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拓扑相和拓扑相变:浅谈固体中的拓扑物态 被引量:6
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作者 翁红明 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第36期3907-3916,共10页
通过对2016年诺贝尔物理学奖的解读,介绍了凝聚态物质中以整数量子霍尔态,Z2拓扑绝缘体和拓扑半金属等为代表的拓扑物态.它们的发现和发展过程,以及随之建立起来的能带拓扑理论和对称性保护拓扑物态理论等标志着人们认识物质世界的又一... 通过对2016年诺贝尔物理学奖的解读,介绍了凝聚态物质中以整数量子霍尔态,Z2拓扑绝缘体和拓扑半金属等为代表的拓扑物态.它们的发现和发展过程,以及随之建立起来的能带拓扑理论和对称性保护拓扑物态理论等标志着人们认识物质世界的又一重大进展. 展开更多
关键词 topological INSULATOR topological SEMIMETAL topological quantum state topological phase transition BERRY phase
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Topological edge and corner states of valley photonic crystals with zipper-like boundary conditions
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作者 沈云峰 许孝芳 +2 位作者 孙铭 周文佶 常雅箐 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期480-491,共12页
We present a stable valley photonic crystal(VPC)unit cell with C_(3v)symmetric quasi-ring-shaped dielectric columns and realize its topological phase transition by breaking mirror symmetry.Based on this unit cell stru... We present a stable valley photonic crystal(VPC)unit cell with C_(3v)symmetric quasi-ring-shaped dielectric columns and realize its topological phase transition by breaking mirror symmetry.Based on this unit cell structure,topological edge states(TESs)and topological corner states(TCSs)are realized.We obtain a new type of wave transmission mode based on photonic crystal zipper-like boundaries and apply it to a beam splitter assembled from rectangular photonic crystals(PCs).The constructed beam splitter structure is compact and possesses frequency separation functions.In addition,we construct a box-shaped triangular PC structures with zipper-like boundaries and discover phenomena of TCSs in the corners,comparing its corner states with those formed by other boundaries.Based on this,we explore the regularities of the electric field patterns of TESs and TCSs,explain the connection between the characteristic frequencies and locality of TCSs,which helps better control photons and ensures low power consumption of the system. 展开更多
关键词 valley photonic crystal topological edge states topological corner states higher-order topological insulators topological phase transition
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Mn_(3)Sn薄膜磁相变的输运表征 被引量:1
3
作者 谭碧 高栋 +4 位作者 邓登福 陈姝瑶 毕磊 刘冬华 刘涛 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期331-338,共8页
六角笼目(Kagome)相拓扑反铁磁材料近年来引起了人们极大的研究兴趣,这主要是因为它们拥有众多独特的性能,例如虽然净磁矩跟反铁磁材料一样接近零,但确有与铁磁性材料强度相当的磁电、磁光和磁热效应,极具应用价值.以上的这些特性绝大... 六角笼目(Kagome)相拓扑反铁磁材料近年来引起了人们极大的研究兴趣,这主要是因为它们拥有众多独特的性能,例如虽然净磁矩跟反铁磁材料一样接近零,但确有与铁磁性材料强度相当的磁电、磁光和磁热效应,极具应用价值.以上的这些特性绝大多数都与其磁结构紧密相关,然而人们却发现其磁结构对于生长条件和材料成分非常敏感.因此,开发一种简单、普适的Kagome相拓扑反铁磁材料磁结构相变测量方法,对于大多数难以获得高能中子衍射等先进实验手段的实验室来说,无论是材料的生长优化还是物理现象机理的理解都具有重要的意义.本文采用脉冲激光沉积方法在(1102)取向的Al_(2)O_(3)单晶衬底上成功外延制备了高质量(1120)取向的六角Kagome相Mn_(3)Sn薄膜,并系统地测量了不同温度下该Mn_(3)Sn薄膜的磁性和磁输运特性.结果发现,该Mn_(3)Sn薄膜的磁化曲线、霍尔电阻率曲线和磁电阻曲线在其三类磁相变温度中的某些或全部均表现出一定的异常特征.这些特征可以作为该六角Kagome相Mn_(3)Sn薄膜中磁相变的证据,甚至用于测量这些磁相变的温度.本工作有助于进一步推动六角Kagome相拓扑反铁磁材料在自旋电子器件中的应用. 展开更多
关键词 拓扑反铁磁 磁相变 反常霍尔电阻 各向异性磁电阻
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拓扑改变凝聚态物理——2016年诺贝尔物理学奖 被引量:5
4
作者 施郁 《大学物理》 北大核心 2017年第2期47-54,共8页
本文从物理学和凝聚态物理的大背景出发,评述了2016年诺贝尔物理学奖的获奖成就及其科学背景和后续发展.在描述了相和相变后,解释了拓扑相变如何绕过相变的维度限制,拓扑是如何揭示量子霍尔效应的实质并导致陈绝缘体,以及拓扑是如何使得... 本文从物理学和凝聚态物理的大背景出发,评述了2016年诺贝尔物理学奖的获奖成就及其科学背景和后续发展.在描述了相和相变后,解释了拓扑相变如何绕过相变的维度限制,拓扑是如何揭示量子霍尔效应的实质并导致陈绝缘体,以及拓扑是如何使得1维反铁磁体的特性依赖于自旋量子数是整数或半整数. 展开更多
