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
Tuning Chern Number in Quantum Anomalous Hall Insulators
量子反常霍尔（QAH）态是一种二维拓扑绝缘态，其量子化霍尔电阻为h/Ce 2，在零磁场下纵向电阻为零，其中C被称为陈数。QAH效应已经在磁性拓扑绝缘体和魔角扭曲双层石墨烯中实现。尽管进行了大量的实验研究，但零磁场QAH效应迄今为止仅在C = 1时实现。本文采用分子束外延技术制备了磁性TI多层膜，并实现了QAH效应，其Chern数C可达5。这些QAH绝缘体的陈数是通过改变磁性掺杂浓度或多层样品中的内部磁性TI层的厚度来调谐的。一个理论模型来理解我们的实验观察，并建立相图QAH绝缘体与可调陈数。实现具有高可调陈数的QAH绝缘体有利于无耗散手性边缘电流在节能电子器件中的潜在应用，并为开发多通道量子计算和更高容量的手性电路互连提供了机会。
2020-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic-field-induced robust zero Hall plateau state in MnBi$_2$Te$_4$ Chern insulator
本征反铁磁拓扑绝缘体MnBi 2 Te 4为探索奇异拓扑量子现象提供了一个理想的平台。近年来，在低磁场区，少层MnBi_2Te_4器件中实现了Chern绝缘体相和轴子绝缘体相。然而，MnBi_2 Te_4在强磁场中的命运还没有在实验中探索过。在这项工作中，我们报告的剥离MnBi 2 Te 4薄片在脉冲磁场高达61.5 T的输运研究。在高场极限下，Chern数C = -1的Chern绝缘体相演化为鲁棒的零霍尔电阻平台态。非局域输运测量和理论计算表明，在强磁场中，零霍尔平台态的电荷输运是由朗道能级和大塞曼效应共同作用产生的两个反向传播的边缘态进行的.我们的结果表明，复杂的相互作用之间的内在磁秩序，外部磁场，和非平凡的能带拓扑结构MnBi 2 Te 4。
2021-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stacking-induced type-II quantum spin Hall insulators with high spin Chern number in unconventional magnetism
Renmin University of China（中国人民大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究通过晶格模型计算发现堆叠II型量子自旋霍尔绝缘体可得到高自旋陈数的非平庸量子自旋霍尔绝缘体，结合第一性原理计算证实双层Nb$_2$SeTeO为符合该特性的体系，为实现高量化自旋霍尔电导率提供了途径。
2026-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable High Spin Chern-Number Insulator Phases in Strained Sb Monolayer
本研究发现半金属性 Sb 单层具有自旋陈数为 2 的 HSCI 能带拓扑，并证明适度晶格应变可使其在绝缘态与半金属态间转变、实现 0 至 3 的可调自旋陈数。
2024-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chern Insulator in magnetic-doped two-dimensional semiconductors
University of Maine（缅因大学）
通过强自旋轨道耦合诱导非平凡能带，实现非零陈数，验证了掺杂态在价带边诱导能带翻转，为量子反常霍尔效应提供了新平台。
2026-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-order topological insulators from high-dimensional Chern insulators
拓扑绝缘体是一种新的物质状态，它们有一个共同的功能：：它们的光谱带与非局部整数值指数相关，通常通过量子化的体现象和鲁棒的边界效应来表现。在这项工作中，我们证明了使用降维，高阶拓扑绝缘体的后代从一个手性半金属在更高的维度。具体来说，我们分析了祖先四维陈省身绝缘体的限制，它成为手征和二维二阶拓扑绝缘体的关系。相应地，量子化的电荷积累在角落的2D后代获得和相关的拓扑指数-第一和第二陈数-的祖先模型。我们的方法提供了高阶拓扑绝缘体和拓扑泵的边界状态之间的连接-后者是高维陈省身绝缘体的动态实现。
