Backscattering of Dirac fermions in HgTe quantum wells with a finite gap
从理论和实验上研究了具有反转能带序的n型碲化汞量子阱的迁移率随密度的变化。虽然半导体异质结与抛物线色散表现出增加的载流子密度的迁移率，高品质的碲化汞量子阱表现出明显的迁移率最大值。我们表明，这种流动性异常是由于背散射狄拉克费米子从随机波动的带隙（狄拉克质量）。我们的发现为研究有限质量和随机质量的狄拉克费米子输运开辟了新的途径，这是迄今为止很难获得的。
2011-04-21 cond-mat.mes-hall
Interplay of Dirac nodes and Volkov-Pankratov surface states in compressively strained HgTe
在拓扑绝缘体发现之前，狄拉克和外尔半金属已经成为当代凝聚态物理的一个重要研究方向。虽然很容易从理论的角度来看，这些拓扑半金属提出了一个严重的挑战，在实验合成和分析，以允许其明确的识别。在这项工作中，我们详细的压缩应变碲化汞的传输实验报告。由于与其他拓扑半金属材料相比具有优异的样品质量，这使我们能够以前所未有的精度和复杂程度解决拓扑表面状态和半金属体状态的相互作用。由于我们的门设计，使我们能够精确地调整费米能级的外尔和狄拉克点，我们确定了磁输运制度为主的外尔/狄拉克体状态传导小的载流子密度和拓扑表面状态传导较大的载流子密度。因此，类似于拓扑绝缘体，碲化汞为拓扑半金属的实验研究提供了原型参考。
2020-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall effect and Landau levels in the 3D topological insulator HgTe
我们回顾了低场和高场磁输运在80 nm厚的应变碲化汞，一种材料，属于类强三维拓扑绝缘体。利用顶栅，费米能级可以从价带经由狄拉克表面态调谐到导带，并且允许在不同种类的载流子有助于磁输运的情况下研究朗道量子化。朗道扇形图绘制了整个磁场-栅极电压范围内的电导率$ σ_{xx}(V_g, B) $，根据参与载流子种类的状态，可分为六个区域。主要调查结果如下：（i）体空穴（自旋简并）和狄拉克表面电子（非简并）的相互作用，对于$ E_F $共存于价带中，导致奇数和偶数填充因子之间的周期性切换，从而导致奇数和偶数量子化霍尔电压值之间的周期性切换。(ii)我们在狄拉克表面和导带电子共存的情况下也发现了类似但不太明显的行为。(iii)在体隙中，顶面上的量子化狄拉克电子与底面上的非量子化狄拉克电子在较低的B处共存，从而产生量子霍尔平台值，其取决于-对于给定的填充因子-磁场强度。在较强的$ B $场中，朗道能级分离增加，不同载流子物种之间的电荷转移在能量上变得有利，并导致全局（即，涉及顶表面和底表面）量子霍尔态的形成。使用最简单的理论方法的模拟是符合基本的实验结果，正确地描述了我们的多组分电荷载流子系统的各个领域从经典到量子输运的过渡的中心特征。
2020-03-03 cond-mat.mes-hall
Electronic thermal conductivity in 2D topological insulator in a HgTe quantum well
我们测量了碲化汞量子阱中二维拓扑绝缘体（2DTI）的微分电阻随外加直流电流的变化。电荷中性点附近的输运的特点是由一对反向传播的无带隙边缘模式。在存在电场的情况下，能量通过反向传播通道在相反方向上传输。我们测试了热载流子效应模型，并证明了边缘传输区电荷中性点附近的能量转移符合Wiedemann Franz定律。
2019-01-29 cond-mat.mes-hall
Feasibility of lasing in the GaAs Reststrahlen band with HgTe multiple quantum well laser diodes
半导体激光器在20- 50 $μ$ m波长范围内的工作受到带间激光二极管中强非辐射复合和GaAs基量子级联结构中强晶格吸收的阻碍。在这里，我们提出了一个电泵浦激光二极管的基础上多个碲化汞量子阱的能带结构俄歇复合抑制工程。使用一个综合的模型占载流子漂移和扩散，电子和空穴捕获在量子阱中，俄歇复合，和加热效应，我们显示的可行性，激光在$λ= 26...30$ $μ$ m的温度高达90 K。在脉冲中的输出功率可以达到8 mW的微秒持续时间的脉冲。
2020-10-27 cond-mat.mes-hall
Magnetic properties of HgTe quantum wells
利用解析公式和有限差分方法，研究了在垂直磁场和硬壁存在下，HgTe/CdTe基量子阱的能谱和磁边态随磁场的变化关系，给出了相应于正常态和反转态的能带结构参数.虽然在正常状态下，在最高（类电子）价态和最低（类空穴）传导朗道能级之间的交叉点以下，人们无法找到反向传播的自旋极化态，但在反转状态下，人们仍然可以在有限的磁场中观察到这种状态，尽管这些状态不再受到时间反演对称性的保护。此外，在碲化汞量子阱的体磁化强度和磁化率进行了研究，特别是它们的依赖于磁场，化学势，和载流子密度。我们发现，对于固定的化学势以及固定的载流子密度，磁化强度和磁化率在正常和倒置制度表现出de Haas-van Alphen振荡，其幅度随温度的升高而减小。此外，如果能带结构被反转，则基态磁化（以及因此基态磁化率）在最高价态和最低传导朗道能级之间的交叉点处是不连续的。在有限的温度和/或掺杂下，这种不连续性被电子和空穴的贡献所抵消，并且总磁化强度和磁化率是连续的。在正常状态下，这种基态磁化强度的不连续性不会出现，并且磁化强度在零温度和有限温度下都是连续的。