关键词 2016年诺贝尔物理学奖 相变 拓扑 拓扑相变 拓扑相
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一维自旋轨道耦合费米气体的研究进展
5
作者 蔡启鹏 张伟伟 +7 位作者 林良伟 许益广 陈紫轩 王小生 于海鹏 方小红 张义财 刘超飞 《物理学进展》 北大核心 2024年第4期157-182,共26页
在超冷费米气体中,通过调节自旋轨道耦合的强度,使其与费米能量相当,可以产生许多新奇的量子效应。在过去几十年里,学者对于一维自旋轨道耦合诱导的费米气体进行了大量的理论和实验研究。与高维自旋轨道耦合相比,一维自旋轨道耦合虽然... 在超冷费米气体中,通过调节自旋轨道耦合的强度,使其与费米能量相当,可以产生许多新奇的量子效应。在过去几十年里,学者对于一维自旋轨道耦合诱导的费米气体进行了大量的理论和实验研究。与高维自旋轨道耦合相比,一维自旋轨道耦合虽然显得比较简单,但它是实验上探索基本量子物理现象的最可靠和最易行的工具。本文系统地整理了理论工作中一维自旋轨道耦合下费米气体的有趣物理现象。包括动力学振荡和孤子效应、拓扑超流、Majorana边缘态、铁磁相变和量子相位方面的理论研究。在实验中,如何实现自旋轨道耦合并且观测奇异现象,是研究的热点和难点问题。我们梳理了几种常见的实验方案和检测方法,最后对一维自旋轨道耦合诱导下费米气体方面的研究进行展望。一维自旋轨道耦合可以为初学者提供借鉴,有助于研究自旋轨道耦合调控的多体系统。本文期望为冷原子物理初学者深入理解自旋轨道耦合下多体系统的物理机制提供参考。 展开更多
关键词 自旋轨道耦合 费米气体 动力学振荡 孤子 拓扑超流 Majorana边缘态 铁磁相变 量子相位
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Emergent topological ordered phase for the Ising-XY model revealed by cluster-updating Monte Carlo method
6
作者 马赫阳 张万舟 +2 位作者 田彦婷 丁成祥 邓友金 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期386-400,共15页
The two-component cold atom systems with anisotropic hopping amplitudes can be phenomenologically described by a two-dimensional Ising-XY coupled model with spatial anisotropy.At low temperatures,theoretical predictio... The two-component cold atom systems with anisotropic hopping amplitudes can be phenomenologically described by a two-dimensional Ising-XY coupled model with spatial anisotropy.At low temperatures,theoretical predictions[Phys.Rev.A 72053604(2005)]and[arXiv:0706.1609]indicate the existence of a topological ordered phase characterized by Ising and XY disorder but with 2XY ordering.However,due to ergodic difficulties faced by Monte Carlo methods at low temperatures,this topological phase has not been numerically explored.We propose a linear cluster updating Monte Carlo method,which flips spins without rejection in the anisotropy limit but does not change the energy.Using this scheme and conventional Monte Carlo methods,we succeed in revealing the nature of topological phases with half-vortices and domain walls.In the constructed global phase diagram,Ising and XY-type transitions are very close to each other and differ significantly from the schematic phase diagram reported earlier.We also propose and explore a wide range of quantities,including magnetism,superfluidity,specific heat,susceptibility,and even percolation susceptibility,and obtain consistent and reliable results.Furthermore,we observed first-order transitions characterized by common intersection points in magnetizations for different system sizes,as opposed to the conventional phase transition where Binder cumulants of various sizes share common intersections.The critical exponents of different types of phase transitions are reasonably fitted.The results are useful to help cold atom experiments explore the half-vortex topological phase. 展开更多
关键词 topological phase transition Ising-XY model Monte Carlo method half vortex
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Consequences of Rényi entropy on the thermal geometries and Hawking evaporation of topological dyonic dilaton black hole
7
作者 Muhammad Yasir Xia Tiecheng +1 位作者 Muhammad Usman Shahid Chaudhary 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2024年第2期102-110,共9页
