Atomistic modeling of spin and electron dynamics in two-dimensional magnets switched by two-dimensional topological insulators
为了设计快速存储器件，我们需要能够促进快速读写操作的材料组合。我们提出了一种异质结构，包括一个二维（2D）磁铁和一个二维拓扑绝缘体（TI）作为一个可行的选择，用于设计快速存储器件。我们从理论上模拟了二维磁体和二维TI之间的自旋电荷动力学。利用绝热近似，我们结合非平衡格林函数方法的自旋相关的电子输运，和时间量化的蒙特卡罗模拟磁化动力学。我们表明，它是可能的开关的磁畴的铁磁体使用自旋扭矩从自旋极化的边缘状态的二维TI。我们进一步表明，TI和2D磁体之间的切换强烈依赖于界面交换（$J_{\mathrm{int}}$），和一个最佳的界面交换取决于磁铁内的交换相互作用是需要有效的切换。最后，我们比较了实验生长的Cr化合物，并表明具有较高的各向异性的Cr化合物（如$\rm CrI_3$）的结果在较低的开关速度，但更稳定的磁序。
2022-03-30 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Contacts for organic switches with carbon-nanotube leads
分子器件作为未来的电子器件，寻求低电阻率的接触以节省能量。同时，接触应强化定制电子元件的期望特性。在这项工作中，我们把我们的注意力集中在两类有机开关连接到碳纳米管的引线和操作由于光或场诱导质子转移（PT）过程。通过对弹道电导的第一性原理原子模拟，我们寻找了能增强给定分子体系中两个互变异构体之间两个交换I-V特性差异的原子接触。我们强调，接触的低电阻特性不一定与开关特性一致。通常，更高的电流使得更难以区分分子器件的逻辑状态。相反，电阻性接触在互变异构转变处将电流齿轮放大到更大程度。低偏置和高偏置工作状态设定了附加条件，这些条件由不同的触点来满足。在某些情况下，过氧化物接触或直接连接到管比流行的硫接触性能更好。此外，我们发现开关偏置值不是导电分子的固有属性，但它强烈地依赖于所选择的接触。
2015-05-31 cond-mat.mes-hall
Voltage Induced Switching of Nanomagnets in Topological Insulator Magnetoelectric Devices through Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida Interactions
在这封信中，我们展示了开关的纳米磁体通过RKKY相互作用在拓扑绝缘体为基础的磁电器件。开关速度取决于铁磁体的大小。
2016-02-22 cond-mat.mes-hall
Magnetic instability induced by tunnel current in single Co nanoparticles
测量了单个Co纳米颗粒在稀释制冷机温度下的磁滞回线。纳米颗粒通过隧道结与块状Al引线电接触。隧道电流对磁场显示磁滞回线。通过电流降低磁切换场，并且可以通过施加电压脉冲来切换纳米颗粒的磁化，这表明纳米颗粒的磁稳定性被电子输运减弱。大电流可以驱动磁化的额外转变和随机切换。
2012-07-08 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
Suppression of Conductance in a Topological Insulator Nanostep Junction
我们研究了三维拓扑绝缘体表面纳米台阶结中的量子输运。我们计算的散射矩阵形式主义内的整个结的电导，并发现，作为偏置电压的增加，纳米台阶结的电导被抑制了1/3的通用因子相比，一个类似的平面结的电导基于一个单一的表面的拓扑绝缘体。我们还计算和分析了纳米台阶结的Fano因子，并预测Fano因子在1/5处饱和，比泊松过程小五倍。
2012-04-16 cond-mat.mes-hall
Nanomaterials of the topological crystalline insulators, Pb_(1-x)Sn_(x)Te and Pb_(1-x)Sn_(x)Se
拓扑绝缘体（TI）和拓扑晶体绝缘体（TCI）具有奇异的表面性质。采用汽-液-固（VLS）技术，优化生长工艺，获得了高质量的TCIs Pb_（1-x）Sn_xTe和Pb_（1-x）Sn_xSe块体晶体和纳米线。制备了Pb_（1-x）Sn_xTe纳米线，其Sn组分约为0.001 ~ 0.001。x = 0.25，此时报告了从平凡绝缘体到非平凡绝缘体的转变。本文还介绍了Pb_（1-x）Sn_xSe纳米材料的生长结果。通过X射线衍射，显微镜技术和EDX分析的散装晶体和纳米材料的详细表征。
2015-11-20 cond-mat.mes-hall
Majorana fermions in topological insulator nanowires: from single superconducting nanowires to Josephson junctions
研究了具有邻近效应的一维拓扑绝缘体（TI）纳米线中Majorana费米子束缚态的特征。计算了单根TI纳米线的相图和能谱，结果表明，当单根TI纳米线中含有0对、1对和2对Majorana费米子时，纳米线可以处于缠绕数为$W=0, \pm 1$和$\pm 2$的拓扑不变相.它还表明，拓扑绕组数，即，可以从由两个TI纳米线制成的约瑟夫森结装置的输运测量中提取TI纳米线中的马约拉纳费米子对的数目，而可以使用超导量子干涉装置（SQUID）设置提取缠绕数目的符号。
2017-03-04 cond-mat.mes-hall
Helical Luttinger liquid in topological insulator nanowires
