Topological crystalline insulator phase in graphene multilayers
虽然三维拓扑绝缘体的实验进展迅速，但二维拓扑绝缘体的发展相对缓慢，尽管它们具有技术前景。主要原因是迄今为止仅在半导体量子阱中实现二维拓扑绝缘体的材料挑战。在这里，我们确定了一种二维拓扑绝缘体的材料，不面临类似的挑战，这是目前最广泛的和良好的表征：石墨烯。对于某些相称的层间扭曲，石墨烯多层膜是具有相当大带隙的绝缘体。我们表明，他们是此外，在拓扑相保护晶体对称性。作为其基本特征，这种拓扑状态支持一维边界模式。它们形成低耗散的量子线，可以纯粹用静电来定义。
2013-09-06 cond-mat.mes-hall
Fractional Chern insulators in alternating twisted multilayer MoTe$_{2}$
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Wuhan National High Magnetic Field Center, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学武汉国家高能磁场中心）；Hubei Fundamental Research Center for Physics（湖北省物理基础研究中心）
研究交替扭曲多层MoTe₂中的强关联多体状态，通过滑动顶层与加垂直电场实现多种能带结构，精确对角化发现分数陈绝缘体在特定参数范围稳定，揭示滑动可探测莫尔系统多体状态。
2026-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin polarized nematic order, quantum valley Hall states, and field tunable topological transitions in twisted multilayer graphene systems
我们从理论上研究了扭曲多层石墨烯系统中的关联绝缘态、量子反常霍尔（QAH）态以及不同关联态之间的场诱导拓扑跃迁。以扭曲双层单层石墨烯和扭曲双层石墨烯为例，研究了在有限位移场下，两个体系在1/2平带填充处都处于自旋极化的$C_{3z}$ -破缺绝缘体态，且Chern数为零.在某些情况下，这些自旋极化的，非线性绝缘体状态是在量子谷霍尔相位凭借非平凡的能带拓扑的系统。当只考虑谷内库仑作用时，自旋极化绝缘体态与谷极化绝缘体态是准简并的。这种准简并可以通过原子的原位相互作用分裂，使得自旋极化的基态成为唯一的基态。这种情况适用于1/2填充的各种扭曲多层石墨烯系统，因此可以被认为是通用机制。此外，在垂直磁场作用下，多层石墨烯体系中的轨道塞曼分裂和场致电荷密度变化会与原子Hubbard相互作用相互竞争，从而在小起始磁场作用下驱动自旋极化零陈数态向谷极化QAH态的跃迁.
2021-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
High-Chern number phase in the topological insulator multilayer structures
在最近的实验中，在由交替的磁性掺杂和未掺杂的拓扑绝缘体（TI）层组成的多层结构上已经观察到了Chern数C>1的高Chern数相。本文提出了一种确定TI多层结构中陈数的有效方法，并对磁掺杂和中间层厚度调制的陈数相图进行了系统的研究。我们指出，在多层结构中，高C行为可以归因于带反转机制。此外，我们还发现最低带在Gamma点附近可能是多重简并的，当它们反转时，Chern数的变化将大于1。除了在实验中实现的TI多层结构外，我们还探索了在另外两种TI多层结构中的高C相位实现。我们的实验结果的影响进行了讨论。
2021-07-10 cond-mat.mes-hall
Transdimensional Chern insulators in rhombohedral multilayer graphene superlattices
ShanghaiTech University（上海科技大学）；Nanjing University（南京大学）；Liaoning Academy of Materials（辽宁省材料研究院）
该研究通过理论计算，在扭曲菱面多层石墨烯/hBN莫尔超晶格中提出并证实了跨维陈绝缘体态，揭示其性质及与密度波态的转变关系，还探讨了分数量子陈绝缘体的可能存在。
2026-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Realization of a Kondo Insulator in a Multilayer Moire Superlattice
本文在单层WS2/双层WSe2莫尔超晶格中实现了近藤绝缘体相，通过周期性安德森晶格模型解释其绝缘态及磁场诱导的金属转变，为模拟近藤绝缘体提供了可调平台。
2025-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Theory of off-diagonal disorder in multilayer topological insulator
本研究针对多层拓扑绝缘体的非对角无序问题，基于Burkov-Balents模型揭示缺陷束缚态的拓扑标识作用，通过图解法分析多相态密度与无序稳定性，阐明边缘模局域化特性及电导偏离机制。