The thermodynamics of black holes(BHs)has had a profound impact on theoretical physics,providing insight into the nature of gravity,the quantum structure of spacetime and the fundamental laws governing the Universe.In... The thermodynamics of black holes(BHs)has had a profound impact on theoretical physics,providing insight into the nature of gravity,the quantum structure of spacetime and the fundamental laws governing the Universe.In this study,we investigate thermal geometries and Hawking evaporation of the recently proposed topological dyonic dilaton BH in anti-de Sitter(Ad S)space.We consider Rényi entropy and obtain the relations for pressure,heat capacity and Gibbs free energy and observe that the Rényi parameter and dilaton field play a vital role in the phase transition and stability of the BH.Moreover,we use Weinhold,Ruppeiner and Hendi Panahiyah Eslam Momennia models to evaluate the scalar curvature of the BH and find out that the divergence points of the scalar curvature coincides with the zero of specific heat.Finally,using Stefan–Boltzmann law,we determine that the BH without a dilaton field evaporates far more quickly compared to the dilaton BH in Ad S space. 展开更多
关键词 topological dyonic dilaton black hole phase transition thermal geometry Hawking evaporation
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Topological phase transition in compressed van der Waals superlattice heterostructure BiTeCl/HfTe_(2)
8
作者 李志磊 李殷翔 +2 位作者 王奕婷 陈文执 陈斌 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第8期437-442,共6页
Based on first-principles calculations,we investigate the electronic band structures and topological properties of heterostructure BiTeCl/HfTe_(2) under c-direction strain.In the primitive structure,this material unde... Based on first-principles calculations,we investigate the electronic band structures and topological properties of heterostructure BiTeCl/HfTe_(2) under c-direction strain.In the primitive structure,this material undergoes a phase transition from an insulator with a narrow indirect gap to a metal by strong spin-orbital coupling.When strain effect is considered,band inversion at time-reversal invariant point Z is responsible for the topological phase transition.These nontrivial topologies are caused by two different types of band crossings.The observable topological surface states in(110)surface also support that this material experiences topological phase transition twice.The layered heterostructure with van der Waals force provides us with a new desirable platform upon which to control topological phase transition and construct topological superconductors. 展开更多
关键词 topological phase transition surface states strain effect HETEROSTRUCTURE
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Spin‑controlled topological phase transition in non‑Euclidean space
9
作者 Zhuochen Du Jinze Gao +3 位作者 Qiuchen Yan Cuicui Lu Xiaoyong Hu Qihuang Gong 《Frontiers of Optoelectronics》 EI CSCD 2024年第1期67-76,共10页
Modulation of topological phase transition has been pursued by researchers in both condensed matter and optics research fields,and has been realized in Euclidean systems,such as topological photonic crystals,topologic... Modulation of topological phase transition has been pursued by researchers in both condensed matter and optics research fields,and has been realized in Euclidean systems,such as topological photonic crystals,topological metamaterials,and coupled resonator arrays.However,the spin-controlled topological phase transition in non-Euclidean space has not yet been explored.Here,we propose a non-Euclidean configuration based on Mobius rings,and we demonstrate the spin-controlled transition between the topological edge