2019-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Orbital magnetization in crystalline solids: Multi-band insulators, Chern insulators, and metals
我们导出了正常周期绝缘体中轨道磁化的多带公式（即，其中陈氏不变量，或在2d中陈氏数，消失）。在最近发展单带形式化[T. Thonhauser，D. Ceresoli，D. Vanderbilt和R. Resta，Phys. Rev. { \bf 95}，137205（2005）]，我们在Wannier表示中工作，发现磁化由两个贡献组成，一个明显的贡献与内部的块状Wannier函数的内循环有关，另一个意外的贡献来自表面附近Wannier函数携带的净电流。与单带情况不同，其中这些贡献中的每一个分别是规范不变的，在多带公式中，只有两项的\emph{sum}是规范不变的。我们的轨道磁化强度的最终表达式可以重写为布洛赫函数的体属性，使其易于在现代代码包中实现。的倒数空间表达式进行评估的2D模型系统和结果进行了验证，通过比较从散装有限样品的磁化计算。最后，虽然我们的正式证明是有限的正常绝缘体，我们也提出了一个启发式的扩展陈省身绝缘体（具有非零陈省身不变量）和金属。通过与从2D模型系统的块体中切割的有限样品的磁化强度进行比较，再次测试了这种扩展的有效性。我们发现很好的协议，从而提供了强有力的经验证据，有利于启发式公式的有效性。
2006-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interacting Chern Insulator in Infinite Spatial Dimensions
我们研究了一个通用的模型的陈氏绝缘体补充哈伯德相互作用在任意偶数维$D$，并证明该模型仍然是定义良好的和非平凡的$D \to \infty$限制。动力学平均场论是适用的，并预测了一个相图与连续的拓扑不同的阶段分离相关的莫特绝缘体从平凡的带绝缘体。我们讨论了各种功能，如绝缘和半金属状态，这是非常规的非相互作用的情况下，已经难以捉摸的区别。拓扑相位的特征在于用非量化的Chern密度代替Chern数作为$D\to \infty$。
2021-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Gate-Tunable Fractional Chern Insulators in Twisted Double Bilayer Graphene
我们预测扭曲的双层石墨烯是一个多功能的平台，实现分数陈绝缘体容易通过调整栅极电位和扭曲角为目标。值得注意的是，这些拓扑有序的物质状态，包括自旋单重态Halperin状态和自旋极化态的陈数$\mathcal C=1$和$\mathcal{C}= 2$带，发生在高温下，而不需要外部磁场。
2021-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Two Dimensional Antiferromagnetic Chern Insulator NiRuCl6
基于密度泛函理论和Berry曲率计算，我们预测了在二维反铁磁（AFM）NiRuCl 6中可以实现量子反常霍尔效应（QAHE），其净磁矩为零.通过调节自旋-轨道耦合（SOC），我们发现NiRuCl_6的拓扑性质来源于能带反转。结果表明，NiRuCl 6具有AFM陈氏绝缘体的性质，其自旋极化电子结构和强的自旋轨道耦合（SOC）是QAHE的起源.考虑到原子力显微镜和绝缘体的兼容性，AFM Chern绝缘体更适合实现高温QAHE，因为通常AFM系统的Neel温度比铁磁（FM）系统的Curie温度更容易提高。由于FM和AFM Chern绝缘体之间的磁耦合机制不同，AFM Chern绝缘体提供了一种在实验中记录高温QAHE的新途径。
2016-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Chern insulators from heavy atoms on magnetic substrates
