Tunable cornerlike states in topological type-II hyperbolic lattices
Hubei University（湖北大学）；Hubei University of Automotive Technology（湖北汽车工业学院）；Wuchang Shouyi University（武昌首义学院）；Hubei University of Science and Technology（湖北科技学院）；Wuhan University（武汉大学）；Wuhan Institute of Quantum Technology（武汉量子技术研究院）
研究揭示了型II双曲晶格中的高阶拓扑相，通过广义四极矩特征，其零能角状态同时出现在内边界和外边界，且在弱扰动下保持鲁棒性。
2026-05-01 cond-mat.mes-hall
Engineering second-order topological insulators via coupling two first-order topological insulators
本文提出通过层间耦合两个拓扑不变量相反的一阶拓扑绝缘体来构造具有角态的二阶拓扑绝缘体，并在多个代表性模型中验证了该方法的通用性，还发现堆叠可形成三维二阶拓扑半金属。
2024-06-03 cond-mat.mes-hall
The Uhlmann phase of Higher-Order Topological Insulators at Finite Temperature
College of Physics, Sichuan University（四川大学物理学院）
基于Uhlmann相位研究高阶拓扑绝缘体的有限温度拓扑性质，通过BBH模型中Uhlmann相位的量子化跳变确定拓扑相变临界温度。
2026-05-30 cond-mat.mes-hall
Anisotropic Penetration Depths of Corner States in a Higher-Order Topological Insulator
二维中的高阶拓扑绝缘体具有局部化在其角上的状态，称为角状态。本文利用Benalcazar-Bernevig-Hughes模型揭示了它们角态的穿透深度特征。首先，我们表明，当我们改变的能量的角状态向边缘间隙的末端，通过增加一个现场潜在的角落网站，沿边缘的穿透深度发散向无穷大，而进入散装的穿透深度保持有限。我们解析推导出的角状态波函数的椭圆积分的形式，再现角状态的各向异性行为。这意味着角状态有两种穿透深度，并且它们的行为不同。最后，我们证明了角态之间的杂交是由角态之间的干涉穿透深度决定的。这是因为角态几乎不干扰边缘态或体态。
2021-07-10 cond-mat.mes-hall
Higher-order topological phase in an acoustic fractal lattice
高阶拓扑绝缘体比一阶拓扑绝缘体支持更低维的拓扑边界态，在整数维系统中得到了广泛的研究。在这里，我们提供了一个新的范例，通过实验提出了一个高阶拓扑相的分形维系统。通过将Benalcazar，Bernevig和Hughes模型应用于Sierpinski地毯分形晶格，我们揭示了一个压缩高阶相图，该相图具有丰富的角态，它由零维外角态和1.89维内角态组成.其结果是，余维是1.89，我们的模型可以归类为分数阶拓扑绝缘体。在外/内角处的非零分数电荷表明分形系统中的所有角态确实是拓扑非平凡的。最后，在一个制造的声学分形晶格，我们实验观察到的外/内角态的本地声学测量。我们的工作证明了声学分形晶格中的高阶拓扑相，并可能为分数阶拓扑绝缘体的研究铺平道路。
2022-05-11 cond-mat.mes-hall
Topological Corner States in Bilayer and Trilayer Systems with Vertically Stacked Topological Heterostructures
本文研究基于 Benalcazar-Bernevig-Hughes 模型的垂直堆叠拓扑异质结构双层与三层系统，发现层间耦合诱导的拓扑相变改变角态数量，并提出多极手性数作为更准确的拓扑不变量，可精确分类 $\mathbb{Z}$ 类高阶拓扑绝缘体相并对应零能角态数目。
2025-04-14 cond-mat.mes-hall
Universalities of thermodynamic signatures in topological phases
拓扑绝缘体（超导体）是在绝缘（超导）体中具有受保护的金属边缘态的材料。虽然它们被很好地理解，但这些材料的热力学描述仍然难以捉摸，首先是因为边缘产生对热力学势的非广泛贡献，其次是因为拓扑场论涉及非局部序参量，并且不能被金斯堡-朗道形式主义捕获。最近，这个挑战已经被克服：通过使用希尔热力学描述Bernevig-Hughes-Zhang模型在二维，它被证明，在拓扑相变的热力学势不广泛的规模，由于边界效应。在这里，我们将这种方法扩展到不同的拓扑模型在各种维度（Kitaev链和苏-施里弗-Heeger模型在一维，凯恩-梅勒模型在二维和Bernevig-Hughes-Zhang模型在三维）在零温度。令人惊讶的是，所有的模型表现出相同的普遍行为的拓扑相变的顺序，这取决于尺寸。此外，我们推导出的拓扑相图在有限温度下使用此热力学描述，并表明它显示出良好的协议从乌尔曼相计算。我们的工作揭示了意想不到的普遍性，并打开了路径的热力学描述系统的非本地序参量。