2012-07-26 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect and zero plateau in bulk HgTe
本文研究 1000 nm 栅控 HgTe 薄膜中的量子霍尔效应，揭示电荷中性点附近由手性电子—空穴边缘通道形成的零平台，并阐明二维积累层与体相载流子库导致的反常标度。
2024-09-14 cond-mat.mes-hall
Josephson supercurrent through the topological surface states of strained bulk HgTe
应变块体HgTe是一种三维拓扑绝缘体，其表面电子具有高迁移率（30，000 cm ^2/Vs），而其块体实际上不含移动载流子。这些特性使研究运输通过其非常规的表面状态，而不会受到阻碍的平行体电导。在这里，我们展示了基于碲化汞的约瑟夫森结的传输实验，以调查预测的Majorana状态的外观在拓扑绝缘体和超导体之间的界面。有趣的是，我们观察到一个无耗散的超电流流过HgTe的拓扑表面态。的电流-电压特性是滞后的温度低于1 K的临界几微安的超电流。此外，我们观察到一个磁场诱导的临界超电流的夫琅和费图案，表明在非常规的表面态占主导地位的2π周期约瑟夫森效应。我们的研究结果表明，应变HgTe是一种很有前途的材料系统，可以更好地理解拓扑表面态的约瑟夫森效应，并在输运实验中寻找零能Majorana态的表现。
2013-06-01 cond-mat.mes-hall
Cyclotron Resonance Assisted Photocurrents in Surface States of a 3D Topological Insulator Based on a Strained High Mobility HgTe Film
我们报告的观察回旋共振诱导的光电流，激发连续波太赫兹辐射，在3D拓扑绝缘体（TI）的基础上的80 nm应变碲化汞薄膜。的光电流形成的分析支持的磁传输和辐射传输的互补测量。我们证明了光电流产生的拓扑保护的表面状态。研究门控样品中的共振响应，我们检查了光电流的行为，这使我们能够提取作为费米能量的函数的迁移率和回旋质量。对于高栅极电压，我们还检测到回旋共振（CR）的散装载体，质量约为两倍以上，获得的表面状态。根据TI表面载流子在动量空间的非对称散射，讨论了CR辅助光电流的起源。此外，我们表明，研究的光电流在门控样品提供了一个敏感的方法来探测的有效质量和二维狄拉克表面态的迁移率，当费米能级位于体能隙，甚至在导带。
2015-03-24 cond-mat.mes-hall
Transport through the network of topological channels in HgTe based quantum well
拓扑绝缘体代表物质的一种新的量子态，其特征在于边缘或表面态以及体中的绝缘带隙。在基于临界宽度碲化汞量子阱的二维系统中，阱宽与平均阱宽的随机偏离导致了零能隙二维狄拉克费米子系统到二维拓扑绝缘体或普通绝缘体的局域交叉，沿零能隙线形成复杂的平面内螺旋沟道网络.实验研究了临界宽度HgTe量子阱在Dirac点附近的输运性质，其中电导由沿零能隙线的渗流决定。实验结果证实了有限宽度的导电沟道的存在。我们的工作建立了临界宽度碲汞量子阱作为一个有前途的平台，拓扑结构和本地化之间的相互作用的研究。
2021-11-30 cond-mat.mes-hall
Strained HgTe: a textbook 3D topological insulator
拓扑绝缘体可以看作是具有导电表面的带状绝缘体。表面载流子是狄拉克粒子，其能量随动量线性增加。这赋予了狄拉克物质的非凡传输特性，狄拉克物质是一类电子特性类似石墨烯的材料。我们展示了碲化汞，一种已知在薄量子阱中表现出2D自旋霍尔效应的材料，\cite{Konig2007}可以通过利用CdTe基衬底上的晶格失配打开应变能隙而变成狄拉克物质的教科书示例。在输运中发现的狄拉克物质的证据表现为当化学势与狄拉克点重合时在低场下的发散霍尔角，以及从量子校正的符号到电导率。该材料可以随意设计，并且是干净的（良好的流动性），并且对带隙内的电导率几乎没有体积贡献。
2011-12-09 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effect from the Topological Surface States of Strained Bulk HgTe
我们报告的三维，70 nm厚的碲化汞层，这是应变的碲化镉衬底上的外延生长的运输研究。应变在另外的半金属HgTe中诱导带隙，其因此变成三维拓扑绝缘体。在mK温度下，剩余体载流子对带隙碲化汞层的输运性质的贡献可以忽略不计。结果表明，样品表现出了量子化的霍尔效应，这是由二维单锥类狄拉克拓扑表面态引起的.