推导并分析了强拓扑绝缘体构成的圆柱形纳米线中电子相互作用的有效低能理论。三种不同的方法提供了一个一致的图片的能带结构，其中表面状态内形成的散装间隙对应于一维带索引的总角动量。当半整数磁通量穿过纳米线时，我们发现了一种强关联的螺旋Luttinger液体，它在拓扑上受到了弱无序的保护。我们描述了如何运输实验可以检测到这种状态。
2010-06-23 cond-mat.mes-hall
Potential-tuned magnetic switches and half-metallicity transition in zigzag graphene nanoribbons
Nanjing University（南京大学）；Zhejiang Normal University（浙江师范大学）
结合第一性原理与紧束缚模型，预测在锯齿型石墨烯纳米带中通过施加电势降可诱导稳定的铁磁畴，实现磁开关效应与同磁相内的半金属特性转变，为操控自旋自由度提供了新途径。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall
Spin-momentum locking induced non-local voltage in topological insulator nanowire
拓扑绝缘体中载流子的动量和自旋由于强的自旋轨道耦合而被限制为相互垂直。我们通过磁性隧道结电极注入自旋极化电子，研究了Sb 2 Te 3拓扑绝缘体纳米线的这种独特的自旋动量锁定特性。非局部电压测量表现出相对于垂直于纳米线沟道施加的磁场的对称性，这与缺乏自旋动量锁定的沟道中的非局部测量的对称性显著不同。与传统的非局部自旋阀形成鲜明对比，所有磁性接触到Sb 2 Te 3纳米线的磁矩的同时反转改变了非局部电压。这种不寻常的对称性是Sb 2 Te 3纳米线表面态的自旋-动量锁定的明显特征。
2020-09-18 cond-mat.mes-hall
Kondo-like zero-bias conductance anomaly in a three-dimensional topological insulator nanowire
拓扑纳米线中的零偏异常最近引起了人们的极大关注，因为它们可能是马约拉纳模式的签名。然而，纳米线中的零偏置峰还有许多其他可能的起源，例如，弱局域化、Andreev束缚态或近藤效应。在这里，我们讨论的观察微分电导峰在零偏置电压在非超导电子输运通过三维拓扑绝缘体纳米线。零偏压电导峰显示出对数温度依赖性，并且经常与磁场线性分裂，这两者都是量子点中近藤效应的特征。在这里，我们描述了零偏置峰，并讨论了它们的起源。
2015-10-07 cond-mat.mes-hall
Nanomechanical characterization of quantum interference in a topological insulator nanowire
石墨烯和拓扑绝缘体（TI）中二维无带隙狄拉克费米子的发现引发了对其独特电子性质应用的广泛研究。三维绝缘体中的无隙表面态表明了具有非平凡Z2不变量的物质的独特拓扑相，该不变量可以通过角分辨光电子能谱或磁阻量子振荡来验证。在TI纳米线中，无带隙表面态在电导中表现出Aharonov-Bohm（AB）振荡，这种量子干涉效应伴随着传输中横向一维模式数量的变化。因此，虽然这种纳米线的态密度（DOS）预计会显示这种AB振荡，但这种效应尚未观察到。在这里，我们采用纳米力学测量，揭示AB振荡的拓扑绝缘体的DOS。所研究的TI纳米线是嵌入在电路中的机电谐振器，并且来自DOS振荡的量子电容效应调制电路电容，从而改变弹性常数以产生机械谐振频率偏移。纳米机械谐振器的小的有效电容和高的品质因数促进了从表面态DOS的量子电容效应的检测，因此本技术可以扩展到研究纳米尺度的各种量子材料。
2019-02-08 cond-mat.mes-hall
Controlling the Flow of Spin and Charge in Nanoscopic Topological Insulators
控制拓扑绝缘体中自旋电流和电荷电流的流动是量子计算和自旋电子学应用的关键要求。我们表明，这种控制可以建立在纳米级的二维TI通过打破其时间反演对称性，通过磁缺陷。这允许创建几乎完全自旋极化的电荷电流，和高度可调自旋二极管的设计。类似的效果也可以实现中尺度的混合结构，其中TI接口与铁或反铁磁体。
2015-09-28 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional Transport Induced Linear Magneto-Resistance in Topological Insulator Bi$_2$Se$_3$ Nanoribbons
本文报道了在垂直磁场作用下，Bi2Se3纳米带的线性磁电阻效应。通过角度依赖性磁输运实验，我们表明，这种线性MR是纯粹由于二维（2D）的运输，与最近发现的线性MR从2D拓扑表面状态散装Bi2Te3，和线性MR的其他无带隙半导体和石墨烯。我们进一步表明，Bi2Se3纳米带的线性MR持续到室温，强调了利用拓扑绝缘体纳米材料的室温磁电子应用的潜力。
2011-08-02 cond-mat.mes-hall
Manipulating quantum channels in weak topological insulator nanoarchitectures
在$strong$拓扑绝缘体中，受保护的表面状态总是明显的，而在$weak$拓扑绝缘体（WTI）中，相应的金属表面状态是明显的或隐藏的，这取决于表面的取向。人们可以在WTI的表面设计一个纳米台阶，这样一个受保护的螺旋通道就沿着它出现了。在一个更普通的WTI纳米结构中，多组这样的准一维通道出现并相互耦合。我们研究了与这种准一维表面模式对磁通量穿透系统中存在的障碍，并找到一个非平凡的，连接的频谱流作为一个明确的签名，表明免疫力的表面模式的障碍的电子光谱的响应。我们建议，WTI纳米架构是一个很有前途的平台，实现拓扑保护的纳米电路免疫紊乱。
