阶非线性霍尔效应在凯恩-梅勒二维拓扑绝缘体由于空间和时间反转对称性破缺的存在下的塞曼和Rashba耦合。通过主动调整与外部电磁场的能隙，我们还表明，非线性霍尔效应显示出显着的签名的拓扑相变存在于所考虑的二维系统。
2021-10-13 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional Weyl nodal-line semimetal and antihelical edge states in a modified Kane-Mele model
研究改进的Kane-Mele模型在无Rashba耦合时演化为二维Weyl节线半金属，预测并分析了支持同向自旋极化电流的反螺旋边缘态及其在无序下的脆弱性。
2024-08-11 cond-mat.mes-hall
The General Principle behind Magnetization-induced Second-Order Topological Corner States in the Kane-Mele Model
提出在修正Kane-Mele模型中通过调整边缘子晶格磁化方向诱导Dirac质量畴壁实现二阶拓扑角态的普遍原理，证明其实现不受边界类型或纳米片形状限制。
2024-03-04 cond-mat.mes-hall
The topological Anderson insulator phase in the Kane-Mele model
有人提出，在拓扑平凡的碲化汞/碲化镉（HgTe/CdTe）量子阱中加入无序可以诱导跃迁到拓扑非平凡态。由此产生的状态被称为拓扑安德森绝缘体，并在Bernevig-Hughes-Zhang模型的计算机模拟中发现。在这里，我们表明，拓扑安德森绝缘体是一个更普遍的现象，也出现在蜂窝晶格上的拓扑绝缘体的凯恩-梅勒模型。我们数值研究了相关参数的相互作用，并建立了拓扑安德森绝缘体存在的参数范围。一个交错的亚晶格势原来是一个必要的条件，过渡到拓扑安德森绝缘体。对于足够弱的无序，计算的基础上的最低阶玻恩近似定量再现的数值数据。因此，我们的研究结果大大增加了拓扑安德森绝缘体相的候选材料的数量。
2016-04-06 cond-mat.mes-hall
Topological Insulators and the Kane-Mele Invariant: Obstruction and Localisation Theory
我们提出了同伦理论和几何解释的Kane-Mele不变量的带隙的费米量子系统在三维时间反演对称性。我们表明，不变量是有关的一个特定的4-等价物，这使它的解释作为一个障碍的块分解的缝纫矩阵的nonequivariant同伦。证明了具有$\mathbb{Z}_2$ -作用的流形上的Mayer-Vietoris定理，该流形上的作用使实数和$\mathbb{Z}_2$ -等变的de Rham上同调群相互缠绕，并应用该定理导出了Kane-Mele不变量的一个新的局部化公式.这为周期格点系统的指数的离散Pfidian公式和已知的局部几何计算之间的等价性提供了一个统一的上同调解释。我们建立在凯恩-梅勒不变量和与$\mathbb{Z}_2$ -行动的束gerbes理论之间的关系，以获得这种障碍和本地化技术的几何改进。在第一部分中，我们回顾了自由摩尔理论的伽利略时空带绝缘体的几何结构的重点，并提出了一个自下而上的方法来时间反演对称拓扑相位。
2019-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Topological quantum phase transition in Kane-Mele-Kondo lattice model
我们系统地探讨了蜂窝晶格上的Kane-Mele-Kondo晶格模型的基态相图，特别是，我们专注于它的磁性，这在以前的出版物[Feng，Dai，Chung，and Si，Phys. Rev. Lett. \textbf{111}，016402（2013）]。除了在那篇论文中发现的近藤绝缘体之外，还发现了两种反铁磁自旋密度波相。一个是正常的反铁磁自旋密度波态，另一个是具有量子化自旋霍尔电导和螺旋边缘态的非平凡拓扑反铁磁自旋密度波态。量子自旋霍尔绝缘体被发现是不存在的，因为它总是不稳定的反铁磁自旋密度波状态，至少在我们的模型中的平均场水平。此外，两个自旋密度波相之间的跃迁是由三维量子电动力学描述的拓扑量子相变，其中传导电子对低能Dirac费米子有贡献，而局域自旋的自旋波涨落产生有效的动态U（1）规范场.这种非平凡的转变表现出自由基临界热力学、输运和单粒子行为，为这种转变提供了一个指纹。此外，反铁磁自旋密度波态到近藤绝缘体的跃迁是一阶的。两个新的磁相的引入及其拓扑量子相变显示了Kane-Mele-Kondo晶格模型中包含的丰富的内在物理。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Long-lived Topological Flatband Excitons in Semiconductor Moiré Heterostructures: a Bosonic Kane-Mele Model Platform