2011-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time Reversal Symmetric Topological Exciton Condensate in Bilayer HgTe Quantum Wells
我们研究了双层系统的临界碲化汞量子阱，每个具有自旋简并对无质量狄拉克费米子。在存在静电层间库仑耦合的情况下，我们自洽地确定了系统的激子凝聚序参量。通过计算平均场哈密顿量的体拓扑$\mathbb Z_2$不变量，我们发现了一种新的时间反演对称拓扑激子凝聚态，即螺旋拓扑激子凝聚态.我们认为，这一阶段可以存在的实验相关参数。有趣的是，由于它的多带性质，本双层模型表现出非平凡的自发对称性破缺和拓扑结构之间的相互作用：取决于该对称性的凝聚体序参量自发地挑选在组合的轨道和自旋空间，稳定的最小值对应于平凡和非平凡的带隙状态的自由能可以被发现。
2014-04-14 cond-mat.mes-hall
Large-scale impurity potential in the quantum Hall effect for the HgTe quantum well with inverted band structure
本文报道了在量子霍尔（QH）区测量的具有反转能谱（dQW = 20.3nm）的碲化汞量子阱在磁场高达9 T和温度2-50 K下的纵向和霍尔介电常数。分析了QH平台-平台转变（PPT）宽度和霍尔平台上的变程跳变（VRH）电导随温度的变化关系。PPT地区和VRH制度的数据都是以真正的规模形式呈现的。估计的程度的载体本地化长度的分歧揭示了决定性的作用的远程随机电位（远程电离杂质的潜力）在本地化-离域过程中的QH制度的系统研究。
2017-12-15 cond-mat.mes-hall
Weak antilocalization in HgTe quantum wells and topological surface states: Massive versus massless Dirac fermions
碲化汞量子阱和三维拓扑绝缘体表面支持狄拉克费米子的单谷带色散。在存在的障碍，他们经历弱反定位，这已被观察到在最近的运输实验。本文对碲化汞量子阱和拓扑表面态中的弱反定域进行了比较理论研究。这两个单谷系统之间的差异来自碲化汞量子阱中的有限带隙（有效狄拉克质量），而拓扑绝缘体中的无带隙（无质量）表面态。有限的有效Dirac质量意味着HgTe量子阱中的内部对称性破缺，当t_M大于一定值时，HgTe量子阱中的弱反定域被抑制，且与Dirac质量成反比。这对应于在Cooperon扩散模式中弛豫间隙1/t_M的打开，这是我们从包括相关自旋自由度的Bethe-Salpeter方程获得的。我们表明，弛豫间隙表现出一个有趣的非单调依赖于载流子密度和带隙，消失在这些参数的一定组合。弱反定域电导率反映了这种非单调行为，这是碲化汞量子阱所特有的，而拓扑表面态则不存在。另一方面，拓扑表面态在平行磁场中表现出特定的弱反定域化磁导率，这是由于它们在体相中呈指数衰减。
2011-08-21 cond-mat.mes-hall
Magnetic field-bias current interplay in HgTe-based three-terminal Josephson junctions
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid ICMM-CSIC（马德里材料科学研究所 ICMM-CSIC）；A. V. Rzhanov Institute of Semiconductor Physics（A.V.扎哈诺夫半导体物理研究所）
研究HgTe基三端约瑟夫森结中磁场与偏流的相互作用，揭示其对约瑟夫森行为的影响，并发现强增强的约瑟夫森二极管效率。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetotransport in a 2D Hybrid Band System: Dirac and Heavy Hole Interplay
本文通过含谷间散射的经典双子带模型研究6.3 nm无带隙HgTe量子阱，发现Dirac空穴主导导致Hall电阻十倍增强，并提取两类载流子迁移率。
2025-09-26 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect and current distribution in the 3D topological insulator HgTe
本研究结合输运、电容和扫描探针测量，揭示高磁场下 HgTe 拓扑绝缘体的多个电子子系统合并，且量子霍尔电流沿 Hall bar 全宽分布。
2024-10-24 cond-mat.mes-hall
Nonlocal resistance and its fluctuations in microstructures of band-inverted HgTe/(Hg,Cd)Te quantum wells
实验研究了含带反转HgTe/ Hg_{0.3} Cd_{0.7} Te量子阱的栅控微结构中的输运。使用许多接触的非局部电阻的测量证明，在耗尽制度的电流进行的边缘通道，如预期的二维拓扑绝缘体。然而，沟道电阻的高且非量化的值表明拓扑保护长度（即，螺旋边缘沟道中的载流子在没有反向散射的情况下传播的距离）比沟道长度短得多，该沟道长度为~100微米。弱的温度依赖性的电阻和温度相关的可再现的准周期性电阻波动的存在下，可以定性地解释由电荷池中的存在下，从边缘通道的电子隧道耦合。