2015-10-19 cond-mat.mes-hall
Elastocapillarity-driven 2D nano-switches enable zeptoliter-scale liquid encapsulation
本研究提出一种由弹性毛细驱动的可编程二维纳米流体开关，建立理论框架预测其可逆性相图，并合理设计出可封装仄升体积液体的纳米胶囊，可用于集成纳米流体电路及纳米受限化学研究。
2024-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Photocurrent measurements in topological insulator $\text{Bi}_2\text{Se}_3$ nanowires
圆光电流是自旋光电子学中一种很有前途的新方法。迄今为止，这种电流仅在拓扑绝缘体薄片或延伸膜中感应。目前尚不清楚它们是否可以在纳米器件中产生。在本文中，我们证明了在$\text{Bi}_2\text{Se}_3$纳米线的圆形光电流的产生。每个纳米线显示拓扑表面状态。在这里，我们通过驱动光波产生并区分不同的光电流贡献。我们通过控制激光的偏振态，将环形光电流从热塞贝克效应中分离出来。结果表明，纳米线中存在自旋极化的表面狄拉克电子流，这是由自旋动量锁定和自旋轨道效应引起的。在这封信中描述的第二个光电流贡献是由热塞贝克效应引起的。通过扫描光电流，它可以在空间上被解析;在反转沿纳米线的梯度方向时，光电流改变其符号，并且靠近金触点，不同光电流贡献的幅度受到接近触点的影响。在纳米线的中心，金接触/拓扑绝缘体堆叠的影响消失，自旋极化电流沿纳米线保持恒定。这为在拓扑绝缘体纳米线和纳米自旋轨道电子学的混合结构中产生全光自旋电流开辟了新的途径。
2020-05-07 cond-mat.mes-hall
Controlled MOCVD growth of Bi2Se3 topological insulator nanoribbons
拓扑绝缘体是一类支持拓扑保护电子表面态的新材料。表面态在低耗散电子器件中的潜在应用促使人们努力创造具有大的表面体积比和高度控制的化学计量的纳米尺度样品。在Bi 2Se 3中的Se空位引起体导电，这掩盖了表面态的输运性质。因此，我们开发了一种新的路线，用于合成拓扑绝缘体纳米结构，使用金属有机化学气相沉积（MOCVD）。MOCVD允许在生长期间控制Se/Bi通量比。与合理的增长的目的，我们改变的Se/Bi流量比，生长时间，和衬底温度，并观察形态的变化，这表明在其中nanoriginates形成是有限的Bi前体质量流的生长制度。Bi 2Se 3纳米结构的MOCVD生长通过不同的生长机制发生，该生长机制由纳米线基部的金纳米颗粒成核。通过调节反应条件，我们得到了长达10微米的单晶带或薄的微米级片晶。
2012-06-14 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric current in topological insulator nanowires with impurities
在本文中，我们考虑在零电压偏置下，通过保持纳米线上的温度差产生的充电电流。对于拓扑绝缘体纳米线，在垂直磁场中，随着一端温度的升高，电流可以改变符号。在这里，我们研究如何这种热电电流的符号反转取决于磁场和杂质如何影响的热电电流的大小。我们认为标量和磁性杂质，并表明它们对电流的影响是非常相似的，虽然磁性杂质似乎是更有效地减少效果。对于中等杂质浓度，符号反转持续存在。
2018-04-15 cond-mat.mes-hall
Majorana qubits in topological insulator nanoribbon architecture
我们描述了实现拓扑马约拉纳量子比特的设计，在邻近的拓扑绝缘体纳米带由一个均匀的轴向磁场刺穿。该平台有望实现特别强大的马约拉纳束缚态，具有易于操纵的状态间耦合。我们提出了用于初始化，操纵和读出Majorana盒量子位的原理验证实验，这些量子位定义在由充电效应主导的浮动设备中。我们认为，该平台提供的设计优势，使其特别适合扩展到量子位网络结构实现马约拉纳表面码。
2017-03-31 cond-mat.mes-hall
Anatomy of nanomagnetic switching at a 3D Topological Insulator PN junction
在狄拉克锥系统内设计的pn结用作基于克莱因隧穿的门可调谐角滤波器。对于具有显著带隙的3D拓扑绝缘体，由于自旋-动量锁定和动量过滤的双重效应，这样的过滤器可以产生电荷到自旋的转换。我们分析了如何在平面拓扑绝缘体PN结（TIPNJ）过滤自旋与纳米磁体相互作用，并认为，本征电荷到自旋转换不转化为外部增益，如果纳米磁体也作为源极接触。无论纳米磁体的位置如何，在TIPNJ上产生的自旋扭矩都受到表面电流密度的限制，而表面电流密度又受到体带隙的限制。{使用量子动力学模型，我们计算了空间变化的自旋势，并量化了电流与外加偏压的局部化}。此外，与一个软纳米磁体的磁动力学模拟，我们表明，PN结可以提供一个关键的纳米磁体的开关概率的栅极可调谐性，在概率神经形态计算的潜在应用。
2021-11-19 cond-mat.mes-hall
Effective Hamiltonian for surface states of topological insulator nanotubes
在这项工作中，我们推导出一个有效的哈密顿量的表面态的空心拓扑绝缘体（TI）纳米管的有限宽度的墙壁。与固体TI圆柱体不同，TI纳米管具有内表面和外表面，在其上，位于每个表面处的状态耦合在一起。沿着纳米管的圆周的曲率导致载流子经历的自旋轨道相互作用场的空间变化以及纳米管的内表面和外表面之间的不对称性。这两个特征导致在相同厚度的平坦TI薄膜的有效哈密顿量中不存在TI纳米管的有效哈密顿量。我们计算的\ce{Bi2Se3}纳米管的内，外半径的函数的参数的数值，并表明，不同的相对大小的参数之间的结果在定性上不同的行为的本征态的不同尺寸的管。