本文提出一种基于TMD莫尔异质结构的最小结构，利用层间激子杂化实现可调的拓扑平带，为玻色子Kane-Mele模型及玻色子分数量子反常霍尔效应提供固态平台。
2024-09-30 cond-mat.mes-hall
Prediction of a large-gap and switchable Kane-Mele quantum spin Hall insulator
拓扑绝缘体的基础研究和技术应用受到罕见的材料表现出强大的拓扑非平凡相，特别是在二维。在这里，通过广泛的第一性原理计算，我们提出了一种新的量子自旋霍尔绝缘体，具有相当大的带隙$\sim$ 0.5 eV，这是一个单层的Jacutingaite，一种天然存在的层状矿物首次发现于2008年在巴西和最近合成。该系统实现了量子自旋霍尔绝缘体在一个潜在的可剥离的二维单层，具有强大的螺旋边缘状态，可以利用自旋轨道耦合，晶体对称性破缺和介电响应之间的独特的强相互作用进行操纵的典范凯恩-梅勒模型。
2018-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of Kane-Mele Model in $\pmb X\bf{N_4}$-Embedded Graphene ($\pmb X$=Pt, Ir, Rh, Os)
嵌入有过渡金属氮化物的单层石墨烯（即，$X$ N $_4$），其中过渡金属原子与四个氮原子一起作为单元嵌入石墨烯中以形成稳定的平面单原子厚度结构。我们利用第一性原理计算和紧束缚模型对这些$X$ N $_4$嵌入石墨烯的结构、电子和拓扑性质进行了系统的研究。我们发现$X$ N $_4$嵌入的石墨烯（$X$ =Pt，Ir，Rh，Os）可以打开容纳\emph{two-dimensional} $\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体的拓扑非平凡带隙。我们进一步表明，带隙附近的低能带可以被一个修改的凯恩-梅勒模型哈密顿量完美地捕获。我们的工作不仅提供了实现\emph{two-dimensional} $\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体的非常罕见的具体二维材料，而且使石墨烯体系在承载Kane-Mele型$\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体方面成为现实。
2022-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological characterization of modified Kane-Mele-Rashba models via local spin Chern marker
本研究利用局域自旋陈标记分析三种含强Rashba自旋轨道相互作用的修正Kane-Mele模型的拓扑性质，验证了该方法的有效性，拓展了自旋陈数方法的适用范围。
2025-01-16 cond-mat.mes-hall
Edge superconducting state in attractive U Kane-Mele-Hubbard model
利用自洽平均场方法研究了吸引U Kane-Mele-哈伯德模型中拓扑绝缘体到超导体的相变.我们证明了边缘超导态的存在，在这种状态下，体块仍然是绝缘体，超导性只出现在边缘附近。ESS是TI特殊的能量色散的结果，是TI超导的一般性质。该模型中的相变基本上由两个步骤组成。当吸引U变为非零时，ESS立即出现。当吸引U超过一个临界值$U_c$时，整个系统成为超导体。讨论了ESS的有效模型，认为ESS的概念可以在原子光晶格系统中实现。
2012-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Emergent dual topology in the three-dimensional Kane-Mele Pt$_2$HgSe$_3$
最近，第一个大间隙凯恩-梅勒量子自旋霍尔绝缘体被预测为单层jacutingaite（Pt $_2$ HgSe $_3$），这是2008年在巴西发现的一种天然可剥离矿物。将量子自旋霍尔单层堆叠成范德华层状晶体通常会导致（0;001）弱拓扑相，这不会保护（001）表面上表面态的存在。出乎意料的是，最近的角分辨光电子能谱实验显示，存在分散在大面积的001表面布里渊区的jacutingaite单晶的表面状态。001-表面态被证明是拓扑保护的镜像陈数$C_M=-2$，与节线由自旋轨道相互作用间隙。在这里，我们将二维凯恩-梅勒模型扩展到散装jacutingaite和揭开微观起源的缺口节线和新兴的晶体拓扑秩序。通过使用最大局域化的Wannier函数，我们确定了一个大的非平凡的第二最近层跳跃项，打破了弱拓扑绝缘体的标准范例。在这个术语的补充下，凯恩-梅勒模型的预测与最近的实验和第一性原理模拟非常一致，提供了一个吸引人的概念框架，也与其他由堆叠蜂窝晶格制成的层状材料相关。