2013-10-22 cond-mat.mes-hall
Cyclotron resonance photoconductivity of a two-dimensional electron gas in HgTe quantum wells
研究了生长在（013）取向GaAs衬底上的不同宽度碲化汞量子阱的远红外回旋共振光电导（CRP）。结果表明，CRP是由二维电子气（2DEG）加热引起的。从共振磁场强度的有效质量和载流子浓度的依赖关系得到。我们发现，每个样品的有效质量从N_s = 2.2 × 10^11 cm ^（-2）时的值（0.0260 \pm 0.0005）m_0略微增加到N_s = 9.6 × 10^11 cm^（-2）时的值（0.0335 \pm 0.0005）m_0。与迄今为止在这种材料中使用的Shubnikov-de Haas（SdH）振荡幅度的温度依赖性确定有效质量相比，我们的测量表明CRP提供了一种更准确的（大约几个常数）工具。结合光学方法和输运测量，我们发现输运时间大大超过了回旋共振寿命以及最短的量子寿命。
2007-08-16 cond-mat.mes-hall
HgTe quantum wells for QHE metrology under soft cryomagnetic conditions: permanent magnets and liquid ${^4He}$ temperatures
厚度为${\sim}$ 7 nm的HgTe量子阱可以具有石墨烯状能带结构，并且最近已经提出在高于特定临界场$B_c$的场中操作的条件下作为量子霍尔效应（QHE）电阻标准的潜在候选者，在该临界场之上拓扑相（具有寄生边缘传导）消失。我们目前的实验研究的不同的碲化汞量子阱的磁电阻作为温度和磁场的函数，确定的临界磁场$B_c$。我们证明，对于特定宽度的量子阱$B_c$变得足够低，以允许观察到非常宽的QHE平台在填充因子${v=-1}$（孔）在放松的冷磁条件：而使用商业0.82 T钕永磁体和温度的几个开尔文提供的${^4He}$液体系统。能带结构计算使我们能够定性地解释由于轻空穴和重空穴能量子带（价带的侧极大值）之间的相互作用而观察到的现象。我们的工作清楚地表明，具有无质量狄拉克费米子的碲化汞量子阱的特殊能带结构性质使它们成为开发具有宽松冷磁条件的超导器件的理想平台。
2021-11-15 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric transport in two-dimensional topological insulator state based on HgTe quantum well
实验研究了碲化汞量子阱在二维拓扑绝缘体（2D TI）状态下的热电响应。双极热电，典型的电子-空穴系统，已被观察到跨电荷中性点，其中的载流子类型的变化，根据电阻测量从电子到空穴。空穴型热电势比电子型热电势强得多。热电势随温度线性增加。我们提出了一个理论模型，占的边缘和散装贡献的电导率和热电效应在2D TI，包括边缘散装泄漏的影响。该模型，与以前的理论研究相反，表明2D TI预计不会显示带电导率阈值附近的热电异常，这与我们的实验结果一致。基于实验数据和理论分析，我们得出结论，所观察到的热电势主要是体起源，而电阻是由边缘和体输运。
2018-12-21 cond-mat.mes-hall
Quantum magnetotransport properties of topological insulators under strain
最近的实验表明，应变碲化汞体材料可以看作是三维拓扑绝缘体（TI）。基于此，我们研究了在磁场作用下，应变对碲化汞表面态磁输运性质的影响。我们解析地导出了零频霍尔电导和碰撞电导，发现与载流子表面折射率有关的衬底应变可以导致表面量子霍尔平台和Shubnikov-de Haas振荡的分离。这些效应可用于产生和检测表面偏振。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall
Localized Andreev edge states in HgTe quantum wells
本文研究了在HgTe-CdTe量子阱中形成的拓扑绝缘体（TI）与置于CdTe层上的s波各向同性超导体（SC）耦合时，超导性与拓扑有序性的相互作用.邻近效应在TI中引起超导关联，影响TI电子态的分类。根据SC和TI中的耦合强度和初始化学势，边缘态要么（i）成为带隙的，要么（ii）杂交成局域Andreev态，要么（iii）与体态合并，将TI变成各向异性窄隙半导体。
2011-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dynamical screening function and plasmons in the wide HgTe quantum wells at high temperatures
本文对宽碲化汞量子阱中二维电子气的动力学屏蔽函数进行了数值模拟。在随机相位近似（RPA）框架中提供计算，并基于Lindhard方程。我们的模拟直接纳入非抛物性的体二维载流子光谱，这是由全8带k.p方法获得的。在文献中存在的数据，碲化汞量子阱的输运性质的解释石墨烯类屏蔽。我们提供的屏蔽功能的薛定谔费米子的反带碲汞量子阱与适当的屏蔽功能的石墨烯单层狄拉克费米子的比较。此外，为了研究量子阱结构在高频辐射下的输运特性，还研究了碲汞屏蔽函数与温度、散射波矢和频率的关系。计算了碲化汞量子阱中2DEG的等离子体激元频率，在T=77K的长波范围内.