2016-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Two-body problem for two-dimensional electrons in Bernervig-Hughes-Zhang model
本研究针对对称化Bernevig-Hughes-Zhang模型下的二维电子两体问题，发现相互作用电子可形成带隙内束缚态，且拓扑相中的能带反转可在低作用势下催生高结合能的新束缚态。
2023-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Klein-bottle quadrupole insulators and Dirac semimetals
本文通过设计不同π磁通模式构建两类克莱因瓶BBH模型，揭示四极绝缘体、Dirac半金属及成对边缘模式等拓扑相，并验证其鲁棒性。
2023-12-10 cond-mat.mes-hall
Helical edge states in multiple topological mass domains
在碲化汞量子阱中实验发现了二维拓扑绝缘相。二维拓扑绝缘体（TI）的低能物理由Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）模型描述，其中拓扑绝缘相或正常绝缘相的实现分别取决于Dirac质量为负或正。我们求解了BHZ模型的质量域组态，分析了有限狄拉克质量在正常绝缘区（软壁边界条件）对边缘模的影响。我们发现，在TI和正常绝缘体（NI）之间的边界处，出现在界面处的边缘态的狄拉克点强烈地依赖于两个区域中的狄拉克质量之间的比率。我们还考虑了多个边界的情况，如NI/TI/NI，TI/NI/TI和NI/TI/NI/TI。
2012-11-22 cond-mat.mes-hall
Algebraic and Geometric Mean Density of States in Topological Anderson Insulators
无序系统的代数平均态密度和几何平均态密度可以揭示电子局域化的性质。为了更好地理解二维无序拓扑相，我们计算了无序Bernevig-Hughes-Zhang模型的态密度。拓扑相位的特点是由一个完美的量子化的导电平台，进行螺旋边缘状态，在一个双端设置。在无序的存在下，拓扑相的主体是带绝缘体或安德森绝缘体。它们都可以保护边缘态不受后向散射的影响。根据代数平均态密度与几何平均态密度的比值，明确区分了拓扑相是拓扑带绝缘体还是拓扑Anderson绝缘体。计算表明，拓扑安德森绝缘体可以诱导从一个拓扑平凡的带绝缘体或拓扑非平凡的带绝缘体的无序。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall
Engineering Corner States from Two-Dimensional Topological Insulators
我们从理论上证明了在二维$\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体中通过引入面内塞曼场可以实现具有鲁棒角态的二阶拓扑绝缘体.塞曼场破坏了时间反演对称性，从而破坏了$\mathbb{Z}_2$拓扑相位。然而，它尊重一些晶体对称性，因此可以保护高阶拓扑相。以Kane-Mele模型为例，我们发现塞曼场会使锯齿形边界的自旋螺旋边缘态产生缺口，而在锯齿形边界的交叉处会产生与场取向无关的缺口内角态.我们进一步表明，角状态对平面外塞曼场，交错的亚晶格势，Rashba自旋轨道耦合，和蜂窝晶格的屈曲是强大的，使它们在实验上是可行的。类似的行为也可以在著名的Bernevig-Hughes-Zhang模型中找到。
2020-03-22 cond-mat.mes-hall
Engineering Floquet topological phases using elliptically polarized light
研究了一个二维拓扑系统在椭圆偏振光作用下的动力学行为。特别是，我们分析了Bernevig-Hughes-Zhang模型，当它被扰动时，使用椭圆偏振光的频率$Ω$一般描述的矢量位${\bf A}(t) = (A_{0x} \cos(Ωt), A_{0y} \cos(Ωt + ϕ_0))$。（通过适当地选择$A_{0x}$、$A_{0y}$和$ϕ_0$，可以获得线性和圆偏振作为该一般形式的特殊情况）。即使对于固定值的$ϕ_0$，我们也可以通过改变驱动器的$x$和$y$组件的比率来改变系统的拓扑特征。因此，我们发现一个丰富的拓扑相图作为$A_{0x}$，$A_{0y}$和$ϕ_0$的函数。在这些阶段中的每一个中，由陈数给出的拓扑不变量与纳米粒子边缘处存在的自旋极化状态的数量一致。
2022-06-07 cond-mat.mes-hall
Tunable Anderson metal-insulator transition in quantum-spin Hall insulators
数值研究了Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）模型中的无序效应，发现量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）的Anderson跃迁由模型参数决定。BHZ哈密顿量等价于两个属于酉类的解耦自旋块。与通常认为的二维幺正系统除了在某些临界点外都是绝缘体的观点相反，通过计算局域化长度、能级统计和参与比的标度性质，我们发现在InAs/GaSb型BHZ模型中，在QSHI和正常绝缘体相之间可能出现一个奇异的金属相.另一方面，在HgTe/CdTe型BHZ模型中发现了从QSHI到正常绝缘体的直接跃迁。此外，我们表明，金属相起源于贝瑞相，可以生存的内部和外部的差距。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall
Family of third-order topological insulators from Su-Schrieffer-Heeger stacking
该研究通过堆叠 SSH 链构建并枚举了十个手征对称保护的三阶拓扑绝缘体模型，以 Bott 指数统一表征，并揭示其边界层级拓扑及丰富相图。
2025-01-09 cond-mat.mes-hall
Fingerprints of Berry phases in the bulk exciton spectrum of a topological insulator
我们研究激子形成的大量的拓扑绝缘体的系统是通过拓扑和平凡的绝缘相之间的参数调谐，认为非平凡的拓扑结构的指纹在这些激子的光谱。众所周知，与之密切相关的氢原子问题由于隐藏的对称性而具有简并性，并且我们发现的激子光谱的变化可以理解为由于Berry相位而破坏这种潜在对称性的结果。此外，这一阶段被发现影响的拓扑参数政权的频谱更强烈地比在平凡政权。我们首先构建了一个半经典的系统模型，以发展定性的直观的效果在发挥作用，然后移动到一个更强大的数值模拟的全量子系统，与Bernevig-Hughes-Zhang模型的二维拓扑绝缘体。
2018-01-04 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
Slow quenches in two-dimensional time-reversal symmetric Z2 topological insulators
研究了Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）模型在不同拓扑区域间慢猝灭时的拓扑性质和输运。由于在猝灭过程中带隙的闭合，系统最终处于激发态。对于由保持BHZ模型中存在的对称性（时间反演、反转和自旋投影守恒）的哈密顿量控制的猝灭，$\mathbb{Z}_2$不变量保持等于在初始状态下评估的不变量。体自旋霍尔电导率确实发生了变化，其时间平均值接近最终哈密顿量的基态。偏离基态自旋霍尔电导率作为淬火时间的函数遵循Kibble-Zurek标度。我们还考虑了时间反演对称性的破缺，这恢复了体不变量与失超后输运性质之间的对应关系。
2018-12-28 cond-mat.mes-hall
Linearity of the edge states energy spectrum in the 2D topological insulator
拓扑绝缘体边缘态谱的线性对各种输运现象起着至关重要的作用。以往的研究发现，这种线性存在于光谱交叉点附近，但没有确定这种线性有多完美。本研究的目的是回答这个问题，在各种边缘状态模型。我们研究了零边界条件下Dirac哈密顿量的Volkov和Pankratov（VP）模型[1]和Bernevig，Hughes和Zhang（BHZ）哈密顿量的[2，3]（BHZ 1）模型[4]。结果发现，这两个模型产生理想的线性边缘状态。在BHZ 1模型中，线性度一直保持到对应于边缘谱与2D态边界相切的谱终点。相比之下，[5]（BHZ 2）中具有BHZ哈密顿量的混合边界条件的模型和[4]中的2D紧束缚（TB）模型产生弱非线性。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall
Bandwidth-resonant Floquet states in honeycomb optical lattices
在Floquet理论中，我们研究了由费米子组成的蜂窝状光晶格的非平衡系统的拓扑相。我们集中在中间制度，其中的振动频率是相同的数量级的带宽，这样相邻的Floquet带开始重叠，创建一个层次的带反转。结果表明，双声子共振提供了一个拓扑相，可以描述内的Bernevig-Hughes-Zhang模型的碲化汞量子阱。这使得了解的平衡拓扑相位在简单的带反转，类似于平衡系统。
2015-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Fluctuation driven topological Hund insulators
研究了电子-电子相互作用在基于Bernevig-Hughes-Zhang哈密顿量的两带哈伯德模型中的作用.利用动力学平均场论，我们发现在有限的相互作用强度下，具有拓扑平凡的非相互作用参数的系统可以被局域动力学涨落驱动到QSH相。对于非常强的强相互作用，系统通过Mott转变重新进入平凡绝缘相。我们通过直接计算相互作用系统的单粒子格林函数的体拓扑不变量，得到了我们模型的相图。
2013-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Stability of the X-Y-phase of the two-dimensional C4 point group insulator
非相互作用绝缘电子态的物质可以分类根据其对称性的拓扑不变量，可以与有效表面理论。这些有效表面理论反过来又在拓扑学上受到保护，不受无序的影响。另一方面，拓扑晶体绝缘体在上述分类的意义上是微不足道的，但仍然具有表面模式。在这项工作中，我们考虑的Bernevig-Hughes-Zhang模型，描述了拓扑晶体绝缘体的扩展。我们明确表明，这种状态的表面性质可以作为强大的拓扑非平凡绝缘体，但只有当$S_z$ -组件的自旋是保守的。然而，在Rashba自旋轨道耦合的存在下，这种保护消失，表面状态本地化，即使平均而言，晶体对称性是完整的。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall
Continuum Theory of Edge States of Topological Insulators: Variational Principle and Boundary Conditions
我们发展了一个连续介质理论来模拟一般的四带时间反演不变的电子系统的边界的低能激发。我们提出了一个变分能量泛函的波函数，使我们能够推导出自然的边界条件，有效的这样的系统。我们的配方是特别适合于开发一个连续理论的保护边缘/表面的拓扑绝缘体的激发在二维和三维。通过与Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）哈密顿量模拟的拓扑绝缘体带的紧束缚计算的详细比较，我们表明自然边界条件下的连续介质理论提供了一个合适的低能物理描述.作为一个自旋，我们发现，在一定的参数制度，在有限宽度的拓扑绝缘体带由于边缘状态从相对的边缘杂交产生的间隙，依赖于非单调的带宽，并可以几乎消失在某些“魔术宽度”。
2012-02-17 cond-mat.mes-hall
Topological States in Generalized Electric Quadrupole Insulators
电极化的强度的现代理论最近已扩展到更高的多极矩，如四极矩和八极矩。高电多极绝缘体本质上是拓扑结晶相，由下面的晶体对称性保护。很自然地，我们会问，在这些较高的多极绝缘体中，对称破缺的后果是什么。在这项工作中，我们调查的拓扑相位和对称性破缺的后果在广义电四极绝缘体。解释，我们推广的Benalcazar-Bernevig-Hughes模型，通过添加特定的条款，以打破晶体和非空间对称性。我们的结果表明，手征对称性破缺导致间接能隙相位，它隐藏了体带中的角模，破坏了拓扑四极相位。我们还表明，四极矩可以保持量子化，即使在镜像对称性是不存在的广义模型。此外，它表明，拓扑四极相位是强大的对一个独特的类型的系统中提出的障碍。
2020-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Higher-order topological phases emerging from the Su-Schrieffer-Heeger stacking
本文提出一种基于一维扩展Su-Schrieffer-Heeger模型沿正交方向堆叠来系统构造和分类二维高阶拓扑相的方法，发现角零能态可由边缘绕数统一表征，并推广至任意维度和超导系统。
2022-02-28 cond-mat.mes-hall
Conductance fluctuations in disordered 2D topological insulator wires: From quantum spin-Hall to ordinary quantum phases
杂质和缺陷在拓扑绝缘体（TI）中普遍存在，因此理解无序对电子输运的影响是重要的。我们用Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）哈密顿量和实际参数计算了无序二维TI线的随机电导涨落$P(G)$的分布。正如我们所展示的，无序驱动TI进入不同的区域：金属（M），量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）和普通绝缘体（OI）。通过改变无序强度和费米能，我们在整个相图上解析和数值计算$P(G)$。电导涨落遵循么正普适类$β=2$的统计规律。然而，在强无序和高能量下，涨落$δG$的大小达到正交对称类（$β=1$）的普适值。在QSHI-M和QSHI-OI交叉点，边缘态和体态之间的相互作用在电导的统计特性中起着关键作用。
2018-02-12 cond-mat.mes-hall
Observation of Klein bottle quadrupole topological insulators in electric circuits
本文在电路中实验观测到克莱因瓶四极拓扑绝缘体，通过理论计算与实验验证了非对称滑移对称性对拓扑性质的影响，连接了凝聚态物理与电路系统。
2024-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Quasiperiodic potential induced corner states in a quadrupolar insulator
本研究针对含准周期无序的Benalcazar-Bernevig-Hughes四极绝缘体模型，发现无序可驱动拓扑相出现并确立体边对应，还揭示了相变点附近隙内态的多重分形临界特性。
2024-06-19 cond-mat.mes-hall
Antidot superlattices in two-dimensional topological insulators
RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；Istituto Nanoscienze – CNR, NEST-SNS（意大利国家研究委员会纳米科学研究所-NEST-比萨大学）；Victoria University of Wellington（惠灵顿维多利亚大学）
该研究通过Bernevig-Hughes-Zhang模型等方法，探究了图案化圆形孔洞阵列的二维拓扑绝缘体的电子与拓扑性质，发现孔洞靠近时其拓扑特性会消失，且图案化可兼容现有光刻技术，具备未来电子应用潜力。
2026-08-25 cond-mat.mes-hall
Topological invariant and domain connectivity in moiré materials