2019-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Binary topological logic gates in Kane-Mele nanostructures via local control of edge-state transport
Warsaw University of Technology（华沙理工大学）
研究通过局部控制在Kane-Mele纳米结构中实现二进制逻辑门，利用电静力学、交换型和Rashba型扰动编码逻辑输入，并通过终端传输读出输出，展示NOT和AND门的稳定操作。
2026-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Floquet topological transitions in extended Kane-Mele models with disorder
本文利用Floquet理论研究了圆偏振光对无序二维模型拓扑跃迁的影响。我们发现，圆偏振光可以诱导扩展的Kane-Mele模型，包括额外的跳跃项和现场无序的拓扑转变。拓扑转变是从清洁系统的Floquet-Bloch能带结构在第一布里渊区的高对称点理解的。光以这样的方式修改清洁系统的平衡能带结构，使得布里渊区中的最小带隙可以从$M$点移动到$K(K')$点、$Γ$点或甚至其他较低对称点。通过布里渊区作为激光参数的函数的最小间隙点的运动被解释在高频区通过马格努斯展开。在无序模型中，我们计算Bott指数来揭示拓扑相和相变。这种无序可以诱导从拓扑非平凡态到平凡态的转变，反之亦然，这两个例子都是Floquet拓扑安德森转变。作为一个函数的激光参数的最小间隙点通过布里渊区的运动的结果，拓扑相位和过渡的性质是激光参数依赖-对比的凯恩-梅勒模型的行为。
2018-05-10 cond-mat.mes-hall
Fu-Kane-Mele monopoles in semimetals
在具有时间反演对称性的半金属中，Weyl点和Fu-Kane-Mele指数之间的相互作用导致共存的表面狄拉克锥和费米弧，它们可以在没有拓扑相变的情况下发生变化。我们表明，外尔点作为一种新的类型的绝缘体，它们的连接是必不可少的捕捉完整的拓扑结构的半金属和它们的作用作为中介的拓扑绝缘体过渡。外尔点的产生-湮灭历史为半金属的分类提供了一种简单而数学等价的方法，并直接预示了表面态拓扑。我们进一步预测了两个Weyl半金属界面上拓扑Dirac锥的可能性。
2017-07-28 cond-mat.mes-hall hep-th math-ph
Kane-Mele with a twist: Quasicrystalline higher-order topological insulators with fractional mass kinks
我们建立了一个描述准晶系统中高阶拓扑绝缘体（HOTI）相的低能解析理论。我们将其应用到一个模型，由两个堆叠Haldle模型与相反的传播边缘模式，类似于凯恩-梅勒模型，并与$30^\circ$扭曲。我们表明，由此产生的本地化模式在角落里，HOTI的特点，不与传统的质量反转，而是与我们所谓的“分数质量扭结”。通过推广低能理论，我们建立了任意$ n $ -fold旋转对称的分类。我们还推导出了双层中的角模与单层中的向错模之间的关系。通过使用数值超出弱耦合的限制，我们表明，由于准周期性，这也窝藏角落本地化模式的额外的差距发生的层次。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
The cohomological nature of the Fu-Kane-Mele invariant
本文将文献[DG 2]中引入的FKMM-不变量的定义推广到对合基空间上的“四元数”向量丛的情形，其中对合基空间具有自由对合或非有限不动点集。在[DG 2]中，已经示出了FKMM-不变量如何提供用于将拓扑绝缘体分类在AII类中的Fu-Kane-Mele指数的上同调描述。由此可见，本文描述的FKMM不变量提供了Fu-Kane-Mele指数的上同调推广，该指数适用于其他类型的拓扑量子系统（TQS）的保护相分类，这些系统不一定与拓扑绝缘体的模型相关（例如[GR]中讨论的绝热扰动系统的二维模型）。作为一个副产品，我们提供了完整的分类“四元数”向量丛上的一大类低维对合球和环面。
2017-10-26 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
What is a proper definition of spin current? -- Lessons from the Kane-Mele Model
针对固体自旋不守恒导致自旋流定义不唯一的问题，本文通过含Rashba项的Kane-Mele模型对比两种主流自旋流定义的自旋霍尔电导率与实时模拟的边缘自旋积累，发现Rashba项较大时二者均无法准确估计自旋积累，表明实时模拟的必要性。
2024-03-11 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable imbalanced Kane-Mele model in encapsulated bilayer jacutingaite