2018-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-protected ideal Weyl semimetal in HgTe-class materials
理想的外尔半金属，其所有外尔节点都精确地处于费米能级，并且在体中没有共存的平凡费米表面，类似于石墨烯，可以具有深层次的物理学特征，例如由手征异常引起的奇异输运现象。在这里，我们表明，碲化汞和半Heusler化合物，在很宽的范围内的面内压缩应变，可以在自然界中实现理想的外尔半金属与四对外尔节点和拓扑表面费米弧的材料。一般来说，我们发现，碲汞类材料的非平凡的带反转和非中心对称性提供了一个有前途的舞台，实现理想的外尔半金属。这种理想的外尔半金属可以进一步提供一个独特的平台来研究涌现现象，例如理想外尔费米子和半赫斯勒化合物LaPtBi中超导性之间的相互作用。
2016-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing Spin Helical Surface States in Topological HgTe Nanowires
具有螺旋表面态的纳米线代表了观察和利用相位相干拓扑电导现象的关键先决条件，例如自旋动量锁定量子输运或拓扑超导性。我们证明了在一个联合的实验和理论研究，门控纳米线制造的高迁移率应变碲化汞，被称为散装拓扑绝缘体，确实保留了拓扑性质的表面状态，而且延伸相位相干整个线的几何形状。的相位相干长度被增强到5 $μ$ m时，调整到体间隙的电线，以便挑选出拓扑运输。纳米线表现出不同的电导振荡，作为由于轴向磁场的通量的函数，和栅极电压。观察到的$h/e$周期性Aharonov-Bohm型调制表明表面介导的准弹道输运。此外，深入分析所观察到的依赖于栅极的电导振荡的缩放揭示了这些表面状态的拓扑性质。为此，我们结合数值紧束缚计算的量子磁导与模拟的静电，占栅极诱导的不均匀的载流子密度周围的电线。我们发现，螺旋运输普遍存在，即使是强烈的非均匀门控和受磁通敏感的高角动量表面状态，围绕整个电线圆周延伸。
2017-12-11 cond-mat.mes-hall
Observation of Volkov-Pankratov states in topological HgTe heterojunctions using high-frequency compressibility
拓扑绝缘体维持狄拉克费米子表面态是体中能带反转的结果。这些态具有螺旋自旋极化和大费米速度的线性色散。在这篇文章中，我们报告了一组实验观察表明存在大量的表面状态。这些状态被限制在界面处，并且在高能量和/或高电场下支配平衡和输运性质。通过监测碲化汞拓扑绝缘体场效应电容器的交流导纳，我们获得了表面态的可压缩性和电导率在很宽的能量范围和电场。狄拉克表面态的特征在于可压缩性最小值，线性能量依赖性和高迁移率持续到远大于体的传输带隙的能量。新的功能，揭示了在高能量的签名，如电导峰，压缩性颠簸，一个强大的电荷亚稳性和霍尔电阻异常。这些功能点的存在下，激发的大规模的表面状态，负责一个强大的子带间散射的狄拉克状态和亚稳态散装载流子的成核。激发态的光谱与拓扑平凡半导体界面的唯象模型的预测一致。该模型考虑了有限的界面深度和电场的影响。激发态的存在对于理解拓扑相是必不可少的，并且为量子技术中的工程和开发拓扑资源开辟了一条路线。
2020-03-17 cond-mat.mes-hall
Anisotropic sub-band splitting mechanisms in strained HgTe: a first principles study
Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Institute for Topological Insulators（拓扑绝缘体研究所）；Pritzker School of Molecular Engineering, The University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；University of Trento（特伦托大学）；Università degli Studi dell’Aquila（阿奎拉大学）；CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋物理学中心）
通过第一性原理计算和k·p模型，研究HgTe在应变下的拓扑相图，发现线性k依赖的高阶C4应变项对正确描述低能行为至关重要，并解释了拉伸应变下的驼峰特征和压缩应变下Weyl半金属相的出现。
2026-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gapless Andreev bound states in the quantum spin Hall insulator HgTe
近年来，由于奇异的新现象及其容错拓扑量子计算的前景，Majorana物理在理论和实验研究中都引起了相当大的关注。为此，人们需要在拓扑绝缘体中设计超导性和电子性质之间的相互作用，但实验工作仍然很少且不明确。在这里，我们报告的实验证据拓扑超导诱导碲化汞量子阱，二维拓扑绝缘体，表现出量子自旋霍尔效应。交流约瑟夫森效应表明，超导电流具有$4π$ -周期性与超导相位差表示的电压阶跃的两倍多夏皮罗步骤。此外，一个异常的SQUID一样的响应垂直磁场表明，这种$4π$周期性的超导起源于位于交界处的边缘上的状态。这两个功能出现最强时，样品被门控对量子自旋霍尔制度，从而提供了证据，诱导拓扑超导量子自旋霍尔边缘状态。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Controlled Finite Momentum Pairing and Spatially Varying Order Parameter in Proximitized HgTe Quantum Wells