我们建议通过沉积具有大自旋轨道耦合的元素的原子层（例如，Bi）在磁性绝缘体的表面上。我们认为，这样的系统通常会有孤立的表面带与非零陈数。如果它们在能量上重叠，则会产生具有大的反常霍尔电导率（AHC）的金属表面;如果不是，则通常会出现陈-绝缘体状态。因此，我们的搜索策略减少到寻找具有费米能级的例子，在整个布里渊区延伸的全球差距。我们验证了这种搜索策略，并确定了几个候选系统，通过使用第一性原理计算计算的陈数和AHC的大量这样的系统MnTe，MnSe，EuS表面。我们的研究揭示了几个有前途的陈氏绝缘体的间隙高达140\，meV。
2012-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Correlated Chern Insulator and Ferromagnetism in Trilayer Graphene/Boron Nitride Moiré Superlattice
对强磁场中二维电子系统的研究首次揭示了量子霍尔（QH）效应，这是一种具有有限陈数（C）和手征边缘态的物质拓扑状态。后来，Halfman提出理论，即使在零磁场下，具有整数QH效应的Chern绝缘体也可以出现在具有复杂跳跃参数的晶格模型中。ABC-三层石墨烯/六方氮化硼（TLG/hBN）莫尔超晶格提供了一个有吸引力的平台，以探索陈氏绝缘体，因为它具有几乎平坦的莫尔能带与谷依赖的电可调陈氏数。在这里，我们报告的相关陈绝缘体的TLG/hBN云纹超晶格的实验观察。我们发现，扭转所施加的垂直电场的方向开关TLG/hBN的莫尔波的微带之间的零和有限的陈数，揭示了在磁输运行为的巨大变化。对于调谐为具有有限陈氏数的拓扑孔迷你带，我们专注于1/4填充，对应于每个莫尔晶胞一个孔。当|B| > 0.4 T时，霍尔电阻在h/2 e ~ 2（即C = 2）处被很好地量化。相关的陈氏绝缘体是铁磁性的，表现出显着的磁滞和一个大的异常霍尔信号在零磁场。我们在零磁场下发现C = 2的陈氏绝缘体，这将为在近乎平坦且拓扑非平凡的莫尔迷你带中发现新的相关拓扑态（可能具有新的拓扑激发）提供令人兴奋的机会。
2019-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric-field switchable chirality in rhombohedral graphene Chern insulators stabilized by tungsten diselenide
本文在菱方多层石墨烯莫尔超晶格中实现电场可切换的陈绝缘体手性，通过二硒化钨稳定量子化反常霍尔态，陈数可在-1、1和2之间调控，为拓扑电子电路集成手性边缘电流提供新平台。
2025-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Antiferromagnetic Chern insulators in non-centrosymmetric systems
本文研究了一类新的拓扑反铁磁（AF）陈氏绝缘体，它们是在二维无反转对称系统中由电子相互作用驱动的。尽管没有净磁化，AF陈氏绝缘体（AFCI）具有非零的陈氏数$C$，并表现出量子反常霍尔效应（QAHE）。它们的存在是由量子自旋霍尔绝缘体和拓扑平凡相之间的Weyl点的边界线的分叉保证的，AF长程序的出现。作为一个具体的例子，我们研究了蜂窝晶格Kane-Mele模型的相结构作为反转破缺离子势和Hubbard相互作用的函数。我们发现一个简单的$z$轴$C=1$ AFCI相和一个自旋翻转到拓扑平凡的$xy$平面共线反铁磁体。我们提出了在相关电子材料和冷原子系统中实现AFCI和QAHE的实验方案。
2018-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chern-insulator phase in antiferromagnets
研究通过对称性分析与第一性原理计算，预测并揭示了反铁磁体中Chern绝缘体相的实现机制，为设计兼具无耗散输运与反铁磁序优势的量子反常霍尔绝缘体开辟了新途径。
2024-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Chern insulator at a magnetic rocksalt interface
最近，人们在二维陈氏绝缘体的实验实现方面做了大量的工作，显示量子反常霍尔效应的系统。然而，现有的方法，如基于拓扑绝缘体薄膜的磁性掺杂的方法，导致小的带隙，限制了低温的效果。我们使用第一性原理计算证明了拓扑平凡的铁磁绝缘体EuO和GdN的薄膜之间的界面可以导致带反转和非零的陈数。这两种材料都是化学计量的，并且界面是非极性和晶格匹配的，这应该允许该界面在实验上是可实现的。我们发现，能带结构可以通过层厚度或外延应变进行调整，并可以导致陈绝缘体的间隙超过0.1 eV。