本文从第一性原理出发，研究了自由、封端和包封的双层紫顶云母Pt $_2$ HgSe $_3$。而独立的双层是一个大的间隙平凡绝缘体，我们发现，封装的结构有一个小的平凡的间隙，由于亚晶格对称性破缺和亚晶格依赖的次近邻跳跃之间的竞争。当施加小的垂直电场时，封装的双层经历朝向量子自旋霍尔绝缘体的拓扑转变。我们发现，这种拓扑转变可以定性地理解，通过建模的两个层的非耦合和描述的不平衡凯恩-梅勒模型，考虑到子晶格的不平衡和相应的反转对称性破缺在每一层。在这张照片中，双层jacutingaite经历了从0+0状态的转变，其中每一层都是平凡的，到0+1状态，其中依赖于Rashba类自旋轨道耦合的不寻常拓扑状态只出现在其中一层中。
2021-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analytic approach to the edge state of the Kane-Mele Model
基于Kane-Mele模型研究了二维拓扑绝缘体的边缘态。利用Bloch波函数的复波数，我们导出了具有直边的半无限蜂窝晶格的边缘态的解析表达式。为了比较边缘类型效应，在此计算中考虑两种类型的边缘;一种是锯齿形边缘，另一种是扶手椅边缘。复波数和边界条件给出了边缘态能量和波函数的解析表达式。方程的数值解揭示了边缘态的有趣的空间行为。我们定义了一个边缘态宽度来分析边缘态波函数的空间变化。我们的结果表明，边缘态宽度可以很容易地控制一对夫妇的参数，如自旋轨道耦合和亚晶格势。边缘状态宽度的参数依赖性显示出实质性的差异，取决于边缘类型。这些表明，即使边缘状态的拓扑性质的散装保护，他们的详细性质仍然是由他们的边缘歧视。这种边缘依赖性在制造小尺寸器件中可能是至关重要的，因为边缘状态的长度尺度高度受制于边缘。
2014-08-20 cond-mat.mes-hall
Electronic and magnetic properties of honeycomb zigzag nanoribbons in the in-plane transverse electric field using Kane-Mele-Hubbard model
采用非限制平均场近似下的Kane-Mele-哈伯德模型，研究了电子-电子相互作用下，自旋-轨道耦合作为内参数，面内横向电场作为外参数对蜂窝状锯齿形纳米带的电磁性质的影响.我们的计算表明，这些参数中的每一个都对纳米带的物理性质有显着的影响，并且它们中的每一个都独立地将纳米带从磁性状态转变为非磁性状态。研究了这两个参数的变化引起的纳米带的对称性破缺、自旋上、自旋下能带分离、磁有序度降低、电偶极矩和自旋电流的变化等物理性质的变化过程。我们将看到，在与横向电场的竞争中的自旋-轨道耦合决定了纳米颗粒的基本物理性质。通过本研究，可以更好地理解拓扑和非拓扑两种类型的转换。此外，自旋向上和自旋向下能带的分离以及通过这些参数对其进行调谐可以被认为是用于自旋电子仪器的候选者。
2021-07-11 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Altermagnetism Induced Topological Phase Transitions in Kane-Mele Model
本文在Kane-Mele模型中引入d波交变磁性，通过调控Néel矢量方向和Rashba自旋轨道耦合，实现了二阶拓扑绝缘体和陈数可调的量子反常霍尔效应，并发现混合手性QAHE现象。
2024-12-28 cond-mat.mes-hall
Topological Phases in Fractals: Local Spin Chern Marker in the Sierpinski carpet Kane-Mele-Rashba Model
本研究在Sierpinski地毯分形上研究Kane-Mele-Rashba模型，发现局域自旋Chern标记可有效索引分形系统的局域拓扑，并适用于更高分形代数。
2025-06-18 cond-mat.mes-hall
Vanishing of the quantum spin Hall phase in a semi-Dirac Kane Mele model
我们研究了蜂窝晶格上紧束缚模型的Dirac和semi-Dirac极限之间的能带结构的变形引起的量子自旋Hall绝缘体拓扑性质的消失。在一个简单的模型中模拟了上述场景，其中存在沿着三个相邻节点之一（例如，$t_1$）与其他两个（例如，$t$）相比的差分跳变。对于$t_1 = t$，量子自旋Hall相位的性质由熟悉的Kane Mele模型描述，而$t<t_1<2t$表示自旋分辨带连续变形的情况。$t_1 = 2t$代表了一种特殊的情况，称为半狄拉克极限。在这里，导带和价带之间的光谱间隙消失了。对这种变形系统的性质进行更仔细的检查，可以深入了解在半狄拉克极限处发生的拓扑相变，该相变继续表现为$t_1>2t$的能带绝缘体。我们证明了存在的Rashba和内在的自旋-轨道耦合的拓扑相位的演变，通过计算的电子能带结构，在纳米取向和$\mathbb{Z}_2$不变量的边缘模式。后者有助于达到相图，最终表明消失的拓扑相在半狄拉克极限。此外，我们证明在逐渐缩小的平台上的自旋霍尔电导率，这与相图一起提供了强大的支持消失的$\mathbb{Z}_2$不变，因此量子自旋霍尔相位。