本文研究具有多个拓扑畴的莫尔材料，建立了费米能级拓扑不变量与实空间畴结构拓扑之间的对应关系，并提出适用于莫尔材料的体边对应关系，为拓扑莫尔材料与器件设计提供了可行方法。
2022-12-21 cond-mat.mes-hall
Screening properties and plasmons of Hg(Cd)Te quantum wells
在一定条件下，碲镉汞量子阱（QW）可以实现时间反转对称的二维拓扑绝缘体相。它的低能激发被现象学的Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）模型很好地描述，该模型介于薛定谔和狄拉克费米子物理之间。在本征极限和有限掺杂下，我们在无规相位近似下研究了该模型的极化函数。虽然Dirac和薛定谔粒子RPA中的偏振性质是两个广泛研究的问题，但我们对BHZ模型的分析弥合了这两个极限之间的差距，揭示了具有中间性质的系统。我们深入了解系统的屏蔽特性及其特征等离子体振荡。有趣的是，我们发现了两种不同的等离子体激元的存在下，带内和带间的激发。这些等离子体振子的可观察到的签名仔细分析在各种不同的参数制度，包括实验相关的汞（镉）碲量子阱。我们的结论是，发现的等离子体是可观察到的拉曼光谱或电子损失光谱。
2014-08-27 cond-mat.mes-hall
Real spectra in non-Hermitian topological insulators
拓扑绝缘体的体谱或边谱常因非厄米性而变得复杂。在这里，我们表明，对称性保护，使完全真实的光谱散装和边缘，即使在非厄米拓扑绝缘体。特别是，我们证明了完全真实的光谱，由于伪厄米性和Kramers简并的组合，没有非厄米趋肤效应。这种保护依赖于非空间的基本对称性，具有抗无序的稳定性。作为一个说明性的例子，我们调查的Bernevig-Hughes-Zhang模型的非Hermitian扩展。螺旋边缘态由于其非正交性而表现出振荡动力学特性。
2020-09-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
First-order quantum phase transition in three-dimensional topological band insulators
物质的拓扑状态的特征在于全局拓扑不变量，其在拓扑量子相变中改变其值。通常认为，只要系统的对称性保持不变，费米子的拓扑上不同的非相互作用带隙相位之间的转变必然伴随着带隙的关闭。我们表明，这样的量子相变是可能的，而不关闭的情况下的三维拓扑带绝缘体的间隙。我们证明了这一点，通过计算的自由能的极小模型的拓扑绝缘体，Bernevig-Hughes-Zhang模型，并表明，随着带曲率不断变化，带隙最小值对应的拓扑平凡和非平凡绝缘体之间的跳跃发生。因此，这种一阶相变是三维拓扑带绝缘体的一般特征。对于一定的参数范围内，我们预测的重入拓扑相变。我们讨论了我们的研究结果与最近的实验观察到的拓扑晶体绝缘体的拓扑相变在一个家庭的不连续。
2016-12-09 cond-mat.mes-hall
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
Hidden topology and strong quantum metric bounds in trivial systems
Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Fudan University（复旦大学）；Westlake University（西湖大学）；Great Bay University（大湾区大学）
研究在二维系统中，传统陈数对量子度量积分（QMI）的界定在某些平凡系统中失效的问题。通过降维框架将二维QMI分解为低维分量，为其建立非零下界，并在多个模型中验证，还研究了高阶拓扑相，推广了量子几何与拓扑的关系。
2026-07-28 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
Magnetotransport properties of the Quantum Spin Hall and Quantum Hall states in an inverted HgTe/CdTe and InAs/GaSb quantum wells
在InAs/GaSb和HgTe/CdTe量子阱的反向能带中发现的量子自旋霍尔（QSH）态将它们归类为拓扑绝缘体的非常优越的候选者。在存在磁场的情况下，这些QSH态持续到等于临界场的磁场，超过该临界场，边缘态将由正常的量子霍尔（QH）态组成。我们提供了这个临界场的表达式，这与以前的一些文献一致。临界场将光谱划分为两种类型的量子态，\textit{viz}。量子自旋霍尔（QSH）和量子霍尔（QH）态。我们提出了一个理论研究的磁输运性质的基础上描述这些QSH状态的Bernevig-Hughes-Zhang哈密顿量。我们的霍尔电导率的结果表明，在这两个不同的拓扑区域的不同的响应。在低费米能级附近，系统在QH区具有高的霍尔电导率，而在QSH区霍尔电导率较低。因此，我们的霍尔电导率的结果有助于区分给定的量子阱的拓扑相的类型。
2022-04-01 cond-mat.mes-hall
Uhlmann holonomy against Lindblad dynamics of topological systems at finite temperatures