2025-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Weyl Semimetal in a Topological Insulator Multilayer
我们提出了一个简单的实现的三维（3D）Weyl半金属相，利用多层结构，由相同的薄膜的磁性掺杂的3D拓扑绝缘体（TI），由普通绝缘体间隔层分开。我们表明，该系统的相图包含一个Weyl半金属相的最简单的可能的种类，只有两个狄拉克节点相反的手征，分离在动量空间中，在其能带结构。这种特殊类型的外尔半金属具有有限的异常霍尔电导率，手性边缘状态，并作为普通绝缘体和具有量子化霍尔电导率的3D量子异常霍尔绝缘体之间的中间相出现，等于每个TI层的$e^2/h$。我们发现，外尔半金属在零温度下具有非零的直流电导率，因此是一种不寻常的金属相，其特征在于有限的异常霍尔电导率和拓扑保护的边缘状态。
2011-09-16 cond-mat.mes-hall
Disorder induced 2D metal-insulator transition in moiré transition metal dichalcogenide multilayers
我们开发了一个最小的理论，最近观察到的金属-绝缘体转变（MIT）在二维（2D）莫尔多层过渡金属二硫属化物（mTMD）使用库仑无序在环境中作为潜在的机制。特别是，随机带电杂质的载流子散射导致有效的2D MIT近似控制的Ioffe-Regel标准，这是定性与实验一致。我们发现，必要的障碍是周围的$5$ - $10\times10^{10}$ cm $^{-2}$随机带电杂质，以定量解释大部分，但不是全部，所观察到的MIT现象，报告了两个不同的实验组。我们的估计是一致的，与已知的无序含量在TMD。
2022-04-22 cond-mat.mes-hall
Influence of disorder on the perpendicular magnetoresistance of magnetic multilayers
从理论上研究了无序对磁性多层膜垂直磁电阻的影响。各种类型的障碍被认为是：（i）界面置换障碍和（ii）在各个层和铅体障碍。计算的基础上的非平衡格林函数形式主义，连同用于计算实空间格林函数的递归方法。
1999-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological properties of multilayer magnon insulators
二维磁绝缘体是拓扑磁振子的理想宿主。在这项研究中，我们表明，ABC堆叠的蜂窝晶格多层膜与交替Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya）揭示了丰富的拓扑磁振子相图。基于我们的能带结构和Berry曲率的计算，我们证明了跳跃的热霍尔行为，证实了拓扑相变触发调整层间耦合。我们将一般多层膜的相图与双层和三层系统联系起来。我们发现一个偶奇效应之间的多层膜中，偶数层显示没有跳跃的热霍尔电导率，但奇数层。我们还观察到拓扑邻近效应的存在，在我们的三层。我们的结果提供了新的方案来操纵陈数和它们的可测量的影响，在拓扑磁振子系统。
2021-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The fate of topological-insulator surface states under strong disorder
三维拓扑绝缘体的特征是Dirac类表面状态，其在拓扑上被保护免受弱淬火无序的影响。在这里，我们调查的影响，表面无序超出弱无序限制，使用大规模的数值模拟。我们发现两个定性不同的制度：中度无序破坏狄拉克锥，并诱导扩散金属行为的表面。更值得注意的是，对于强表面无序，狄拉克锥重新出现，因为新的弱无序“表面”状态出现在无序表面层下的样品中，这可以理解为拓扑绝缘体和安德森绝缘体之间的界面。总之，这表明了拓扑表面状态的无序的剧烈影响，这不能单独在有效的二维模型的表面状态。
2012-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Optical absorption spectrum in disordered semiconductor multilayers
基于紧束缚理论和单格点相干势近似，研究了化学无序对半导体合金多层膜电子和光学性质的影响。由于系统的量子限制，电子光谱分裂成一组子带，电子态密度和光学吸收光谱变得依赖于层。我们发现，吸收的值依赖于合金的浓度，无序的强度，和层数。由于无序的影响，各层的吸收谱都变宽，在强无序区出现两个光吸收带。在吸收过程中，大部分光子能量被系统的内层吸收。研究结果对光电纳米器件的开发具有一定的参考价值。
2010-06-02 cond-mat.mes-hall
Correlated disorder induced anomalous transport in magnetically doped topological insulators
研究了磁掺杂拓扑绝缘体（TI）薄膜在相关非磁无序下的输运性质。对于无序，我们选择一个随机相位的准周期势。我们将无序限制在一个中心区域，该区域耦合到干净的量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）状态中的两个引线，并集中在二维中心区域中的准周期性的不同取向。在对角取向或纯纵向准周期性的情况下，我们发现不同的拓扑安德森绝缘体（TAI）阶段，量子反常霍尔绝缘体（QAHI），量子自旋陈氏绝缘体（QSCI），或QSHI阶段实现之前，安德森绝缘接管在大的无序强度。从扩展体状态的量子化运输被发现对角准周期性除了上述TAI阶段，也观察到的情况下的不相关的障碍。对于一个纯粹的横向取向的准周期性的新兴QSHI和QSCI阶段坚持任意强的无序势。这些拓扑相变（除了安德森绝缘体相），可以理解从一个自洽玻恩近似。