state and the bulk state.The Mobius ring,which is designed to have an 8πperiod,has a square cross section at the twist beginning and the length/width evolves adiabatically along the loop,accompanied by conversion from transverse electric to transverse magnetic modes resulting from the spin-locked effect.The 8πperiod Mobius rings are used to construct Su–Schrieffer–Heeger configuration,and the configuration can support the topological edge states excited by circularly polarized light,and meanwhile a transition from the topological edge state to the bulk state can be realized by controlling circular polarization.In addition,the spin-controlled topological phase transition in non-Euclidean space is feasible for both Hermitian and non-Hermitian cases in 2D systems.This work provides a new degree of polarization to control topological photonic states based on the spin of Mobius rings and opens a way to tune the topological phase in non-Euclidean space. 展开更多
关键词 topological phase transition Non-Euclidean space Möbius ring Spin-locked effect
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Spin direction dependent quantum anomalous Hall effect in two-dimensional ferromagnetic materials
10
作者 杨宇贤 张昌文 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期613-621,共9页
We propose a scheme for realizing the spin direction-dependent quantum anomalous Hall effect(QAHE)driven by spin-orbit couplings(SOC)in two-dimensional(2D)materials.Based on the sp^(3)tight-binding(TB)model,we find th... We propose a scheme for realizing the spin direction-dependent quantum anomalous Hall effect(QAHE)driven by spin-orbit couplings(SOC)in two-dimensional(2D)materials.Based on the sp^(3)tight-binding(TB)model,we find that these systems can exhibit a QAHE with out-of-plane and in-plane magnetization for the weak and strong SOC,respectively,in which the mechanism of quantum transition is mainly driven by the band inversion of p_(x,y)/p_(z)orbitals.As a concrete example,based on first-principles calculations,we realize a real material of monolayer 1T-SnN_(2)/PbN_(2)exhibiting the QAHE with in-plane/out-of-plane magnetization characterized by the nonzero Chern number C and topological edge states.These findings provide useful guidance for the pursuit of a spin direction-dependent QAHE and hence stimulate immediate experimental interest. 展开更多
关键词 topological phase transition quantum anomalous Hall effect first-principles calculations
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Two-dimensional Sb net generated nontrivial topological states in SmAgSb_(2) probed by quantum oscillations
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作者 袁健 石贤彪 +7 位作者 杜红 李田 郗传英 王霞 夏威 王保田 钟瑞丹 郭艳峰 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第7期51-58,共8页
The REAgSb_(2)(RE = rare earth and Y) family has drawn considerable research interest because the two-dimensional Sb net in their crystal structures hosts topological fermions and hence rich topological properties. We... The REAgSb_(2)(RE = rare earth and Y) family has drawn considerable research interest because the two-dimensional Sb net in their crystal structures hosts topological fermions and hence rich topological properties. We report herein the magnetization and magnetotransport measurements of SmAgSb_(2) single crystal, which unveil very large magnetoresistance and high carrier mobility up to 6.2 × 10^(3)% and 5.58 × 10^(3)cm^(2)·V^(-1)·s^(-1), respectively. The analysis of both Shubnikov–de Haas and de Haas–van Alphen quantum oscillations indicates nontrivial Berry phases in the paramagnetic state while trivial Berry curvature in the antiferromagnetic state, indicating a topological phase transition induced by the antiferromagnetic order. It is also supported by the first-principles calculations. The results not only provide a new interesting topological material but also offer valuable insights into the correlation between magnetism and nontrivial topological states. 展开更多