Uhlmann相反映了密度矩阵的纯态在参数空间中遍历一个环的完整性，它已被用来表征有限温度下几个系统的拓扑性质。我们测试了Uhlmann holonomy对各种系统-环境耦合的量子动力学的林德布拉德方程描述的三个拓扑系统，包括苏-施里弗-海格尔（SSH）模型，Kitaev链，和Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）模型。在所有的例子中，如果初始状态是拓扑的，只有某些类型的Lindblad跳跃算子的乌尔曼阶段保持量化。拓扑保护在有限的温度下对环境的影响，量子动力学，因此证明，虽然只有一类有限的系统环境耦合。
2022-05-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
An all electron topological insulator in InAs double wells
我们证明了具有面内调制周期势和阱间自旋轨道相互作用的普通III-V族半导体双阱中的电子是可调的拓扑绝缘体（TI）。这里的基本TI成分，即，带反转和开放的整体的光谱中的间隙出现，分别从（i）的双阱奇偶态分裂$Δ_{SAS}$连同超晶格势和（ii）带间Rashba自旋轨道耦合$η$的综合效果。我们证实了我们的精确对角化的分析近自由电子的描述，使我们能够得到一个有效的Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）模型的结果。有趣的是，门可调$Δ_{SAS}$驱动拓扑相变具有不连续的陈数在$Δ_{SAS}\sim 5.4$ meV。最后，我们明确地验证了散装边缘对应，考虑一个带配置，并确定不仅在非拓扑和拓扑阶段的散装带，但也边缘状态和他们的Dirac-like频谱的拓扑阶段。边缘的电子密度在衰减到体块中时表现出特殊的空间振荡。为了具体起见，我们提出了我们的结果与现实的参数InAs为基础的井。
2015-02-09 cond-mat.mes-hall
Quantum anomalous Hall phase and effective in-plane Lande-g factor in an inverted InAs/GaSb quantum well
在InAs/GaSb量子阱（QW）中发现的反向能带结构中存在拓扑量子自旋霍尔（QSH）态。一个QSH绝缘体主机反传播的自旋极化的边缘状态，保护的时间反演对称性。最新的实验报告了一个强大的量子化霍尔电导产生于这些QSH状态，持续在一个强如$12$特斯拉的面内磁场。在此基础上，给出了有效面内Lande- \textit{g}因子的精确计算方法。我们基于我们的计算紧束缚哈密顿投影在一个正方形晶格上，再现了略有修改的Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）哈密顿。我们还研究了磁性掺杂\textit{w.r.t.}的拓扑相变.在适当的掺杂下，一种类型的自旋态穿透到量子阱的主体，并且系统也进入量子反常霍尔（QAH）态。我们进一步证实这一点，通过量子霍尔电导的计算，显示在$e^2/h$，而不是$2e^2/h$在这样的掺杂状态的平台。本文预测了自旋电子学应用所需的无耗散电荷输运的反转量子阱中的可控参数的一定范围。
2022-08-29 cond-mat.mes-hall
Boundary-obstructed topological phases of a massive Dirac fermion in a magnetic field
在一些高阶拓扑绝缘体（HOTI）中，拓扑相的区别不是体态的能隙闭合，而是边缘态的能隙闭合，这被称为边界阻塞拓扑相（BOTP）。本文建立了二维Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型在均匀磁场中BOTP相变的有效理论。在每个格片的$π$通量下，该模型对应于Benalcazar、Bernevig和Hughes（BBH）提出的HOTI的典型模型。BBH模型可以用具有两种质量项的狄拉克费米子来近似，这将被称为BBH狄拉克绝缘体。为了阐明二维SSH模型中$π$磁通附近的BOTP跃迁，我们研究了存在磁场的BBH Dirac绝缘体。另一方面，一般在连续介质狄拉克模型中，与哈密尔顿算子的厄米性相关的边界条件在确定边缘态中起着至关重要的作用。我们首先证明，对于传统的狄拉克费米子与一个单一的质量项，这样的边界条件确实确定的边缘状态，即使在存在磁场。其次，通过施加与BBH哈密顿量的晶格终止和对称性以及与BBH Dirac绝缘体的厄米性相一致的边界条件，我们得到了在磁场中BBH Dirac绝缘体的边缘态，并再现了其BOTP跃迁.特别是，我们表明，不成对的朗道能级，这会导致光谱不对称性，产生负责BOTP过渡的边缘状态。
2020-10-09 cond-mat.mes-hall
Interlayer Coupling Induced Topological Phase Transition to Higher Order
本文提出通过层间耦合两个具有相反自旋螺旋度的二维Z2拓扑绝缘体来构造二阶拓扑绝缘体角态，并在Kane-Mele模型、Bernevig-Hughes-Zhang模型及量子反常霍尔系统中验证其普适性，为低阶拓扑绝缘体向高阶转变提供了简单高效策略。
2024-05-18 cond-mat.mes-hall
Disorder-induced phase transition in Dirac systems beyond the linear approximation