2022-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Ultrahigh efficient spin-orbit torque magnetization switching in all-sputtered topological insulator - ferromagnet multilayers
具有大垂直磁各向异性的铁磁体的自旋轨道力矩（SOT）磁化翻转在下一代非易失性磁阻随机存取存储器（MRAM）中具有巨大的潜力。这就需要一个高性能的纯自旋电流源，具有大的自旋霍尔角和高的电导率，这可以通过大规模生产技术制造。在这项工作中，我们证明了高效和强大的SOT磁化开关在所有溅射的BiSb拓扑绝缘体垂直磁化Co/Pt多层膜。尽管通过工业友好的磁控溅射而不是实验室分子束外延来制造，但是拓扑绝缘体层BiSb显示出$θ$ $_{SH}$ = 12.3的大自旋霍尔角和$σ$ = 1.5 x $10^5$ $Ω^{-1}$ m $^{-1}$的高电导率。我们的研究结果证明了BiSb拓扑绝缘体用于实现超低功耗SOT-MRAM和其他基于SOI的自旋电子器件的大规模生产能力。
2020-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kosterlitz-Thouless transition in disordered two-dimensional topological insulators
通过对量子自旋霍尔系统中无规电导$g$的标度分析，研究了无序驱动的金属-绝缘体跃迁。低于临界无序强度，电导是独立的样品大小$M$，临界离域电子状态的指示。计算得到的β函数$β=d\ln g/d\ln M$表明，金属-绝缘体相变是Kosterlitz-plasterless（KT）型的，其特征是局域电流的涡旋-反涡旋对的束缚和去束缚.类KT金属-绝缘体跃迁是量子自旋霍尔态的一个基本特征，与时间反演对称性无关。
2012-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological invariant in three-dimensional band insulators with disorder
三维拓扑绝缘体具有一个Z ~ 2值拓扑不变量，它由一个强指数和三个弱指数组成.在无序的情况下，只有强指数存在。本文将三维无序系统看作无限周期系统的超胞，研究其拓扑不变量。作为该方法的一个应用，我们证明了当引入足够强的无序到具有自旋轨道耦合的平凡绝缘体中时，强指数变得非平凡，实现了强拓扑Anderson绝缘体。我们还数值提取的间隙范围，并确定这个拓扑相的相边界，其中？结果表明，该方法与自洽玻恩近似（SCBA）和输运计算结果吻合较好。
2010-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Floquet High Chern Insulators in Periodically Driven Chirally Stacked Multilayer Graphene
手性堆叠的$N$层石墨烯是在其Brillioun区中的两个非等效角处具有$\pm p^N$带接触的半金属。我们预测，非共振圆偏振光（CPL）驱动手性堆叠的$N$层石墨烯成为Floquet Chern绝缘体（FCI），也称为。量子反常霍尔绝缘体，具有可调的高陈数$C_F=\pm N$和大的间隙。这样的FCI和具有由电压门引起的高谷陈数$C_v=\pm N$的谷霍尔（VH）绝缘体之间的拓扑相变可以通过CPL和电压门的参数来设计。我们提出了一个拓扑域壁之间的FCI和VH阶段，沿完美的谷极化$N$通道边缘状态单向传播没有反向散射。
2018-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Dirac-fermion approach and its application to design high Chern numbers in magnetic topological insulator multilayers
本文提出一种Dirac-fermion方法，用于理解和设计层状磁性拓扑绝缘体多层膜中的高陈数，并成功解释了MnBi$_{2}$Te$_{4}$薄膜和特定多层膜中的高陈数及拓扑相变，为设计高陈数QAH态提供了有力工具。
2023-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multilayer Edge Molecular Devices Based on Plasma Oxidation of Photolithographically Defined Bottom Metal Electrode
利用金属-绝缘体-金属隧道结的两个金属电极作为分子通道的两个电引线的多层边缘分子电子器件（MEMED）可以克服开发未来分子器件的长期存在的制造挑战。然而，制造MEMS绝缘体是MEMED制造中最具挑战性的步骤。提出了一种简化的分子器件方法，避免了在底部电极上沉积新材料以生长绝缘层。本文讨论了在光刻限定的区域内，通过一步氧化钽（Ta）底电极来生长MEMED绝缘体的方法，即通过氧化底金属电极本身来生长钽氧化物（TaOx）绝缘体。将有机分子团簇（OMCs）沿隧道结的周边跨接在1-3 nm的TaOx上，建立了高效的分子导电通道。OMC将TaOx基隧道结的非对称输运分布转化为对称输运分布。具有顶部铁磁（NiFe）电极的TaOx基隧道结表现出几个数量级的瞬态电流抑制。需要进一步的研究来加强电流抑制现象，并实现TaOx基多层边缘分子自旋电子学器件的全部潜力。
