电子关联与自旋轨道耦合的协同作用可以稳定磁性拓扑绝缘体，这些绝缘体承载着诸如量子反常霍尔态（也称为陈绝缘体，CI）等新颖量子现象。本文研究了重费米子材料中具有反铁磁（AF）序的磁性拓扑绝缘体的存在性。我们的分析基于半填充的Kane-Mele-Kondo（KMK）模型，其中反铁磁Kondo相互作用$J_{\ m K}$将巡游电子自旋与每个格点上的$S=1/2$局域自旋耦合起来。我们考虑了Néel反铁磁序，其局域磁化方向不仅垂直于蜂窝平面（$z$-AF序），也平行于蜂窝平面（$xy$-AF序）。我们证明，在蜂窝结构的两个子晶格之间不存在能量偏移的情况下，系统始终是拓扑平庸的。随着$J_{\ m K}$的增大，系统会从平庸的$xy$-AF绝缘体（$xy$-AFI）转变为平庸的Kondo绝缘体（KI）。我们揭示了一个交替子晶格势可以导致$z$-AF陈绝缘体（$z$-AFCI）和$z$-AF量子自旋霍尔绝缘体（$z$-AFQSHI）的稳定化。我们研究了KMK模型体态以及边缘处的电荷激发。我们系统比较了重费米子材料中AFCI的电荷能隙大小与过渡金属化合物中AFCI的电荷能隙大小。我们的发现可以指导未来在新型体系类别中寻找能够存活到更高温度的反铁磁拓扑绝缘体的实验研究。
英文摘要：
The cooperation of electronic correlation and spin-orbit coupling can stabilize magnetic topological insulators which host novel quantum phenomena such as the quantum anomalous Hall state also known as Chern insulator (CI). Here, we investigate the existence of magnetic topological insulators with antiferromagnetic (AF) order in heavy-fermion materials. Our analysis relies on the half-filled Kane-Mele-Kondo (KMK) model with the AF Kondo interaction $J_{\rm K}$ coupling the spin of itinerant electrons with a $S=1/2$ localized spin at each lattice site. We consider the Néel AF ordering with the local magnetization not only perpendicular ($z$-AF ordering) but also parallel ($xy$-AF ordering) to the honeycomb plane. We show that in the absence of an energy offset between the two sublattices of the honeycomb structure the system is always topologically trivial. There is a transition from the trivial $xy$-AF insulator ($xy$-AFI) to the trivial Kondo insulator (KI) upon increasing $J_{\rm K}$. We unveil that an alternating sublattice potential can lead to the stabilization of the $z$-AFCI and the $z$-AF quantum spin Hall insulator ($z$-AFQSHI). We address the charge excitations in the bulk as well as at the edges of the KMK model. We provide a systematic comparison between the size of the charge gap in the AFCI in heavy-fermion materials and the size of the charge gap in the AFCI in transition-metal compounds. Our findings can guide the future experimental studies searching for AF topological insulators in novel class of systems which can survive up to higher temperatures.
Competing magnetic interactions in the antiferromagnetic topological insulator MnBi$_{2}$Te$_{4}$
反铁磁（AF）化合物MnBi $_{2}$ Te $_{4}$被认为是反铁磁（AF）拓扑绝缘体的第一个实现。在这里，我们报告的非弹性中子散射研究的磁相互作用的MnBi $_{2}$ Te $_{4}$，具有铁磁（FM）三角层AF层间耦合。的自旋波显示一个大的自旋间隙和成对交换相互作用的三角形层内的挫折，由于大的次近邻AF交换。挫折的程度表明接近各种磁相，可能包括skyrmion相，可以在化学调谐化合物或应用破磁场时访问。