利用自洽玻恩近似，研究了具有高阶动量项的二维Dirac系统中短程杂质对带隙的无序效应.从Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）模型出发，计算了态密度随无序强度的变化。我们表明，由于二次修正的狄拉克哈密顿量，带隙总是受到影响的障碍，即使系统是gapless在干净的限制。最后，我们利用一种改进的描述HgTe~量子阱中价带边极大值的有效哈密顿量来研究无序效应。我们发现，带隙和无序诱导的拓扑相变在真实的结构可能显着不同的BHZ模型内的预测。
2020-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hybridization of topological surface states with a flat band
我们解决拓扑表面态和非拓扑平坦体带之间的杂交问题。我们的模型，是一个三维Bernevig-Hughes-Zhang和二维pseudospin-1哈密顿量的混合物，允许明确的处理拓扑表面状态的演变，通过不断改变的反向带和一个额外的“寄生”在散装的平带之间的杂交。我们表明，与导带边缘下方的平带的杂交将初始的类狄拉克表面态转化为平带下方和上方的分支。我们的研究结果明确地表明，拓扑表面态的上支是由Dyakonov-Khaetskii表面态形成的，自20世纪80年代以来，已知的碲化汞。此外，我们还研究了狄拉克半金属的表面态的演化以及当平带穿过导带时费米弧的产生。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Blurring the boundaries between topological and non-topological phenomena in dots
我们研究了拓扑和平凡InAs $_{1-x}$ Bi $_x$量子点的电子和输运性质。通过考虑InAs $_{1-x}$ Bi $_x$价带内带隙的快速变化，预测了Bi合金量子阱在阱宽$d>6.9$ nm $(x = 0.15)$时成为$\sim 30$ meV带隙的二维拓扑绝缘体，并得到了相应的Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）模型的$\boldsymbol{k.p}$参数.我们解析地解决这个模型的圆柱约束通过修改贝塞尔函数。对于非拓扑点，我们发现“几何保护”离散螺旋边缘状状态，即，Kramers与自旋角动量锁定配对，与普通的InAs量子点形成鲜明对比。对于具有四个边缘态的导电窗口，我们发现对于拓扑和平凡量子点，两端电导${\cal G}$与量子点半径$R$和控制其能级的门$V_g$的关系在$2e^2/h$处呈现双峰.与此相反，当体和边缘状态Kramers对共存，并退化，一个单峰共振出现。我们的研究结果模糊了拓扑和非拓扑现象之间的边界电导测量在小系统，如量子点。基于Bi的BHZ量子点也应该被证明是边缘自旋量子位的重要宿主。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall
Emergent topological phases and coexistence of gapless and spectral-localized Floquet quantum spin Hall states via electron-phonon interaction
本研究探究受周期驱动的BHZ量子自旋霍尔绝缘体中电子-声子相互作用的作用，发现其可诱导涌现FQSH相及无隙体相与拓扑局域模共存的现象，采用谱局域化器与实空间陈标记表征该拓扑相，结果可在光学装置中验证。
2025-04-23 cond-mat.mes-hall
Observation of topological switch between Weyl semimetal and third-order topological insulator phases
本文在三维电路超材料中实验实现三维自旋轨道耦合，通过调节二聚化耦合强度实现外尔半金属与三阶拓扑绝缘体相的共存和可控切换，并观测到费米弧和加倍简并的拓扑角态。
2025-08-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Engineering non-Hermitian Second Order Topological Insulator in Quasicrystals
提出一种在二维准晶格上的非厄米二阶拓扑绝缘体，通过BHZ模型扩展与Wilson质量项实现角态，并发现纯实谱及角态局域于指定角的新奇特性。
2023-07-06 cond-mat.mes-hall
Proxy ensemble geometric phase and proxy index of time-reversal invariant topological insulators at finite temperatures
系综几何相位（EGP）已被提出作为有限温度系统的拓扑指示。系综威尔逊圈或传递矩阵包含EGP构造中的关键信息。我们提出了一个代理指数和代理EGP直接从传输矩阵，并将它们应用到时间反演不变的拓扑绝缘体的Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）和Kane-Mele（KM）模型的例子。量子化代理指数和代理EGP平滑地推广了基态拓扑指数到有限温度。对于BHZ模型，与另一个拓扑指标，乌尔曼相的比较，显示出不同的过渡行为与温度。对于KM模型，EGP已经被推广到时间反演EGP，但代理EGP不需要任何分裂的贡献。代理指数和代理EGP，从而提供了一个有效的手段来表征有限温度的拓扑性质。