2011-11-22 cond-mat.mes-hall
Anderson localization and topological transition in Chern insulators
基于二分格分析了具有非平凡拓扑的二维无序系统的拓扑跃迁和局域演化。时间反演对称性破缺的陈氏绝缘体表现出非标准的行为，无序实现只选择性地分布在一个子晶格上。的陈数生存到一个更强的无序强度（一个数量级以上）比均匀分布的无序的情况下，在强无序的情况下，最终状态是金属。
2015-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantized charge transport in disordered Floquet topological insulators in the absence of Anderson localization
本研究通过数值模拟探究含时间无序的Floquet拓扑绝缘体，发现无安德森局域化时量子化电荷输运可与扩散体运动共存，揭示了输运的瞬态与长时间双区域特征及统一标度律。
2023-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum spin Hall phase in multilayer graphene
所谓的量子自旋霍尔相是一种拓扑非平凡的绝缘相，预计将出现在石墨烯和石墨烯类系统中。在这项工作中，我们解决的问题，这种拓扑性质是否持续多层系统。我们考虑两种情况：纯多层石墨烯和其中石墨烯被具有强自旋-轨道耦合的普通绝缘体封装的异质结构。我们采用四轨道紧束缚模型，包括全原子自旋轨道耦合，我们计算的$Z_{2}$拓扑不变量的体态以及边缘态的扶手椅终端的半无限晶体。对于均匀的多层膜，我们发现，即使当自旋轨道相互作用打开所有可能的堆叠的间隙，只有那些奇数层主机无间隙的边缘状态，而那些偶数层是平凡的绝缘体。对于石墨烯被平凡绝缘体封装的异质结构，事实证明，层间耦合能够诱导拓扑间隙，其大小由封装材料的自旋轨道耦合控制，这表明量子自旋霍尔相可以通过接近平凡绝缘体来诱导。
2015-03-23 cond-mat.mes-hall
The fate of interaction-driven topological insulators under disorder
我们分析了无序对二维费米系统二次带交叉点（QBCP）弱耦合不稳定性的影响。在干净极限下，二维费米系统表现为相互作用驱动的拓扑绝缘相。在一个重整化群程序的框架内，它对待费米子相互作用和无序在同一个立足点，我们测试所有可能的不稳定性，并确定相应的有序相存在的单谷和双谷QBCP系统的无序。我们发现，无序一般抑制临界温度在相互作用驱动的拓扑非平凡的顺序集。强无序也可以导致拓扑相变到拓扑平凡绝缘状态。
2017-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Creation of Chiral Interface Channels for Quantized Transport in Magnetic Topological Insulator Multilayer Heterostructures
一维（1D）拓扑保护态通常形成在具有不同拓扑不变量的二维（2D）材料之间的界面处。因此，一维手征界面通道（CIC）可以创建在两个量子反常霍尔（QAH）绝缘体具有不同的陈数的边界。这种QAH结可以在零磁场下用作手性边缘电流分布器，但其实现仍然具有挑战性。在这里，通过采用原位机械掩模，我们使用分子束外延（MBE）合成QAH绝缘体结，其中两个具有不同陈数的QAH绝缘体沿着一维结连接。对于C = 1和C =-1QAH绝缘体之间的结，我们观察到量子化输运，并证明了在零磁场下沿磁畴壁出现两个平行传播的CIC。此外，由于磁性拓扑绝缘体（TI）/TI多层膜中QAH绝缘体的Chern数可以通过改变TI/TI双层膜的磁性周期来调节，因此通过在样品两侧生长不同周期的TI/TI，可以实现任意Chern数的QAH绝缘体之间的结.对于C = 1和C = 2 QAH绝缘体之间的结，我们的量子化输运表明，一个单一的CIC出现在界面处。我们的工作奠定了基础的QAH绝缘体为基础的电子和自旋电子器件，拓扑手性网络，拓扑量子计算的发展。
2022-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum transport through mesoscopic disordered interfaces, junctions, and multilayers
这项研究探讨了通过宏观不均匀的三维无序导体使用介观方法（实空间格林函数技术在两探针测量几何）的垂直输运。纳米尺度的样品（含有$\sim1000$原子）是由一个简单的立方晶格上的紧束缚的哈密顿量，其中引入的现场势能的无序建模。我计算的输运性质：无序金属结连接两个均匀的样品与不同种类的微观无序，一个单一的强烈无序的界面，和多层组成的界面和均匀的层，其特征在于不同的强度相同类型的微观无序。这使我们能够：对比电阻模型（半经典）方法与肮脏的介观多层膜的全量子描述;研究肮脏界面的传输特性（其中，对于单个界面以及薄于局部化长度的这种界面的堆叠，确定了传输特征值的Schep-Bauer分布）;并阐明耦合到理想导联的效果（“测量装置”）对体导体和脏界面的电导的测量当多层在两个界面之间包含弹道层时，其无序平均电导作为费米能的函数振荡。我还解决了量子输运理论中的一些基本问题-Kubo公式在精确状态表示和“介观Kubo公式”（它给出了连接到两个半无限理想引线的有限尺寸样品的零温度电导）之间的关系通过比较它们对结和均匀样品的答案进行了彻底的重新检查。