传统的$s$波超导性被认为是由具有相反费米动量的电子的单重配对产生的，形成净动量为零的库珀对[1]。最近的几项研究集中在这样的结构上，即传统的$s$波超导体与费米表面上具有不寻常的电子自旋和动量配置的系统耦合。在这些条件下，配对状态的性质可以被修改，系统甚至可以经历拓扑相变[2，3]。在这里，我们提出的测量和理论计算的几个碲化汞量子阱耦合到铝或铌超导体和受磁场在量子阱的平面。通过研究约瑟夫森干涉对面内磁场大小的振荡响应，我们发现量子阱中的感应配对是空间变化的。库珀对获得随磁场强度增长的可调动量，直接反映自旋相关费米表面对面内磁场的响应。此外，在高电子密度区域，诱导超导中的节点随电子密度的变化与我们基于Bernevig，Hughes和Zhang的哈密顿量的模型一致[4]。这种一致性使我们能够定量地提取$\tilde{g}/v_{F}$的值，其中$\tilde{g}$是有效g因子，$v_{F}$是费米速度。然而，在低密度下，我们的测量结果与我们的模型在细节上不一致。我们对自旋物理学和超导性之间相互作用的新理解介绍了一种空间工程的序参量，以及一个一般的框架内，调查在费米表面的材料的电子自旋纹理。
2015-09-09 cond-mat.mes-hall
Interplay between strain and size quantization in a class of topological insulators based on inverted-band semiconductors
Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）；KBR（KBR公司）；Department of Physics and Astronomy, Ohio University（俄亥俄大学物理与天文系）；Centro de Física de Materiales (CFM-MPC), Centro Mixto CSIC-UPV/EHU（材料物理中心（CFM-MPC），CSIC-UPV/EHU联合中心）；Departamento de Polímeros y Materiales Avanzados: Física, Química y Tecnología, Facultad de Química, University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学化学学院先进聚合物与材料系：物理、化学与技术）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基，巴斯克科学基金会）
研究应变与有限尺寸对倒置带半导体表面态的影响，揭示Dirac半金属与准三维拓扑绝缘体转变的起源，推翻现有结论并提出新的表面态。
2024-09-20 cond-mat.mes-hall
Conductivity of charge-neutral multicomponent 2D electron-hole system
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Guangdong Technion – Israel Institute of Technology（广东以色列理工学院）；Novosibirsk State Technical University（新西伯利亚国立技术大学）
研究在电中性点处非简并的狄拉克和巨质量费米子混合物中的输运现象，揭示温度依赖的输运行为及相互作用对输运的调控机制。
2026-07-23 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
Microwave studies of the fractional Josephson effect in HgTe-based Josephson junctions
物质拓扑相的兴起与它们承载马约拉纳束缚态的潜力密切相关，马约拉纳束缚态是寻求强大的、拓扑保护的量子信息处理的一个强有力的因素。为了产生这样的状态，一种选择的方法是在拓扑绝缘体中诱导超导性。超导性和拓扑绝缘体的电子性质之间的相互作用的工程是一项具有挑战性的任务，因此理解简单的超导器件如约瑟夫森结的物理是非常重要的，其中新的拓扑性质有望出现。在这篇文章中，我们回顾了最近的实验研究拓扑超导拓扑绝缘体，使用微波激发和检测技术。更准确地说，我们已经制造和研究的拓扑约瑟夫森结的碲化汞的弱连接在两个Al或Nb接触。在这样的设备中，我们已经观察到两个签名的分数约瑟夫森效应，这是预计将出现从拓扑保护的无隙Andreev束缚态。我们首先回顾拓扑约瑟夫森结的理论背景，然后转移到实验观察。然后，我们评估所观察到的功能的拓扑起源，并得出结论，展望更先进的微波光谱实验，目前正在开发中。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Charge transport in two-dimensional conductors with hybrid three-component plasma
Instituto de Física da Universidade de São Paulo（圣保罗大学物理研究所）；Institute of Semiconductor Physics（半导体物理研究所）；Novosibirsk State University（新西伯利亚国立大学）
本研究探讨无隙HgTe量子阱中混合三组分等离子体的电荷输运，发现电阻近似按$T^2$增加，归因于重空穴使化学势钉扎于狄拉克点之上，轻电子与重空穴的短程相互作用主导输运，为多组分系统相互作用输运提供了新平台。
2026-10-08 cond-mat.mes-hall
Electron-hole scattering limited transport of Dirac fermions in a topological insulator
实验研究了电子温度对三维拓扑绝缘体碲化汞二维狄拉克表面态输运的影响。我们发现，周围的最小电导率点，其中电子和空穴都存在，加热的载体与直流电流的结果在一个非单调的微分电阻的窄通道。我们发现，所观察到的电阻的初始增加可以归因于电子-空穴散射，而减少自然遵循费米能级的变化的载流子。这两种效应主要由体价带中的范霍夫奇异性决定。结果表明，带间电子-空穴散射在拓扑绝缘体输运性质中的重要性。
2021-06-07 cond-mat.mes-hall