2014-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Chern Insulator Phase in a Lattice of an Organic Dirac Semimetal with Intracellular Potential and Magnetic Modulations
我们证明了通过在晶胞中引入势和磁调制，可以在有机Dirac半金属α-（BEDT-TTF）2 I3的实二维晶格上实现Chern绝缘体.它是一种拓扑非平凡的绝缘体，即使在零磁场下也表现出量子霍尔效应。我们假设一种格点势和交错格元磁通量的模式，以模仿观察到的条形电荷有序模式。当磁调制足够大时，系统变成陈氏绝缘体，其中围绕两个带隙狄拉克锥的Berry曲率在每个带上具有相同的符号，并且一个手征边缘状态连接每个晶体边缘处的导带和价带。本文的模型是Halfmann模型的有机版本，Halfmann模型讨论了蜂窝晶格上的Chern绝缘体与次近邻耦合。
2017-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Chern-Simons orbital magnetoelectric coupling in generic insulators
在第一性原理密度泛函理论的框架下，提出了一种基于Wannier的计算Chern-Simons轨道磁电耦合的方法.鉴于最近的发展与强大的Z2拓扑绝缘体，我们预计，陈-西蒙斯的贡献的磁电耦合，在特殊情况下，可以是一样大或大于总磁电耦合在已知的磁电像Cr2 O3。对普通的Cr_2O_3，BiFeO_3和GdAlO_3磁电体的计算结果证实了在这些情况下Chern-Simons贡献是很小的。另一方面，我们表明，如果空间反转和时间反转对称性的Z2拓扑绝缘体Bi 2 Se 3的手被打破，大的诱导变化出现在陈-西蒙斯磁电耦合。
2010-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Floquet Chern Vector Topological Insulators in Three Dimensions
本研究基于紧束缚模型的相位延迟时间周期Floquet相互作用，在三维晶格中理论结合数值研究陈矢量拓扑绝缘体，证实其可诱导规范场形成陈矢量并产生无背向散射的单向鲁棒表面态，为实现三维陈矢量拓扑绝缘体提供了新途径。
2024-12-09 cond-mat.mtrl-sci
The edge spectrum of Chern insulators with rough boundaries
陈氏绝缘体是周期性带状绝缘体，其性质是它们在占据带上的投影具有非零的陈氏数。具有均匀边界的Chern绝缘体显示出充满整个绝缘间隙的连续谱。对应于这部分谱的局域态密度位于边界附近，因此称为边缘谱。一个有趣的问题出现了，即，如果一个粗糙的边界，它可以被看作是一个强随机的潜力，这些准一维状态，将破坏连续边缘谱。本文展示了如何通过一个新制定的抽象框架，其中的期望值的电流的一般观察连接到一个特定的Fredholm运营商的指数可以回答这样的问题。对于本申请，我们将连接的期望值的电荷边缘电流与指标的Fredholm算子，保持不变的任意变形下的边界。
2009-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci math-ph
Phononic real Chern insulator with protected corner modes in graphynes
高阶拓扑绝缘体是近年来研究的热点。与传统的拓扑绝缘体不同，高阶拓扑绝缘体不一定需要自旋轨道耦合，这使得在无自旋系统中实现它们成为可能。在这里，我们研究声子在2D石墨族材料。通过第一性原理计算和拓扑/对称性分析，我们发现graphdiyne和$γ$ -graphyne中的声子都具有二阶拓扑结构，属于真正的Chern绝缘体.我们确定了非平凡的声子带隙，其特征在于非平凡的真实陈数启用的时空反演对称性。通过对有限尺寸纳米盘的计算，验证了受保护声子角模的存在。我们的研究将高阶拓扑的范围扩展到了真实材料中的声子。空间局域声子模式可以用于新的声子应用。
2021-10-20 cond-mat.mtrl-sci
A Scheme to Classify Topological Property of Band Insulator Based On One-band U(1) Chern Number