2022-02-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multiple chiral Majorana states in proximitized magnetic topological insulator heterostructures
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态物理中心（IFIMAC））；Instituto de Estructura de la Materia IEM-CSIC（CSIC物质结构研究所）；Instituto Nicolás Cabrera, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学尼古拉斯·卡布雷拉研究所）
该研究在三维扩展Bernevig-Hughes-Zhang框架下，证实磁性掺杂拓扑异质结构可产生多重手性马约拉纳模式，推导了相关解析判据，为拓扑量子计算提供了有前景的平台。
2026-09-02 cond-mat.mes-hall
A Short Course on Topological Insulators: Band-structure topology and edge states in one and two dimensions
这门课程为基础的入门提供了一个简明的介绍，在一个和两个维度的新兴领域的拓扑带状绝缘体的一些核心主题的新领域。其目的是提供一个基本的理解，边缘状态，散装拓扑不变量，和散装边界对应尽可能简单的数学工具。我们使用非相互作用的拓扑绝缘体的晶格模型，逐步建立在这些到达从最简单的一维情况下（聚乙炔的苏-Schrieffer-Heeger模型）的二维时间反演不变的拓扑绝缘体（HgTe的Bernevig-Hughes-Zhang模型）。在每种情况下，模型首先介绍，然后讨论其属性，随后推广。读者的唯一先决条件是在量子力学的工作知识，相关的固态物理背景是作为这个独立的文本的一部分提供的，这是由章末问题补充。
2015-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Electron-phonon control of obstructed and quantum spin Hall topology in an altermagnet
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Bilkent University（比尔肯特大学）
理论证明在d波交替磁体中，电子-声子耦合可调控受阻原子绝缘相与量子自旋霍尔拓扑相，实现拓扑相的可控切换，为声子调谐自旋电子学提供新途径。
2026-10-06 cond-mat.mes-hall
Nonlinear orbital response across topological phase transition in centrosymmetric materials
非线性光学响应常被用作研究材料电学性质的探针。对于拓扑材料，迄今为止的研究集中在光电流电流，这需要打破反转对称性。在这项工作中，我们提出了一个理论的轨道电流响应的反对称拓扑绝缘体。我们发现在中心对称材料中，在线偏振光照射下，存在一个量子允许的轨道电流响应。直流非线性电导率的符号反映了$\mathbb{Z}_2$指数，并且电导率在平凡相和拓扑绝缘体相之间的过渡处改变符号。本文导出了一类双简并带模型的非线性轨道光电流的表达式，并讨论了它在Bernevig-Hughes-Zhang模型和过渡金属二硫族化物1 T '相情况下的具体应用.还讨论了观测轨道电流的实验装置。
2021-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Manipulation of Topological Corner States via Subchiral Symmetry
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；MajuLab, CNRS-UNS-NUS-NTU International Joint Research Unit（中法新南洋联合实验室）；Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局）；Bioinformatics Institute, Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（新加坡科技研究局生物信息学研究所）；Institute of High Performance Computing (IHPC), Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（新加坡科技研究局高性能计算研究所）；National Institute of Education, Nanyang Technological University（南洋理工大学国立教育学院）；Quantum Science and Engineering Centre (QSec), Nanyang Technological University（南洋理工大学量子科学与工程中心）；Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理系）
本文以Benalcazar-Bernevig-Hughes模型为例，证明子手征对称性可提供通用控制原理，通过选择性破缺子对称性逐步降维四重角态流形，并设计绝热协议实现单角态或叠加态的高保真转移。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