Interface roughness, carrier localization and wave function overlap in $c$-plane InGaN/GaN quantum wells: Interplay of well width, alloy microstructure, structural inhomogeneities and Coulomb effects
在这项工作中，我们提出了一个详细的分析库仑效应和不同的机制，可以导致载流子局域化效应在c-平面InGaN/GAN量子阱的相互作用。作为载流子局域化的机制，我们认为在这里引入的随机合金波动以及结构的不均匀性，如井宽波动的影响。特别注意井宽对结果的影响。所有的计算都是在原子紧束缚理论的框架下进行的。我们的理论研究表明，独立于这里研究的阱宽，载流子局域化效应由于内置场，阱宽波动和随机合金波动占主导地位的库仑效应的电荷密度重新分布。然而，当阱宽波动不存在时，情况不太清楚。对于大井宽（约> 2.5nm）电荷密度重新分布是可能的，但是电子和光学性质基本上由源自静电内建场的空间面外载流子分离支配。对于较低的阱宽度（< 2.5 nm），情况发生变化，其中库仑效应可以导致显著的电荷密度重新分布，并且因此可以补偿在单粒子图片中观察到的空间面内波函数分离的大部分。考虑到这种面内分离被认为是绿隙问题背后的主要驱动因素之一，我们的计算表明，辐射复合率可能会显着受益于减少量子阱势垒界面粗糙度。
2018-07-14 cond-mat.mes-hall
Magnetotransport in disordered two-dimensional topological insulators: signatures of charge puddles
本文在相干弹性散射的框架下研究了无序、自旋轨道耦合和磁场对HgTe/CdTe量子阱中边缘输运的影响和相互作用。我们发现，边缘状态保持不受中度无序和弱磁场在现实的自旋轨道耦合强度的组合效应。与实验观察到的线性磁场依赖性的电导长样品的协议时，考虑到电荷池的存在。
2015-02-17 cond-mat.mes-hall
Aharonov Bohm effect in 2D topological insulator
我们测量了具有反转能带结构的碲化汞量子阱的磁输运性质，该量子阱是一个具有带隙的二维拓扑绝缘体，其边缘是螺旋形的无带隙态.在局域电阻和非局域电阻结构中观察到负磁电阻效应，并随磁场的变化出现周期振荡。我们将这种行为归因于Aharonov-Bohm效应，该效应是由于磁通量通过耦合到螺旋边缘态的载流子水坑而引起的。这些熔池的特征尺寸约为100 nm。
2015-01-15 cond-mat.mes-hall
Interplay of chiral and helical states in a Quantum Spin Hall Insulator lateral junction
我们研究了在有和没有外加磁场的情况下，碲化汞量子阱（一种规范的二维拓扑绝缘体）中的静电门控横向结的电子输运。我们独立地控制结区域内部和外部的载流子密度，从而调整在这些区域中的每个区域中传播的1D边缘模式的数量和性质。在二维带隙外，磁场驱动系统进入量子霍尔区，手征态在边缘传播。在这个制度中，我们观察到分数高原，反映了1D手性模式之间的平衡跨越交界处。随着载流子密度在中心区域和中等场接近于零，我们观察到电阻的振荡，我们归因于法布里-珀罗干涉的螺旋状态，使时间反演对称性破缺。在更高的领域，这些振荡消失，与预期的螺旋状态时，带反转解除协议。
2017-12-13 cond-mat.mes-hall
Anomalously Enhanced Diffusivity of Moiré Excitons via Manipulating the Interplay with Correlated Electrons
本研究通过调控TMDC莫尔超晶格中激子与关联载流子的相互作用，发现在费米液体态下激子扩散率随载流子密度增加而显著增强，并在莫特绝缘体态附近实现数个数量级的提升，为新型激子器件提供了新思路。
2024-10-15 cond-mat.mes-hall
Quantum-dot-like states in molybdenum disulfide nanostructures due to the interplay of local surface wrinkling, strain, and dielectric confinement
原子级薄过渡金属二硫属化合物的量子光发射的观测为这些材料系统的应用开辟了新的领域。相应的激发电荷载流子本地化已被链接到缺陷和应变，而开放的问题仍然关于微观起源。我们表明，这些材料的抗弯刚度导致的二维层的弯曲。由此产生的应变场有利于强大的载流子本地化，由于其显着的影响带隙。此外，我们认为载流子限制由于局部变化的介电环境，并表明这两种效应有助于修改电子状态和光学性质。的表面微扰，应变引起的限制，和局部的介电环境的变化的相互作用被证明为纳米气泡的例子，形成时，单层沉积在基板或其他二维材料。
2019-02-13 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
Self-consistent $\textbf{k}\cdot \textbf{p}$ calculations for gated thin layers of 3D Topological Insulators
拓扑保护表面态是三维拓扑绝缘体的标志之一。在这项工作中，我们从理论上分析了准三维碲化汞层的栅电压效应。我们发现，而无带隙的表面状态占主导地位的运输，作为一个外部的栅极电压施加，体载流子的存在是可能发生的。我们还发现，由于屏蔽效应，从底部表面产生的物理特性是栅电压无关的。最后，我们指出了这些影响的实验特征。
2014-05-15 cond-mat.mes-hall
Ultrafast terahertz conductivity in epitaxial graphene nanoribbons: an interplay between photoexcited and secondary hot carriers
FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院）