2001-12-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Temperature-Dependent Spin-Orbit Torque Generation in Perpendicularly Magnetized Topological Insulator-Magnetic Multilayer Heterostructures
University of Leeds（利兹大学）
该研究探究垂直磁化拓扑绝缘体-磁性多层异质结的温度依赖自旋轨道转矩，发现含Bi₂Se₃的异质结转矩显著增强，TI衍生的自旋动量锁定电流主导大阻尼类转矩，且受界面结构和缓冲层厚度影响。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall
Magnetized Topological Insulator Multilayers
讨论了本征磁化拓扑绝缘体（如Mn（Sb $_{x}$ Bi $_{1-x}$）$_2$ X $_4$，其中X = Se，Te，包括MnBi $_2$ Te $_4$）七层和拓扑绝缘体五层任意顺序堆叠形成的块状晶体和准二维薄膜的磁性和拓扑性质.我们的分析利用了一个简化的模型，只保留Dirac-cone自由度的每个七重或五重层的两个表面上。我们证明了该模型的适用性，并估计其参数与{ \it ab initio }密度泛函理论（DFT）计算比较。然后，我们采用耦合狄拉克锥模型提供的依赖薄膜的性质，特别是量子反常霍尔效应的存在或不存在的薄膜厚度，磁配置和堆叠安排的解释，并评论的设计外尔超晶格。
2020-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disorder effect on the Friedel oscillations in a one-dimensional Mott insulator
本文用DMRG方法数值计算了莫特绝缘体中一维无序导线的一边与量子点耦合时产生的Friedel振荡。通过研究无序对Friedel振荡衰减的影响，我们发现无序的影响随着相互作用强度的增加而减小。这种行为是相反的，最近报道的影响，在安德森绝缘体制度，无序导致更强的衰减的弗里德尔振荡。
2007-04-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Phases in a Weyl Semimetal Multilayer
我们研究了一个正常的绝缘体和Weyl半金属的多层系统。我们计算了体能带结构，并确定相图通过改变正常绝缘体的厚度和Weyl半金属层使用两种模型，一个是从有效模型的Weyl半金属，另一个是晶格模型。我们比较了两个模型的结果，发现它们吻合得很好。结果发现，多层系统表现出不同的性质取决于堆叠方向相对于两个Weyl节点之间连接的位移矢量。当堆垛方向垂直于位移矢量时，只出现外尔半金属相和正常绝缘体相。当它与位移矢量平行时，相图丰富，不仅包含Weyl半金属相，而且包含不同Chern数的量子反常Hall相。此外，相变可以根据外尔节点的轨迹来理解。
2017-04-07 cond-mat.mes-hall
The combined effect of temperature and disorder on interlayer exchange coupling in magnetic multilayers
我们研究了温度和间隔层中的无序对层间交换耦合的综合影响。在从头算水平上处理温度依赖性。我们采用自旋极化表面格林函数技术内紧束缚线性松饼罐轨道方法和劳埃德制定的IEC。涉及费米-狄拉克分布的积分计算使用一种有效的方法的基础上表示的被积函数的总和的复指数。应用于具有不同间隔层厚度的Co/ Cu_{100-x} M_x/Co（001）三层（M=Zn、Au和Ni）。
1998-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological states and phase transitions in Sb$_2$Te$_3$-GeTe multilayers
拓扑绝缘体（TI）是具有奇异的“拓扑保护”表面导电模式的块状绝缘体。最近有人指出，当堆叠在一起时，表面模式之间的相互作用可以诱导不同的相，包括TI，狄拉克半金属和Weyl半金属。然而，目前缺乏对拓扑模式相互作用的条件的充分实验理解。在这里，与TI Sb $_2$ Te $_3$和能带绝缘体GeTe的多层工作，我们提供了实验证据的多个拓扑模式在一个单一的Sb $_2$ Te $_3$ -GeTe-Sb $_2$ Te $_3$结构。此外，我们表明，减少GeTe层的厚度诱导从Dirac相到带隙相的相变。通过比较不同的多层结构，我们表明，这种转变发生由于与不同的TI膜的状态的杂化。我们的研究结果表明，Sb $_2$ Te $_3$ -GeTe系统提供了强大的潜力，操纵拓扑状态，以及对可控诱导各种拓扑相。
2016-05-23 cond-mat.mes-hall