2021-12-22 cond-mat.mes-hall
Gauge-theoretic invariants for topological insulators: A bridge between Berry, Wess-Zumino, and Fu-Kane-Mele
我们建立了两个最近提出的方法之间的连接，以理解的几何起源的傅凯恩梅勒不变$\mathrm{FKM} \in \mathbb{Z}_2$，产生的上下文中的二维时间反演对称拓扑绝缘体。一方面，$\mathbb{Z}_2$不变量可以用布里渊环面上占据态布洛赫丛的Berry连接和Berry曲率来表示。另一方面，使用来自丛格贝理论的技术，可以提供包含布里渊环面上的某个$U(N)$值场的Wess-Zumino振幅的平方根的$\mathrm{FKM}$的表达式。我们通过直接证明上述Wess-Zumino振幅和Berry相位之间以及它们的平方根之间的相等性，将这两个公式联系起来。一个重要的工具，独立的兴趣是一个等变版本的伴随Polyakov-Wiegmann公式字段$\mathbb{T}^2 \to U(N)$，其中我们提供了一个证明只采用基本同伦理论和规避语言的束gerbes。
2017-02-16 cond-mat.mes-hall hep-th math-ph
Doping-induced Quantum Anomalous Hall Crystals and Topological Domain Walls
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Center for Integrated Nanotechnologies (CINT), Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室集成纳米技术中心）
研究掺杂对TMD莫尔超晶格中ν=1量子反常霍尔绝缘体的影响，发现掺杂可生成量子反常霍尔晶体和拓扑域墙，其中包含skyrmion自旋纹理和chiral局域模式。
2024-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Vacancy-Induced Topological Fano Resonance in Kane-Mele Nanoribbons: Design, Control, and Sensing Applications
本研究通过在Kane-Mele纳米带中引入在位空位诱导拓扑Fano共振，利用Lippmann-Schwinger散射公式解析模拟，提出超紧凑可调片上集成传感器，为高精度检测微小力、质量和位置开辟新途径。
2024-02-19 cond-mat.mes-hall
Quantized and nonquantized Hall response in topological Hatsugai-Kohmoto systems
Laboratoire de Physique des Solides, Universit\'e Paris-Saclay, CNRS UMR 8502, F-91405 Orsay cedex, France
研究揭示了拓扑Hatsugai-Kohmoto系统中霍尔响应的量子化与非量子化现象，通过Zeeman场调控基态态揭示非量子化霍尔响应。
2025-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Explicit derivation of the chiral and (generic) helical edge states for the Kane-Mele model: Closed expressions for the wave function, dispersion relation, and spin rotation
本文通过微扰方法将Kane-Mele模型锯齿形边界边缘态映射为有效双链梯形模型，解析推导出螺旋边缘态的波函数、色散关系及Rashba耦合下的自旋转动闭合表达式，并与数值结果高度吻合。
2022-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Splitting obstructions and $\mathbb{Z}_2$ invariants in time-reversal symmetric topological insulators
研究通过分解投影值映射揭示了时间反演对称拓扑绝缘体中Z₂不变量与陈数的关联。
2025-12-22 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Construction and properties of a topological index for periodically driven time-reversal invariant 2D crystals