A slave-fermion gauge-theory approach of the t-J model: Doping-induced complex magnetic structure and Z$_{2}$ spin-gapped anomalous metal in an antiferromagnetic doped Mott insulator
Understanding one-dimensional topological Kondo insulator: Poor man's non-uniform antiferromagnetic mean-field theory versus quantum Monte Carlo simulation
Antiferromagnetic Excitonic Insulator State in Sr3Ir2O7
激子绝缘体通常被认为是通过束缚电子-空穴对的软电荷模式的凝聚形成的。然而，这假定软激子是自旋单重态性质。早期的理论研究也预测了一个非常独特的情况，其中磁激子的凝聚导致反铁磁激子绝缘体状态。在这里，我们报告共振非弹性X射线散射（RIXS）测量Sr 3 Ir 2 O 7。通过隔离的光谱的纵向分量，我们确定了一个磁模式，这是明确的磁和结构布里渊区中心，但合并与这些高对称点之间的电子连续，并在加热时衰减与材料的电阻率降低。我们表明，双层哈伯德模型，其中电子-空穴对的交换相互作用的约束，一贯解释所有的电子和磁性的Sr 3 Ir 2 O 7表明，这种材料是实现长期预测的反铁磁激子绝缘体相。
Robust antiferromagnetic spin waves across the metal-insulator transition in hole-doped BaMn$_{2}$As$_{2}$
BaMn $_{2}$ As $_{2}$是一种反铁磁绝缘体，其中通过用K取代Ba而在空穴掺杂时发生金属-绝缘体转变。金属-绝缘体转变仅引起Néel温度（$T_\mathrm{N}$）和有序矩的小抑制，表明掺杂空穴与Mn自旋系统的弱相互作用。对Ba $_{1-x}$ K $_{x}$ Mn $_{2}$ As $_{2}$（其中$x=$为0、0.125和0.25）三种不同的粉末样品进行了粉末非弹性中子散射测量，以研究空穴掺杂和金属化对这些化合物的自旋动力学的影响。我们比较中子强度的线性自旋波理论近似的$J_{1}-J_{2}-J_{c}$海森堡模型。空穴掺杂被发现引入交换能和自旋间隙只有很小的修改。在交换常数中观察到的变化与掺杂时$T_\mathrm{N}$的小下降一致。
Wannier states of fcc symmetry qualifying paramagnetic NiO to be a Mott insulator
这封信扩展了我最近关于反铁磁NiO的论文[Structural Distortion Stabilizing the Anti-ferromagnetic and Insulating基态of NiO，Symmetry 2020，12（1），56]，其中还包括该化合物的顺磁相。我报告的证据表明，顺磁性NiO具有一个狭窄的，大致半满的能带，产生非绝热的原子状运动提供的基础上，在顺磁性相的莫特绝缘体。虽然在反铁磁相的原子状运动操作是适应的反铁磁状态的对称性，在顺磁相的相关本地化的状态表示的最佳本地化的Wannier函数拥有全fcc对称性的顺磁NiO。非绝热Wannier态是双重简并的，具有类d对称性，并且位于Ni原子上。
Colossal magnetoresistance in a nonsymmorphic antiferromagnetic insulator
本文研究了反铁磁Eu $_{5}$ In $_{2}$ Sb $_{6}$的非对称Zintl相。我们的电输运数据表明，Eu $_{5}$ In $_{2}$ Sb $_{6}$是显着的绝缘，并表现出异常大的负磁阻，这是一致的磁极化子的存在。从{ \it ab initio}计算，在广义梯度近似（GGA）下，Eu $_{5}$ In $_{2}$ Sb $_{6}$的顺磁态是拓扑非平凡的半金属，而使用修正的Becke-Johnson势得到了具有平凡拓扑指数的绝缘态.值得注意的是，GGA+U计算表明Eu $_{5}$ In $_{2}$ Sb $_{6}$的反铁磁相可能具有轴子绝缘态。我们的研究结果提供了重要的反馈理论的拓扑分类和突出的潜力，实现清洁的磁窄隙半导体Zintl材料。
Compression-induced magnetic obstructed atomic insulator and spin singlet state in antiferromagnetic KV2Se2O
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）；Department of Physics, Chengdu University of Technology（成都理工大学物理学院）；Condensed Matter Physics Data Center, Chinese Academy of Sciences（中国科学院凝聚态物理数据中心）
Robust A-type order and spin-flop transition on the surface of the antiferromagnetic topological insulator MnBi$_2$Te$_4$
在这里，我们提出的单轴A型反铁磁秩序的持久性的MnBi $_2$ Te $_4$单晶的表面层使用磁力显微镜的微观证据。我们的研究结果揭示了终止相关的磁衬度在两个表面台阶边缘和畴壁，这可以被屏蔽的软磁薄层。强大的表面A型秩序进一步证实了观察终止相关的表面自旋翻转转变，这已经在几十年前理论上提出。我们的研究结果不仅为理解反铁磁拓扑绝缘体MnBi $_2$ Te $_4$的电子性质提供了关键成分，而且也为探索天然反铁磁体中的内禀表面变磁转变开辟了一个新的范例.