Designer Quantum States in Magnetic Topological Insulator Multilayers
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本文综述了过去十年中通过分子束外延技术设计磁性拓扑绝缘体多层的实验进展，探讨了如何通过层厚度、磁性掺杂、异质结构架构和堆叠序列精确控制磁交换间隙、层间耦合和陈数C。
2026-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Higher-order topological Anderson insulators in quasicrystals
无序对周期系统高阶拓扑相的影响引起了人们的广泛关注。然而，在非周期系统，如准晶系统，无序和高阶拓扑结构之间的相互作用仍然不清楚。本文研究了二维Amman-Beenker镶嵌准晶晶格中无序对两种二阶拓扑绝缘体的影响，包括准晶四极绝缘体和改进的量子自旋霍尔绝缘体.我们证明了高阶拓扑绝缘体在两种模型中对弱无序都是鲁棒的。更引人注目的是，在两个模型中，在一定的无序强度区域发现了无序诱导的高阶拓扑绝缘体，称为高阶拓扑安德森绝缘体。我们的论文扩展了无序和高阶拓扑结构之间的相互作用的研究准晶系统。
2021-12-13 cond-mat.mes-hall
Metal-insulator transition in disordered 2DEG including temperature effects
本文自洽地计算了有限温度下二维电子气的电子关联和电子-缺陷散射的相互依赖关系。我们采用STLS方法来计算电子的相关性，而库仑杂质和表面粗糙度的电子散射率使用自洽电流弛豫理论计算。将这些方法结合起来，自洽求解。我们讨论了一系列的无序能级和电子密度的金属-绝缘体转变。我们的结果与最近的实验观察是一致的。
1998-10-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electrical tuning of helical edge states in topological multilayers
在拓扑绝缘体中，GaSb/InAs量子阱呈现出支持量子自旋霍尔绝缘体相的能带的断裂间隙排列，并且形成了在寻找奇异物质状态中的重要构建块。这样的结构允许带隙反转，电子和空穴被限制在相邻层中，为调整相应的拓扑性质提供了肥沃的土壤。利用全三维8带${\bf k}\cdot{\bf p}$方法研究了沿生长方向施加电场对GaSb/InAs/GaSb和InAs/GaSb/InAs多层膜的反转能带结构和螺旋边态的影响.通过调节电场模量，我们诱导的导带和价带的能级的变化，导致在量子自旋霍尔绝缘体相的螺旋边缘状态主要局限在GaSb层。特别是，我们发现，InAs/GaSb/InAs有一个大的杂化间隙约$12\,\textrm{meV}$，因此，有希望观察到无质量的狄拉克费米子与一个大的费米速度。我们的GaSb/InAs多层膜的全面表征创建了一个基础平台，在此基础上可以对比III-V异质结构的进一步优化。
2019-07-22 cond-mat.mes-hall
Hinged Quantum Spin-Hall Effect in Antiferromagnetic Topological Insulators
在这项工作中，我们预测了铰链量子自旋霍尔（HQSH）效应的特点是一对螺旋铰链模式的反铁磁（AFM）拓扑绝缘体（TI）多层膜。这对螺旋铰链模式的AFM TI多层膜的顶部和底部表面上的铰链本地化。与传统的QSH效应不同，HQSH效应在时间反演对称性（TRS）破缺后仍然存在，因此代表了一种不同的拓扑现象。螺旋铰链模式是可持续的非弹性散射和TRS打破无序，这可以在宏观样品中观察到。我们表明，这种HQSH效应可以理解为一个三维推广的苏-Schrieffer-Heeger模型和其拓扑结构的特点是由自旋陈数。最后，我们提出了利用现有的实验装置，可以在新发现的本征AFM TI材料（MnBi $_2$ Te $_4$）$_m$（Bi $_2$ Te $_3$）$_n$或磁掺杂TI多层膜中实现HQSH效应。
2019-11-25 cond-mat.mes-hall
Conductance fluctuations and disorder induced $ν=0$ quantum Hall plateau in topological insulator nanowires
暴露在磁场中的干净拓扑绝缘体会产生朗道能级，并伴随着无限平板几何形状的非零霍尔电导率。在这项工作中，我们考虑的情况下，无序的拓扑绝缘体纳米线和发现，相比之下，零霍尔高原出现在一个广泛的能量窗口接近狄拉克点。我们数值计算了无序纳米线统计系综的电导及其分布，并利用电导涨落研究了绝缘相对纳米线长度、无序强度和磁场等系统参数的依赖关系。
2017-01-09 cond-mat.mes-hall
Disorder-induced metal-insulator transitions in three-dimensional topological insulators and superconductors