我们提出的数学细节的结构的拓扑不变量的周期性驱动的二维晶格系统的时间反演对称性和quasienergy gaps，这是最近提出的一些我们。该不变量由间隙依赖的$\,\mathbb Z_2$值指数表示，该指数与准能带的Kane-Mele不变量简单相关，但包含额外的信息。作为一个副产品，我们证明了新的表达式的二维凯恩-梅勒不变量有关后者Wess-Zumino振幅和边界规范异常。
2015-05-21 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Incipient quantum spin Hall insulator under strong correlations
通过非微扰行列式量子蒙特卡洛模拟 Kane-Mele-Hubbard 模型，本文否定平均场预测的 $z$-AFM 陈绝缘相，证明强关联下 $xy$-AFM 涨落稳定初始量子自旋霍尔绝缘体。
2025-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The London Equation in Quantum Spin Hall System with Electronic Correlation
提出了描述二维蜂窝晶格上电子量子自旋霍尔效应的Kane-Mele（KM）模型。本文将证明，在一定的参数范围内，伦敦方程是由具有电子关联的层状KM模型的有效场论得到的。
2010-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Spin-orbit driven band inversion in bilayer graphene by van der Waals proximity effect
自旋轨道耦合（SOC）是实现物质拓扑相位时反不变的关键。众所周知，凯恩和梅勒预测SOC可以稳定量子自旋霍尔绝缘体;然而，单层石墨烯中的弱本征SOC已经排除了实验观察。在这里，我们利用层选择性邻近效应-通过与半导体过渡金属二硫属化物的范德华接触实现-在超洁净\textit{bilayer}石墨烯中设计Kane-Mele SOC。使用高分辨率的电容测量探测体电子的可压缩性，我们发现，SOC导致形成一个独特的不可压缩的，在电荷中性的带隙相。实验数据同意定量与一个简单的理论模型，其中新的相位结果从SOC驱动的带反转。与单层石墨烯中的Kane-Mele SOC相反，尽管通过电场调谐相变与常规带绝缘体分离，但预计反相不是时间反转不变的拓扑绝缘体，其中晶体对称性要求体隙必须闭合。电输运测量，明显地，揭示了反相具有导电性$\sim e^2/h$，这是抑制异常小的面内磁场。高电导率和异常磁阻是一致的理论模型，预测螺旋边缘状态内的inversted相，保护从背散射的新兴自旋对称性，即使是大Rashba SOC的强大。我们的研究结果铺平了道路，强拓扑绝缘体的邻近工程，以及相关的量子相位在强自旋轨道制度的石墨烯异质结构。
2019-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
$\mathbb{Z}_{2}$ Spin Hopf Insulator: Helical Hinge States and Returning Thouless Pump
本文提出自旋 Hopf 绝缘体，通过引入粒子-空穴与空间反演对称性稳定表面的 Kane-Mele $\Z_2$ 拓扑，保护无能隙螺旋铰链态，并在四重旋转对称下实现返回式 Thouless 泵浦。
2023-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rigorous analysis of the topologically protected edge states in the quantum spin Hall phase of the armchair ribbon geometry
针对扶手椅型边界条带中Kane-Mele模型的边缘态，提出动量空间映射到双足梯型扩展Su-Schrieffer-Heeger模型的解析方法，推导其解析性质，解释窄条带体-边对应失效原因，为拓扑系统研究提供新见解。
2023-06-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Edge stability and edge quantum criticality in 2D interacting topological insulators
二维拓扑绝缘体（TI）中螺旋边缘态对强相互作用的鲁棒性仍然是一个有趣的问题。在这里，通过执行第一个无符号量子蒙特卡罗（QMC）模拟的Kane-Mele-Hubbard-Rashba模型，该模型描述了一个相互作用的2D TI与两个粒子的背散射的边缘，我们验证了无间隙的螺旋边缘状态是强大的对有限范围的两个粒子的背散射时，库仑排斥不强。然而，当库仑排斥足够强时，螺旋边缘态可以通过无穷小的两粒子背散射而被带隙，导致边缘磁有序。我们进一步揭示了磁边量子临界点（EQCP）的普遍性质。在边缘的磁畴壁上，我们发现出现了e/2的分数电荷。我们的研究结果的影响，最近的输运实验中的InAs/GaSb量子阱，这是一个二维TI与强相互作用，也将被讨论。