2016-07-26 cond-mat.mes-hall
Topological Insulator Nanowires and Nanoribbons
最近的理论计算和光电子能谱测量表明，Bi 2Se 3是一种三维拓扑绝缘体，具有非简并自旋的导电表面态，在无耗散电子学和自旋电子学中有着广泛的应用.纳米拓扑绝缘体材料具有大的表面积体积比，可以表现出导电的表面态，是一种很有希望的器件候选材料。在这里，我们报告的高品质的单晶Bi 2Se 3纳米材料的合成和表征具有各种形态。Bi 2Se 3纳米线和纳米带的合成采用Au催化的气-液-固（VLS）机理。通过沿着线的轴向方向堆叠纳米片来形成表现出粗糙表面的纳米线。纳米带沿[11-20]方向生长，具有矩形横截面，并具有多种形貌，包括准一维，片状，锯齿形和锯齿形。扫描隧道显微镜（STM）研究纳米带显示原子级光滑的表面，约1 nm的台阶边缘，表明单一的Se-Bi-Se-Bi-Se五层。STM测量揭示了一个蜂窝状的原子晶格，这表明STM针尖不仅耦合到顶部的Se原子层，而且耦合到下面的Bi原子层，这开辟了研究不同原子轨道对拓扑表面态的贡献的可能性。一个单一的nanoriginal设备（四端电阻和霍尔电阻）的运输测量显示出很大的希望nanoribbons作为候选人研究拓扑表面状态。
2009-12-27 cond-mat.mes-hall
Jackiw-Rebbi zero modes in non-uniform topological insulator nanowire
我们从理论上研究了非均匀拓扑绝缘体纳米线中Jackiw-Rebbi零模的出现及其电导特征。我们将非均匀纳米线建模为两个不同半径的圆柱形纳米线之间的结。在线长远大于其半径的极限下，由于径向约束，纳米线的表面态分裂成沿圆柱轴传播的一维Dirac模。在这些狄拉克模式中的每一个中的质量间隙的符号由对应于电子围绕圆柱轴的旋转运动的角动量量子数决定。通过圆柱形纳米线施加外部磁通量使我们能够将整个结的质量间隙从正值调整到负值。由于这种由外磁场控制的磁通可调带反转，可以使Jackiw-Rebbi零模在结处出现或消失。我们计算了拓扑绝缘体纳米线结的微分电导，并表明在Jackiw-Rebbi模式存在下，在零能量（零偏压）处出现了量子化电导峰。
2019-08-19 cond-mat.mes-hall
Multiple Avalanches Across the Metal-Insulator Transition of Vanadium Oxide Nano-scaled Junctions
纳米级$VO_2$器件的金属绝缘体转变与通常报道的平滑传输曲线截然不同。温度驱动的转变发生在一系列的电阻跳跃幅度超过20年，表明过渡是由雪崩引起的。我们发现的跳跃幅度的幂律分布，表现出固有的属性的$VO_2$膜。我们报告了一个令人惊讶的跳跃幅度和设备尺寸之间的关系。渗流模型捕捉一般的传输行为，但不能解释统计行为。
2008-03-19 cond-mat.mes-hall
Diminished Short Channel Effects in Nanoscale Double-Gate Silicon-On-Insulator Metal-Oxide- Semiconductor Field-Effect-Transistors due to Induced Back-Gate Step Potential
在这封信中，我们讨论了如何在亚100 nm沟道范围内的短沟道行为，可以通过诱导在非对称双栅（DG）绝缘体上硅（SOI）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的背栅阶跃表面电位分布，其中前栅由两种具有不同功函数的材料组成。
2010-08-18 cond-mat.mes-hall
Electronic confinement of surface states in a topological insulator nanowire
我们分析了拓扑绝缘体纳米线模型中电子表面态的限制。自旋动量锁定在表面状态减少了不必要的反向散射的存在下，非磁性的障碍，并被称为抵消本地化的某些值的磁通量线程线。我们表明，有意的背散射可以诱导在纳米线收缩的存在下的一系列条件。我们提出了一个几何纳米线，涉及两个收缩，并表明这些地区形成有效的障碍，允许形成一个量子点。我们分析了零温度非相互作用的电子输运通过设备使用的Landauer-Büttiker方法，并显示如何外部施加的磁通量平行的纳米线和静电门可以用来控制的量子点的光谱和电子输运通过表面状态的模型设备。
2022-06-28 cond-mat.mes-hall
Topological superconductivity in nanowires proximate to a diffusive superconductor-magnetic insulator bilayer
我们研究半导体纳米线耦合到一个双层的无序超导体和磁性绝缘体，最近的实验报告可能的马约拉纳零模式签名在相关架构的动机。具体来说，我们追求一个准经典Usadel方程的方法，对待超导性的双层自洽存在的自旋轨道散射，磁杂质散射，和塞曼分裂诱导的磁性绝缘体和一个补充的应用领域。在这个框架内，我们探讨工程拓扑超导性的纳米线接近双层的前景。我们发现，磁绝缘体诱导的塞曼分裂，通过超导体单独介导，不能诱导拓扑相，因为超导性的破坏（即，Clogston极限）抢占了所需的制度，其中纳米线的塞曼能量超过了诱导的配对强度。然而，这种塞曼分裂确实降低了获得拓扑相变所需的临界施加场，其中与磁性绝缘体的磁化反向平行的场具有最佳效果。最后，我们表明，磁性杂质散射降低了拓扑相位，和自旋轨道散射，如果存在于超导体中，推的Clogston限制到更高的领域，但同时增加了临界外加场强。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall
Quantum electrical transport properties of topological insulator Bi2Te3 nanowires
在磁输运研究中，我们研究了拓扑绝缘体Bi 2 Te 3纳米线表面电子的量子输运性质。尽管纳米线是通过使用相对粗糙的电化学沉积方法合成的，但由于高度相干的表面电子通道，观察到0和pi相的清晰Aharonov-Bohm振荡。振荡幅度与温度呈指数关系，表明相位相干长度L_phi与温度成反比，与准弹道系统一样。此外，一个弱的反本地化分析的表面通道，通过使用一维本地化理论，使成功提取的表面贡献的磁导数据，提供了支持的温度依赖性的L_phi。
2015-10-31 cond-mat.mes-hall
Ultra-thin Topological Insulator Bi2Se3 Nanoribbons Exfoliated by Atomic Force Microscopy
超薄拓扑绝缘体纳米结构是一种具有顶面态和底面态耦合的结构，具有重要的理论意义和实用价值。由于相邻的五重层（QL）之间的弱范德华相互作用，层状硒化铋（Bi 2Se 3），具有大的体隙的单Dirac锥拓扑绝缘体，可以剥离到几个QL。在本文中，我们报告的第一个控制的机械剥离的Bi 2Se 3纳米带（> 50量子点）的原子力显微镜（AFM）尖下降到一个单一的量子点。利用微波阻抗显微镜测量了这种超薄纳米带的局部电导率，发现1~2个量子点和4~5个量子点的薄层电阻有很大的差别。在剥离的（\leq 5 QLs）Bi 2Se 3器件上进行的传输测量显示电阻的非金属温度依赖性，与在厚（> 50 QLs）带中看到的金属行为形成鲜明对比。这些AFM剥离的薄纳米带提供了有趣的候选人研究从量子自旋霍尔表面的边缘状态的过渡。
2010-07-08 cond-mat.mes-hall
Density inhomogeneity driven percolation metal-insulator transition and dimensional crossover in graphene nanoribbons
在石墨烯纳米带中的传输与能隙的频谱被认为是在存在的随机带电杂质中心。在低载流子密度下，我们预测并确定该系统表现出密度不均匀性驱动的二维金属-绝缘体转变，这是在渗流普适类。对于非常窄的石墨烯纳米带（宽度小于无序诱导的长度尺度），我们预测，应该有一个维度交叉的1D渗流普适性类与可观察到的签名在运输间隙。此外，在高载流子密度下，应该存在到玻尔兹曼输运状态的交叉。测得的电导率指数和临界密度与这种渗流过渡的情况是一致的。
2008-07-23 cond-mat.mes-hall
Magnetoconductance, Quantum Hall Effect, and Coulomb Blockade in Topological Insulator Nanocones
通过圆柱形拓扑绝缘体（TI）纳米线的磁输运是由量子限制和几何（Aharonov-Bohm和Berry）相之间的相互作用。在这里，我们认为，更广泛的类TI纳米线具有不同的半径-其中一个均匀的同轴磁场诱导一个不同的Aharonov-Bohm通量，产生一个非平凡的质量一样的潜力沿线-是通过研究其最简单的成员，一个TI nanocone。这种纳米锥允许观察有趣的介观传输现象：虽然在垂直磁场的电导是量子化的，由于高阶拓扑铰链状态，它显示了共振传输通过狄拉克朗道能级在同轴磁场。此外，它可以作为一个量子磁瓶，限制表面狄拉克电子，并导致一个主要的相互作用为主的库仑阻塞型制度。我们数值计算表明，上述效果发生的实验可访问的系统大小和磁场的值，这表明TI nanocone结可以作为狄拉克电子光学设置的积木。
2020-03-31 cond-mat.mes-hall
Magnetic field-tuned superconductor/insulator transition in TiN nanostrips
我们测量了不同宽度的TiN纳米带的电输运性质。在零磁场下，温度相关电阻R（T）在朝向低温的有限电阻处饱和，这是由窄条中的量子相位滑移引起的。我们发现这种窄条的I-V特性与小约瑟夫森结的I-V特性相当。施加横向磁场驱动器件进入可重入绝缘相，其I-V特性与超导状态下的I-V特性相同。结果表明，我们的临界无序超导纳米带的行为像小的自组织随机约瑟夫森网络。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall
Ambipolar Surface Conduction in Ternary Topological Insulator Bi_2(Te_{1-x}Se_x)_3 Nanoribbons
我们报告了化学合成的Bi 2（Te 1-xSex）3纳米带的组成和栅极电压诱导的输运性质的调谐。研究发现，当x大于~ 10%时，Se浓度的增加有效地抑制了Bi_2（Te_（1-x）Sex）_3纳米带的体载流子输运，并诱导了半导化行为.在x ~ 20%的Bi 2（Te 1-xSex）3纳米带中，栅极电压使得厚度约为100 nm或大于100 nm的样品中的电阻（或电导）的双极调制成为可能，这表明无带隙表面态对输运的贡献显著增强。
2013-03-15 cond-mat.mes-hall
Magnetic field induced metal-insulator transition in a Kagome Nanoribbon
在本工作中，我们研究了在垂直磁场存在下，电子通过有限宽度的可果美晶格纳米管的双电子输运。我们采用一个简单的紧束缚（T-B）哈密顿量来描述系统，并通过使用格林函数技术的Landauer-Büttiker形式的框架内获得的传输特性。在给出了可果美纳米晶体在磁场作用下的能量色散关系的解析描述后，我们数值研究了透射谱、态密度和电流-电压特性。结果表明，对于一个特定值的费米能量的可果美网络可以表现出一个磁场诱导的金属-绝缘体的转变，这是该通信的中心调查。我们的分析对低维开关器件的设计具有一定的启发意义。