研究发现石墨烯窄带中光电导性随泵浦能量变化呈现非单调特性，由光激发载流子与二次热载流子的相互作用主导。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Spin Response and Virtual-Carrier-Mediated Magnetism in a Topological Insulator
我们提出了一个全面的理论研究碲化汞量子阱中的静态自旋响应，揭示了独特的行为的拓扑非平凡的倒置结构。最引人注目的是，未掺杂的拓扑绝缘体系统的q=0（长波长）的自旋磁化率是恒定的，等于发现的值为无间隙的狄拉克样结构，而相同的数量显示了典型的减少，在正常绝缘体制度的带隙增加。我们讨论的局部磁矩存在于量子阱中，无论是在绝缘和电子掺杂的情况下的顺序的分歧。边缘状态的自旋响应也被认为是，我们提取有效的朗德g因子的体和边缘电子。在我们的研究中揭示的各种反直觉的自旋响应特性源于系统在访问电荷载流子动力学可以由普通薛定谔型物理学控制的情况下的多功能性，模仿手性狄拉克费米子的行为，或反映材料的受保护的拓扑顺序。
2016-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport properties of mid-infrared colloidal quantum dot films
研究了HgTe胶体量子点薄膜在中红外波段的输运和热学性质。这种材料的截止波长可以在3-5 μm范围内调谐，这使其成为现有高成本探测器的有前途的替代品。研究了配体交换和原子层沉积等沉积后工艺作为提高载流子迁移率的一种方法。
2012-04-12 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Electron-elastic-wave interaction in a two-dimensional topological insulator
研究了HgTe和InAs-GaSb量子阱中电子与弹性波的相互作用。著名的Bernevig-Hughes-Zhang模型，用于二维（2D）拓扑绝缘体（TI）的$4\times 4$模型被扩展以包括描述电子和弹性波之间的耦合的项。这种相互作用的2DTI和边缘状态的输运性质的影响进行了讨论。由于类电子和类空穴载流子由于2DTI的立方对称性而与弹性波不同地相互作用，因此可以利用弹性波来调谐/控制2DTI中的载流子的传输性质。扩展的2DTI模型也提供了可能性，调查的边缘状态的2DTI更现实的后向散射。
2015-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric and electronic properties of three-dimensional Luttinger semimetals with a quadratic band touching
由于强自旋轨道耦合，三维二次带接触Luttinger半金属中的载流子具有非平凡波函数，其特征在于赝自旋为3/2。我们计算的介电常数，这样的半金属在有限掺杂，在随机相位近似。由于带间耦合，介电屏蔽示出了降低的等离子体频率和增加的光谱权重在小的波矢，相比于一个规则的二次带。这削弱了有效库仑势，修改了单粒子自能，我们提出了分析和数值计算结果。在较低的载流子密度下，该模型的准粒子性质与单二次能带的准粒子性质有很大的不同。我们比较我们的研究结果与实验结果的α-Sn，硒汞，碲汞，YPtBi和Pr 2 Ir 2 O 7。
2020-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interplay among spin, orbital effects and localization in a GaAs two-dimensional electron gas in a strong in-plane magnetic field
在平行磁场下测量了低载流子密度、无序GaAs基二维电子气的磁电阻。随着电子密度的降低，与载流子的完全自旋极化相关的电阻中的特征向下移动超过20 T，这与考虑到在低密度下电子-电子相互作用的增强的最近的理论一致。然而，完全极化的磁场Bp仍然比无无序系统的预测小2-3倍。我们表明，特别是通过研究的温度依赖性的Bp探测费米海的有效尺寸，本地化起着重要的作用，在确定的自旋极化的二维电子气。
2009-11-06 cond-mat.mes-hall
Interplay of Electron Trapping by Defect Midgap State and Quantum Confinement to Optimize Hot Carrier Effect in a Nanowire Structure
本研究通过构建包含电子-声子散射和缺陷中间带隙态电子俘获两种机制的模型，解释了纳米线阵列中热载流子效应对直径的非单调依赖性，为优化纳米线太阳能电池效率提供了指导。
2024-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic geometric resistance resonances in a single surface of a topological insulator
在过去的十年里，拓扑物质的输运已经显示出各种各样的新现象。虽然已经对三维拓扑绝缘体（3D-TI）进行了大量的输运研究，但是由于其低载流子迁移率，对于流行的TI材料，弹道运动的研究以及由此在百纳米尺度上的潜在景观的探索几乎是不可能的。因此，它是未知的螺旋狄拉克电子在TI，绑定到拓扑结构不同的材料之间的界面，可以在纳米尺度上操纵的局部栅极或局部蚀刻区域。在这里，我们施加一个亚微米的周期性电位到一个单一的表面狄拉克电子在高迁移率应变碲化汞（碲化汞），这是一个强大的TI。显著的几何阻力共振构成了3D-TI中弹道效应的首次观察。
2017-08-25 cond-mat.mes-hall
Interaction-controlled transport in a two-dimensional massless-massive Dirac system: Transition from degenerate to nondegenerate regimes
本文通过理论与实验结合，研究基于HgTe三量子阱的二维无质量-有质量狄拉克系统，揭示其从简并到非简并区域中电子相互作用对输运性质的不同调控规律。
2024-05-03 cond-mat.mes-hall