拓扑绝缘体是近年来发现的一种物质相。Kane和Mele提出这个相位通过Z2拓扑不变量与普通的带绝缘体区分开来。2几位作者试图将这个Z2不变量与Chern数联系起来。Roy提出了一种通过两个简并带中的一个简并带的Chern数或单带Chern数（OBChN）来计算Z2的方法。然而，除了\from的K理论的拓扑考虑外，他没有给出他的Z ~ 2与文献[2]中的Z ~ 2等价的具体证明。因此，OBChN的重要性还没有得到社会的认可。在这封信中，我们证明了OBChN确定了文献[2]中的Z2。说明了OBChN不仅是一种有效的TI识别工具，而且是对所有时反不变带状绝缘子拓扑性质进行分类的自然判据。更重要的是，我们发现在三维TI中的场可以与具有磁性的磁场等同。
2011-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Divergent Orbital Diamagnetism from Chiral Edge States in Chern Insulators
Kyushu Institute of Technology（九州工业大学）
研究陈绝缘体在手性边缘态下的发散轨道抗磁性，发现其随尺寸线性发散且对无序鲁棒，揭示拓扑本质，并与狄拉克系统抗磁性关联。
2026-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Design of Chern Insulating Phases in Honeycomb Lattices
到目前为止，对磁性拓扑绝缘体（被称为量子反常霍尔绝缘体或简单的陈式绝缘体）的可靠例子的研究还没有取得成功。我们的团队已经探索了两种不同的可能性，基于多轨道三维氧化物蜂窝晶格。每一个都有一个接近基态的陈氏绝缘相，但材料参数不适合生产可行的陈氏绝缘体。进一步探索这些类之一，取代开壳层3D与4D和5D的对应物，导致陈绝缘基态的现实预测。在这里，我们叙述了设计过程，讨论了许多积极参与（或抵制）所需的陈氏绝缘体阶段的能量尺度。
2018-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic Real Chern Insulator in 2D Metal-Organic Frameworks
真正的陈氏绝缘体引起了人们极大的兴趣，但到目前为止，它们的材料实现仅限于单晶和没有自旋轨道耦合的系统。在这里，我们揭示了磁性实陈绝缘体（MRCI）状态在最近合成的金属有机骨架材料钴（HITP）2。它的基态具有面内铁磁有序，具有非平凡的实陈数，这是由C2 zT对称性实现的，并且对自旋轨道耦合具有鲁棒性。与以前的例子不同，MRCI的拓扑角零模是自旋极化的。此外，在小的拉伸应变下，该材料经历从MRCI到磁性双Weyl半金属相的拓扑相变，通过赝自旋-1临界状态。类似的物理学也可以在密切相关的材料Mn 3（HITP）2和Fe 3（HITP）2中找到，它们也存在。可能的实验检测和系统中出现的磁性平带的影响进行了讨论。
2023-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Large anomalous Nernst coefficient in an oxide Skyrmion crystal Chern insulator
通过第一性原理计算，预测了在EuO单层上引入载流子电子的Skyrmion晶体中会出现一个相当大的横向热电系数N，其大小可能达到应用的程度.这鼓励未来的实验来追求这样的效果。
2018-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Casimir-Polder interaction between an atom and a Chern insulator: topological signature and long-range repulsion
本研究探究原子与陈绝缘体的卡西米尔-波尔德相互作用，发现负陈数陈绝缘体附近的右旋圆偏振原子在不同间距下分别表现出排斥力和带拓扑特征的吸引力，揭示了拓扑物态对原子间相互作用的调控效应。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Analytic density of states of two-dimensional Chern insulator
针对二维 QWZ Chern 绝缘体模型，论文推导了以椭圆积分表示的解析态密度，分析特殊色散并给出谱矩，为非相互作用及 DMFT 框架下相互作用体系研究提供精确公式。
2023-12-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