2011-06-28 cond-mat.mes-hall
Surface dominated transport in single crystalline nanoflake devices of topological insulator Bi1.5Sb0.5Te1.8Se1.2
我们报道了拓扑绝缘体Bi 1.5 Sb 0.5 Te 1.8 Se 1.2单晶纳米片器件中表面主导输运的实验证据。电阻率测量显示纳米片器件和大块单晶之间的显著差异。基于双通道模型的电阻率和霍尔分析表明，在200 nm厚的BSTS纳米片器件中可以实现~99%的表面输运贡献。使用具有SiO2作为介电层的标准底栅，在用100 - 200 nm厚的薄片制造的器件中观察到明显的双极电场效应。此外，具有596 nm的厚度的纳米片装置的角度依赖性磁阻被拟合到所施加的磁场的垂直分量的通用曲线。通过二维弱反定域拟合得到的相位相干长度值进一步证实了表面主导输运。我们的结果为基于拓扑螺旋表面态的新型电子和自旋电子器件的实现开辟了一条道路。
2013-03-17 cond-mat.mes-hall
Bulk-Free Topological Insulator Bi2Se3 nanoribbons with Magnetotransport Signatures of Dirac Surface States
拓扑绝缘体（TI）的许多应用以及新现象需要具有减小的尺寸的器件。虽然已经取得了很大的进展，实现薄膜的TI具有低的体载流子密度，纳米结构还没有报道具有类似的性能，尽管事实上，尺寸限制应有助于减少贡献的体载流子。在这里，我们证明了Bi2Se3纳米带，生长通过一个简单的无催化剂的物理气相沉积，具有固有的低体载流子密度，并可以进一步通过尺寸限制散装自由，从而揭示了高流动性的拓扑表面状态。磁输运和霍尔电导测量，在单一的纳米带，表明，在厚度低于30 nm的体输运被完全抑制，这是支持自洽的带弯曲计算。结果突出了材料生长和几何约束的重要性，以适当地利用拓扑表面状态的独特性质。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall
Phase-coherent loops in selectively-grown topological insulator nanoribbons
普遍的电导涨落和弱的反定域效应是由电子干涉引起的缺陷结构特异性的磁电导指纹。实验证据表明，在本拓扑绝缘体（Bi $_{0.57}$ Sb $_{0.43}$）$_2$ Te $_3$纳米带的电导波动是由明确的和尖锐的解决相位相干环。从不同磁场倾斜角的测量中，我们推断出这些环优先平行于拓扑绝缘体材料的五重层取向。从普遍电导涨落的理论分析和从低温下测量的弱反定域中提取电子的相位相干长度$l_ϕ$，发现前者较大。讨论了这种偏差的可能原因。
2019-07-23 cond-mat.mes-hall
Fabry-Pérot interferometry with gate-tunable 3D topological insulator nanowires
三维拓扑绝缘体（3D TI）纳米线表现出各种有趣的磁输运性质，这些性质可以归因于它们的自旋动量锁定表面态，如准弹道输运和Aharonov-Bohm振荡。在这里，我们专注于3D TI纳米线的输运特性与门控部分，形成一个电子法布里-珀罗（FP）干涉仪，可以调整作为一个表面态过滤器或能量障碍。通过调整线的选通部分的载流子密度和长度，可以控制干涉图案，并且纳米线可以对于某些拓扑表面状态输入模式变得完全透明，同时完全过滤掉其他模式。我们还考虑了FP干扰与外部磁场的相互作用，利用该磁场可以诱导Klein隧穿，以及门控部分的横向不对称性，例如，由于顶部栅结构，其显示与Rashba纳米线的有趣类比。由于其丰富的电导现象，我们提出了一个3D TI纳米线与门控部分作为一个理想的设置为一个详细的输运为基础的表征3D TI纳米线的表面状态附近的狄拉克点，这可能是有用的实现3D TI纳米线为基础的拓扑超导性和马约拉纳束缚态。
2021-09-05 cond-mat.mes-hall
Hybrid spin Hall nano-oscillators based on ferromagnetic metal/ferrimagnetic insulator heterostructures
自旋霍尔纳米振荡器（SHNO）是一种很有前途的自旋电子器件，可以在纳米尺度器件中实现电流控制的GHz频率信号，用于神经形态计算和创建Ising系统。然而，传统的SHNO（基于过渡金属的器件）具有高自振荡阈值电流以及低品质因数和输出功率。在这里，我们展示了一种新型的混合SHNO的基础上坡莫合金（Py）铁磁金属纳米线和低阻尼铁磁绝缘体，在外延锂铝铁氧体（LAFO）薄膜的形式。这种SHNO的优越特性与更大的自旋旋进角和体积的激发有关。我们进一步发现，亚铁磁绝缘体的存在下，增强了自旋波边缘模式的自振荡幅度，与我们的微磁模型一致。这种混合SHNO扩展了自旋电子学的应用，包括为神经形态计算和推进磁振子提供耦合多个SHNO的新方法。
2023-03-19 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Edge States in Topological Insulator Nanoribbons
我们提出了一个微观理论的手征一维电子气系统的侧壁上的磁性掺杂的Bi $_2$ Se $_3$ -家庭拓扑绝缘体纳米带的量子反常霍尔效应（QAHE）制度。我们的理论是基于一个简单的连续模型的侧壁状态，其参数提取详细的带状和薄膜几何紧束缚模型计算。与半导体量子阱中的量子霍尔效应的常见情况相反，微观手性通道的数量简单而系统地取决于带的厚度和表面态间隙内费米能级的位置。我们用我们的理论来解释最近的运输实验，表现出非零的纵向电阻的样品准确量化霍尔电导。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall
Universal phase dynamics in VO2 switches revealed by ultrafast operando diffraction
表现出绝缘体-金属转变的强相关材料是寻找新计算平台的关键候选者。了解电驱动绝缘体-金属转变的途径和时间尺度对于揭示器件操作的基本限制至关重要。使用频闪电子衍射，我们进行同步的时间分辨测量的原子运动和电子输运在操作二氧化钒开关。我们发现了一个电触发的，isostructural状态，形成短暂的微秒时间尺度上，稳定的局部异质性和平衡相之间的界面相互作用。这种亚稳相具有惊人的相似性，在皮秒内的光激发下形成的，这表明一个通用的转换途径跨越八个数量级的时间尺度。我们的研究结果为揭示相关材料中的非平衡相和亚稳相建立了一条新的途径，并为纳米电子学中的新型动力学行为开辟了道路。
2021-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport properties of topological insulator films and low dimensional superconductors
本文综述了近年来拓扑绝缘体和超导纳米线及超导薄膜的研究进展。本文报道了用输运测量方法在TI薄膜中发现的电子-电子相互作用（EEI）、弱反局域化（WAL）和各向异性磁电阻（AMR）效应。然后，介绍了超导薄膜、桥和纳米线的输运性质以及非超导纳米线中的邻近效应。最后，TI和超导体（SC）之间的相互作用进行了讨论。
2013-10-28 cond-mat.mes-hall
Disorder effects of vacancies on the electronic transport properties of realistic topological insulators nanoribbons: the case of bismuthene
拓扑材料对无序和缺陷的鲁棒性是假定的，但尚未在现实系统中明确证明。在这项工作中，我们使用国家的最先进的密度泛函理论和递归非平衡格林函数的方法来研究长纳米带的电子输运的无序的影响，高达157 nm，作为空位浓度的函数。在窄纳米带中，即使对于小的空位浓度，类似缺陷的局部化状态也会引起边缘状态之间的杂交，从而消除拓扑保护并使反向散射事件成为可能。我们发现，拓扑保护是更强大的宽纳米带，但令人惊讶的是，它打破了在中度结构紊乱。我们的研究有助于建立一些有前途的候选人自旋电子应用有缺陷的铋纳米带的界限。
2021-01-20 cond-mat.mes-hall
Dimensional crossover of transport characteristics in topological insulator nanofilms
我们展示了二维（2D）拓扑绝缘体如何通过堆叠演化为具有不同拓扑指数的强或弱拓扑绝缘体，提出了一个新的猜想，超越了从量子自旋霍尔到弱拓扑绝缘体的交叉的直观画面。研究不同边界条件下的电导，我们证明了存在两种传导制度，其中传导发生通过表面或边缘传导通道。我们表明，这两个传导制度是互补和排他性的。电导图中的存在和不存在的障碍，连同二维$\mathbb{Z}_2$指数地图，描述的二维到三维极限的电导的尺寸交叉。堆叠层是反转能隙的有效方法，是控制自旋轨道耦合强度的替代方法。新兴的量子自旋霍尔绝缘体相并不局限于奇数层的情况。
2015-12-10 cond-mat.mes-hall
Resolving the Dirac Cone on the Surface of Bi2Te3 Topological Insulator Nanowires by Field-Effect Measurements
我们验证了线性色散关系，并通过场效应和磁阻测量相结合，我们明确地证明了纳米线表面态的拓扑绝缘体性质的一个单一的Bi2Te3纳米线的表面上解决狄拉克锥。此外，我们表明，实验确定的载流子浓度，迁移率和表面态的回旋质量与相对论模型非常吻合。我们的方法提供了一种简便的方法来识别拓扑绝缘体，太小的角度分辨光电发射光谱。
2014-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional helical transport in topological insulator nanowire interferometers
三维（3D）拓扑绝缘体的发现为产生由螺旋表面电子组成的不寻常相和粒子打开了一扇大门，提出了使用不寻常自旋性质的新应用。螺旋电子输运的证明是拓扑绝缘体物理和器件应用的关键一步。拓扑绝缘体纳米线的自旋织构表面电子在封闭的磁通量作用下形成一维能带，为实现自旋-动量锁定性质的量子输运提供了独特的纳米尺度平台。在这里，我们报告了一个拓扑保护的一维模式的表面电子在拓扑绝缘体纳米线存在于只有两个值的半磁量子通量（$\pm$ h/2 e）由于自旋贝瑞相（$π$）的观察。螺旋一维模式对无序是鲁棒的，但对垂直磁场破坏时间反演对称性是脆弱的。这一结果证明了一个设备具有强大的和容易访问的1D螺旋电子状态从3D拓扑绝缘体，一个独特的纳米电子系统，研究拓扑现象。
2014-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity and Superconductor-Insulator Transition in Single Crystal Sb2Te3 Nanoflakes
本文报道了厚度为7 ~ 50 nm的拓扑绝缘体单晶$Sb2Te3$纳米片的输运性质。电阻的急剧下降出现在聚$Sb2Te3$纳米片中的$3K$附近，在纳米片中观察到了二维无序超导体系的磁场诱导超导体绝缘体转变.结果表明，一定的最佳无序度的存在是出现超导性的必要条件.磁致超导体的温度依赖性与超导体的温度依赖性有关.在低场下，当$B < BC$ .