我们讨论了三维空间中无序对时反不变拓扑绝缘体和超导体的影响。对于辛（AII）对称类的三维拓扑绝缘体，利用转移矩阵方法计算了在无序和质量项存在下的相图，该质量项驱动平凡相和拓扑绝缘体相之间的转变.数值是由场论分析补充（大-$N_f$展开，其中$N_f$是谷或狄拉克锥的数量），从中我们得到的相关长度指数，和几个异常尺寸在一个非平凡的临界点分离金属相和狄拉克半金属。一个类似的场论的方法是在对称类AIII，CI和DIII的无序驱动的转变。对于这三个对称类，拓扑超导体的特点是整数拓扑不变的，一个互补的描述给出的非线性西格玛模型补充的拓扑项，这是一个三维模拟的Pruisken项的整数量子霍尔效应。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall
Layer-selective and magnetic-field-enhanced transport of topological kink states in rhombohedral multilayer graphene
School of Physics and Technology, Nanjing Normal University（南京师范大学物理科学与技术学院）
本研究针对ABC堆垛菱面多层石墨烯，揭示拓扑谷扭结态的层极化特性，发现垂直磁场可通过打破其层对称分布抑制谷间散射，增强其无序区透射率，为操控该态传播提供有效途径。
2026-09-02 cond-mat.mes-hall
Robust topological insulator surface conduction under strong surface disorder
拓扑绝缘体的特点是在其外边界上有特殊保护的传导。我们发现，2-D拓扑绝缘体（也陈氏绝缘体）所表现出的保护边缘导电是独立的非磁性边界无序。特别是，即使当边缘状态的不均匀性破坏了能量和动量之间的特征线性狄拉克关系时，位于体隙内部的边缘状态仍然是导电的。边界无序对带隙内态的主要影响是降低费米速度，增加态密度，如果自旋守恒，则将态拉入无序区，并且在非常大的无序下将态移动到无序边缘和干净体之间的边界。这些效果，这可能是有用的设备工程，控制无序的边缘和散装带之间的共振。共振的能量由体带宽度设定;带隙边缘态的平面波特性的保护由体带宽度控制，而不是体带隙。
2013-05-17 cond-mat.mes-hall
Quantum phase transitions of a disordered antiferromagnetic topological insulator
我们研究了静电无序对三维反铁磁绝缘体（具有交错磁化的量子反常霍尔层堆叠）电导率的影响。相图包含的区域中，无序的增加首先导致表面导电的外观（通过拓扑相变），其次是体导电的外观（通过金属-绝缘体过渡）。导电的表面状态是稳定的有效的时间反转对称性，是打破局部的混乱，但恢复长的长度尺度。一个简单的自洽玻恩近似可靠地定位这个所谓的“统计”拓扑相的边界。
2013-10-03 cond-mat.mes-hall
Spin-charge transport driven by magnetization dynamics on disordered surface of doped topological insulators
利用格林函数方法，研究了掺杂三维拓扑绝缘体/磁性绝缘体结无序表面上的自旋、电荷产生和电子输运.我们发现掺杂拓扑绝缘体的无序表面上的自旋杂质散射不仅由局域磁化动力学引起，而且由非局域磁化动力学引起。我们还澄清了自旋电流以及电荷密度诱导的空间非均匀磁化动力学，和自旋电流扩散传播的无序表面上。利用这些结果，我们讨论了自旋和自旋流在表面产生前后的局域和非局域自旋力矩，并提供了一个检测自旋流的方法。
2015-05-01 cond-mat.mes-hall
Modification and Control of Topological Insulator Surface States Using Surface Disorder
我们数值演示了一个实用的手段，系统地控制拓扑输运的三维拓扑绝缘体的表面上，通过引入强无序层的深度$d$向内延伸的拓扑绝缘体的表面。研究了态密度、电导、散射时间、散射长度、扩散常数和平均费米速度对$d$的依赖关系。所提出的控制通过无序深度$d$要求的无序强度是附近的大值，这是必要的驱动TI到非拓扑阶段。如果使用掩模、栅极、离子注入等来图案化$d$，则可以制造集成电路。这一技术将有助于实验和器件工程。
2015-05-16 cond-mat.mes-hall
Disordered topological metals
当存在无序时，拓扑行为可以被掩盖。拓扑绝缘体，无论是本征的还是相互作用诱导的，当充分无序时可以变成无带隙的。然而，一旦拓扑间隙关闭，出现的金属相保留了几个拓扑特征。通过考虑拓扑绝缘体的自洽无序平均格林函数，导出了无间隙的条件。我们发现，边缘状态生存在无隙相边缘共振，类似于掺杂的拓扑绝缘体，无序拓扑金属也有一个有限的，但非量子化的拓扑指数。然后我们考虑无序Mott拓扑绝缘体。我们表明，在平均场论，无序莫特拓扑绝缘体承认一个阶段，其中的破缺序参量保持非零，但间隙是封闭的，在完全类似于“无间隙超导”由于磁无序。
2012-11-08 cond-mat.mes-hall
Topological Phase Transitions in Disordered Electric Quadrupole Insulators
研究了量子化电四极绝缘体中无序驱动的拓扑相变。我们表明，手征对称性可以保护的四极矩$q_{xy}$的量化，这样的高阶拓扑不变量是定义良好的，即使当无序已经打破了所有的晶体对称性。此外，非零的$q_{xy}$和随之而来的角落模式可以诱导从平凡的绝缘相的无序，保持手征对称性。这种拓扑相变的临界点是由扩展的边界状态的发生，即使在强无序的存在下。我们提供了一个系统的表征这些无序驱动的拓扑相变从体积和边界的描述。