2017-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electron dynamics in graphene with spin-orbit couplings and periodic potentials
我们使用连续介质和晶格模型来研究在自旋轨道耦合和单个势垒或周期性势垒阵列存在下，电子在石墨烯中运动的能量-动量色散和波包动力学。Kane-Mele和Rashba自旋轨道耦合被认为是。当Kane-Mele耦合和Rashba耦合的大小相等时，会发生一些特殊的事情。在没有势的情况下，色散由无质量狄拉克态和有质量狄拉克态组成。一个周期性的潜力是已知的，以产生额外的狄拉克点，我们表明，自旋轨道耦合一般开放的差距，在所有这些点，但如果两个自旋轨道耦合是平等的，一些狄拉克点保持无隙。结果表明，无质量态和有质量态对势垒的响应是不同的;无质量态在垂直入射时完全穿过势垒，而有质量态则从势垒反射;在单个势垒存在的情况下，存在沿势垒局域化的态.最后，我们研究了周期势场中波包的时间演化。我们发现了动量空间中的特殊点，在那里几乎没有波包的传播;当自旋轨道耦合不存在时，石墨烯中有六个这样的点。
2017-03-25 cond-mat.mes-hall
Edge states, spin transport and impurity induced local density of states in spin-orbit coupled graphene
我们研究石墨烯，它具有自旋轨道耦合（SOC），采取凯恩-梅勒形式，和塞曼场诱导由于接近铁磁材料。我们发现，尽管原始石墨烯的无间隙性质，但具有SOC的石墨烯与其原始对应物的锯齿形界面具有强大的手性边缘模式;这种模式不会发生扶手椅界面。接下来我们研究了在SOC和塞曼场作用下石墨烯中杂质的局域态密度（LDOS）的变化，并证明了在Dirac点附近的LDOS的傅里叶变换可以作为自旋轨道耦合强度的度量;此外，对于杂质原子的特定分布，LDOS由石墨烯电子的相消干涉效应控制，这是它们的狄拉克性质的直接结果。最后，我们研究了在存在和不存在塞曼场的情况下，将自旋轨道耦合石墨烯与凯恩-梅勒和Rashba项从原始石墨烯分离的结之间的运输。我们证明，这样的结通常是自旋活跃的，即，它们可以旋转的自旋，使入射电子，这是自旋极化沿某一方向有一个有限的概率被传输与相反的自旋。这导致在这样的石墨烯结中的有限的、电可控的自旋电流。我们讨论了可能的实验，可以探测我们的理论预测。
2016-01-21 cond-mat.mes-hall
Plasmons in Z2 Topological Insulators
本文采用RPA研究Kane-Mele模型，揭示QSH边缘无带隙自旋极化等离激元的手性传播及磁场调控机制，并在菱形纳米片中发现边界环流低能等离激元。
2022-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Kagome edge states under lattice termination, spin-orbit coupling, and magnetic order
Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院核物理研究所）；Department of Physics and Astronomy, Uppsala University（乌普萨拉大学物理与天文系）
利用紧束缚模型研究二维Kagome晶格的边缘态性质，揭示晶格终止、自旋轨道耦合和磁序对边缘态存在性及拓扑相的关键调控作用。
2026-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Axionic Antiferromagnetic Insulator Phase in a Correlated and Spin-Orbit Coupled System
本文从理论上研究了一个三维关联自旋轨道耦合系统，金刚石晶格上的半填充扩展Fu-Kane-Mele-哈伯德模型，着重研究了反铁磁绝缘相的拓扑磁电响应.在反铁磁绝缘体相中，得到了类狄拉克低能有效哈密顿量。然后，θ项，这导致在磁电响应，推导出作为手征异常的后果。讨论了动力学轴子场在我们模型中的实现。并讨论了在晶格量子色动力学中由相互作用引起的对称性破缺相的关系。
2014-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A topological look at the quantum spin Hall state
在不考虑对称性的情况下，我们提出了一种量子自旋霍尔态的拓扑理解，从规范不变性出发，可以得出能隙或自旋谱隙需要在系统边缘闭合，前一种情况通常会导致反向传播的无隙边缘态.基于Kane-Mele模型，在样品边界附近具有均匀交换场和子晶格交错限制势，我们证明了这种无隙边缘态的存在及其在杂质存在下的鲁棒性质。这些无间隙边缘状态仅由带拓扑保护，而不是任何对称性。
2012-01-09 cond-mat.mes-hall