2016-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Towards searching for Majorana fermions in topological insulator nanowires
发展一种门可调、可扩展、拓扑可保护的超电流量子比特并将其集成到量子线路中对于量子信息技术和拓扑现象领域的应用至关重要。在这里，我们建议，纳米混合超导晶体管，超导量子类似物的晶体管，由拓扑绝缘体纳米线将是一个有前途的平台，前所未有的控制超电流的大小和电流相位关系，通过施加电压的栅极电极。我们相信，我们的实验设计将有助于探测拓扑绝缘体纳米线中的Majorana态，并建立拓扑超流量子比特的固态平台。
2019-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
On the Role of Out-of-Equilibrium Phonons in Gated Superconducting Switches
最近的实验表明，通过施加适度的栅极电压来调节金属纳米线中的超导性是可能的。这种效应是由于超导体表面的电场还是高能电子的小电流引起的，这在很大程度上存在争议。我们通过研究样品几何形状中的超导性抑制来阐明这一问题，其中电场和电子电流的作用可以清楚地分开。我们的研究结果表明，抑制超导性并不取决于在纳米线表面的电场的存在或不存在，但需要一个高能量的电子流。当电子被注入到纳米线中时，抑制是最有效的，但是当电子在距纳米线的距离为$d$（$d$超过$1~\mathrm{μm}$）的两个远程电极之间通过时，也获得类似的结果。在后一种情况下，高能电子衰变成声子，声子通过衬底传播，并通过产生准粒子来影响纳米线中的超导性。我们发现，这个过程涉及到一个非热声子分布，由于焦耳加热附近的纳米线或增加浴温度的超导性的损失有显着的差异。
2021-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological Crystalline Insulator Nanostructures
拓扑晶体绝缘体是表面态受晶体对称性而非时间反演对称性保护的拓扑绝缘体。与第一代三维拓扑绝缘体如Bi 2Se 3和Bi 2 Te 3类似，拓扑晶体绝缘体也具有具有奇异电子性质的表面态，如自旋-动量锁定和狄拉克色散。迄今为止实验验证的拓扑晶体绝缘体是SnTe、Pb 1-xSnxSe和Pb 1-xSnxTe。由于拓扑保护来自晶体对称性，因此磁性杂质或面内磁场不会在拓扑晶体绝缘体中的表面态中打开能隙。此外，因为它们是立方结构而不是层状结构，所以分支结构或与其他材料的强耦合以获得大的邻近效应是可能的，这对于层状Bi 2Se 3和Bi 2 Te 3是困难的。因此，可以追求在三维拓扑绝缘体中无法实现的附加基本现象。在这篇综述中，拓扑晶体绝缘体SnTe纳米结构将被讨论。为了比较，将覆盖基于SnTe薄膜的实验结果。拓扑晶体绝缘体的表面态性质将简要讨论。
2014-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanomechanical topological insulators with an auxiliary orbital degree of freedom
离散的自由度，如自旋和轨道，可以提供有趣的策略来操纵电子，光子和声子。由于具有自旋自由度，拓扑绝缘体在凝聚态物理、光学、声学和力学等领域引起了人们极大的兴趣。然而，轨道作为晶体的另一个基本属性，在拓扑绝缘体中却很少被研究。在这里，我们发明了一种新型的拓扑绝缘体，在纳米机械平台上具有辅助轨道自由度。我们在实验上实现了纳米机械拓扑绝缘体，其中轨道可以任意操纵的晶体。利用这一独特的功能，我们证明了不同的拓扑边缘状态之间的绝热过渡，这是一个重要的功能，复杂的系统，涉及不同的拓扑边缘通道。在一维边缘态的基础上，我们进一步构造了零维Dirac涡旋态。我们的研究结果揭示了前所未有的策略，操纵拓扑相变和研究拓扑相的物质在一个集成的平台上。
2020-06-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ultra-low carrier concentration and surface dominant transport in Sb-doped Bi2Se3 topological insulator nanoribbons
拓扑绝缘体是一种新的物质状态，它具有跨越体带隙的无带隙自旋锁定表面态，这为从新型电子学到能量转换创造了新的机会。然而，大浓度的体剩余载流子一直是通过电子输运测量揭示拓扑表面态性质的主要挑战。在这里，我们报告的Sb掺杂Bi 2Se 3纳米带具有非常低的体电子浓度的表面态占主导地位的运输。在由ZnO层保护的厚度小于10 nm的纳米带中，我们证明了在狄拉克点附近完全控制其顶部和底部表面，实现了三维（3D）拓扑绝缘体中报道的最低载流子浓度2 × 10^11/cm 2。Sb掺杂Bi 2Se 3纳米结构为拓扑绝缘体的基础物理研究以及未来的应用提供了一个有吸引力的材料平台。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