2020-08-02 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
Topological Insulator in the Presence of Spatially Correlated Disorder
我们研究了空间相关无序对二维拓扑绝缘体的影响以及对这些系统中螺旋边缘态引起的量子自旋霍尔效应的影响。我们的工作扩大了以前的调查，发现不相关的障碍，可以诱导一个非平凡的阶段称为拓扑安德森绝缘体（TAI）的范围。在这些研究的扩展中，我们发现，在障碍中的空间相关性可以完全抑制TAI相的出现。我们发现，这种现象与量子渗流过渡和量化它通过推广现有的有效介质理论的情况下，相关的无序势。这个理论的预测与我们的数值计算结果吻合得很好，可能对未来的实验至关重要。
2013-07-12 cond-mat.mes-hall
High Chern number van der Waals magnetic topological multilayers MnBi$_2$Te$_4$/hBN
陈式绝缘体是一种二维磁性拓扑材料，它通过一维手征模沿其边缘导电。这些模式的数量是一个拓扑不变量，称为第一陈数$C$，它定义的量子化霍尔电导为$S_{xy}= C e^2/h$。增加$C$是实现低功耗拓扑电子学的关键，但到目前为止，这个问题还没有明确的解决方案，大多数现有的陈式绝缘体显示$C=1$。在这里，通过使用国家的最先进的理论方法，我们提出了一种有效的方法来实现高$C$陈绝缘体状态的MnBi $_2$ Te $_4$ /hBN的范德华多层异质结构。我们发现，堆叠的$n$ MnBi $_2$ Te $_4$薄膜与$C=1$插入hBN单层引起高陈数态与$C=n$，其特征在于由$n$手性边缘模式。这种状态可以在外部磁场和没有外部磁场的情况下实现，两种情况都导致量子化霍尔电导$S_{xy}= C e^2/h$。因此，我们的结果为实用的高- $C$量化霍尔系统铺平了道路。
2022-12-27 cond-mat.mes-hall
Topological Anderson insulator phase in a quasicrystal lattice
基于最近实验上实现的拓扑Anderson绝缘体和对拓扑准晶晶格的研究兴趣，我们研究了无序对二维Penrose型准晶晶格拓扑性质的影响，该准晶晶格在干净极限下支持量子自旋Hall绝缘体（QSHI）和正常绝缘体（NI）相.结果表明，螺旋边缘态的QSHI相位是强大的弱无序。最显著的是，发现无序可以诱导准晶体系统中的NI相到QSHI相的相变。基于双端器件的数值计算结果表明，在中等的Anderson无序强度下，NI相的能隙内可以出现量子化的电导平台。进一步证实了无序诱导量子化电导平台的局域电流分布位于样品的两个边缘。最后，我们通过计算无序平均自旋Bott指数，确定了这种无序诱导相为拓扑Anderson绝缘体相。
2019-09-17 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
Disordered weak and strong topological insulators
用数值方法建立了无序弱、强拓扑绝缘体的全局相图。正如预期的那样，相边界的位置被无序重新归一化，这是在所谓的拓扑安德森绝缘体的研究中认识到的特征。在这里，我们报告了意外的量化，即，对这些相边界上的电导峰的无序的鲁棒性。工作的另一个亮点是在无序状态下弱拓扑绝缘体相的两个子区域的出现。根据电导的尺寸依赖性，表面态在两个子区域中要么是稳健的，要么是“失败的”。通过研究李雅普诺夫指数进一步揭示了这两种不同类型行为的本质。
2013-06-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Floquet topological insulator phase in a Weyl semimetal thin film with disorder
研究了周期场和无序度对Weyl半金属薄膜拓扑性质的影响。这两个周期场，即，分别讨论了周期磁场和椭圆偏振光的情况。利用Floquet理论，我们发现这两种周期驱动都能共振诱导从正常绝缘体（NI）相到Floquet拓扑绝缘体（FTI）相的拓扑跃迁. Floquet拓扑变换的特征是Chern数的变化。此外，我们表明，Floquet拓扑跃迁可以解释的量子阱近似和旋转波近似的组合。在周期场作用下的无序Weyl半金属薄膜模型中，计算了表征拓扑相的Bott指数。发现FTI相位对弱无序是稳健的，而对强无序强度是崩溃的。有趣的是，我们发现，无序也可以诱导从拓扑平凡相到FTI相的拓扑转变，建立Floquet拓扑安德森绝缘体（FTAI）相。最后，基于玻恩近似的有效介质理论进一步证实了数值结果。
2018-12-28 cond-mat.mes-hall
Engineering Plateau Phase Transition in Quantum Anomalous Hall Multilayers
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Soochow University（苏州大学）
研究通过异质层结构调控量子反常霍尔绝缘体的陈数，发现ΔC=1和ΔC=3的平板相变临界指数相近，并构建四层Chalker-Coddington网络模型解释结果，为QAH器件发展提供新思路。
2024-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