关键词 large magnetoresistance quantum oscillations topological phase transition
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磁性拓扑绝缘体中的量子输运现象 被引量:1
12
作者 刘畅 王亚愚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第17期23-40,共18页
磁性拓扑绝缘体是过去十年里凝聚态物理学领域的一个重要研究方向,其拓扑非平庸能带结构与自旋、轨道、电荷、维度等自由度之间的相互作用可以产生丰富的拓扑量子物态和拓扑相变现象.对磁性拓扑绝缘体输运性质的研究是探索其新奇物性的... 磁性拓扑绝缘体是过去十年里凝聚态物理学领域的一个重要研究方向,其拓扑非平庸能带结构与自旋、轨道、电荷、维度等自由度之间的相互作用可以产生丰富的拓扑量子物态和拓扑相变现象.对磁性拓扑绝缘体输运性质的研究是探索其新奇物性的重要手段,对于深入理解拓扑量子物态以及开发新型低功耗电子学器件具有重要意义.本文回顾了近年来磁性拓扑绝缘体输运实验方面的重要研究进展,包括磁性掺杂拓扑绝缘体中的量子反常霍尔效应和拓扑量子相变现象、本征反铁磁拓扑绝缘体MnBi_(2)Te_(4)中的量子反常霍尔相、轴子绝缘体相和陈绝缘体相,以及在脉冲强磁场下陈绝缘体演化出的螺旋式拓扑物态.最后,本文对未来磁性拓扑绝缘体研究的方向和该体系中尚未充分理解的输运现象进行了分析和展望. 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 拓扑相变 量子反常霍尔效应 轴子绝缘体
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二维高阶拓扑绝缘体拓扑相变以及光电导研究
13
作者 朱婉情 单文语 《科学技术创新》 2023年第9期88-92,共5页
我们研究了二维高阶拓扑绝缘体在面外磁化下的拓扑相变以及光电导行为。我们发现,不依赖于电子轨道的塞曼项不破坏系统的高阶拓扑性质以及角态的存在,但是不能产生非零的霍尔光电导。依赖于电子轨道的塞曼项可能带来新的拓扑相变,产生... 我们研究了二维高阶拓扑绝缘体在面外磁化下的拓扑相变以及光电导行为。我们发现,不依赖于电子轨道的塞曼项不破坏系统的高阶拓扑性质以及角态的存在,但是不能产生非零的霍尔光电导。依赖于电子轨道的塞曼项可能带来新的拓扑相变,产生陈绝缘体相。拓扑相变点对应于光电导的峰值或跃变点。这些现象为我们利用光学手段表征和检测二维高阶拓扑绝缘相提供了新的可能性。 展开更多
关键词 拓扑材料 二维高阶拓扑绝缘体 拓扑相变 光电导
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凝聚态材料中的拓扑相与拓扑相变——2016年诺贝尔物理学奖解读 被引量:4
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作者 戴希 《物理》 CAS 北大核心 2016年第12期757-768,共12页
凝聚态物理中拓扑相变和拓扑物态的发现,获得了2016年度诺贝尔物理学奖。文章系统介绍了凝聚态物理中拓扑性的起源,并简要介绍了目前凝聚态物理中发现的主要几类拓扑态:拓扑绝缘体、量子反常霍尔效应、拓扑晶体绝缘体和拓扑半金属。
关键词 拓扑量子态 拓扑绝缘体 拓扑相变
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基于非厄密拓扑效应的无线传能与传感研究
15
作者 郭志伟 胡胜宇 +7 位作者 张海燕 王宇倩 董丽娟 孙勇 李云辉 江海涛 羊亚平 陈鸿 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第16期152-174,共23页
近年来受拓扑绝缘体启发而兴起的拓扑光子学有力地促进了电磁波调控和新型波功能器件的研究。光子人工带隙材料因其丰富的物态调控机制和高度定制化的设计自由度成为了研究拓扑光子学和研制鲁棒性光子器件的重要平台。本文主要综述了周... 近年来受拓扑绝缘体启发而兴起的拓扑光子学有力地促进了电磁波调控和新型波功能器件的研究。光子人工带隙材料因其丰富的物态调控机制和高度定制化的设计自由度成为了研究拓扑光子学和研制鲁棒性光子器件的重要平台。本文主要综述了周期性二聚化以及准周期性Harper光子拓扑链中光子与人工带隙材料的相互作用,揭示了非厄密物理、宇称-时间对称转变和拓扑相变对能带和带隙的作用规律,以及光场本征态的调控和传输机制。围绕实际的共振耦合技术,介绍了非厄密拓扑物理启发下的具有拓扑保护特性的高性能近场无线传能和传感方案,并对非厄密拓扑物理对于无线传能和传感的发展将起到的作用进行了展望。 展开更多
关键词 光学器件 非厄密物理 光拓扑结构 拓扑相变 无线传能 无线传感
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应变调控下Tl_(2)Ta_(2)O_(7)中的拓扑相变
16
作者 徐诗琳 胡岳芳 +2 位作者 袁丹文 陈巍 张薇 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期252-257,共6页
拓扑电子材料因为具有非平庸的拓扑态,所以会展现出许多奇异的物理性质.本文通过第一性原理计算对应变调控下的烧绿石三元氧化物Tl_(2)Ta_(2)O_(7)中的拓扑相变进行了研究.首先分析了原子轨道投影能带,发现体系费米能级附近O原子的(px+... 拓扑电子材料因为具有非平庸的拓扑态,所以会展现出许多奇异的物理性质.本文通过第一性原理计算对应变调控下的烧绿石三元氧化物Tl_(2)Ta_(2)O_(7)中的拓扑相变进行了研究.首先分析了原子轨道投影能带,发现体系费米能级附近O原子的(px+py)与pz轨道发生了能带反转,再构造了紧束缚模型计算得到体系的Z2拓扑不变量确定了其拓扑非平庸性,最后研究了表面态等拓扑性质.研究发现未施加应变的Tl_(2)Ta_(2)O_(7)是一个在费米能级处具有二次能带交叉点的半金属,而平面内应变会破缺晶体对称性进而使体系发生拓扑相变.当对体系施加-1%的压缩应变时,它会转变为狄拉克半金属;当对体系施加1%的拉伸应变时,体系相变为拓扑绝缘体.本研究对于在三维材料中调控拓扑相变有着较重要的指导意义,并且为低能耗电子器件的设计提供了良好的材料平台. 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 拓扑相变 狄拉克半金属
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铁基超导中拓扑量子态研究进展 被引量:4
17
作者 郝宁 胡江平 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第20期31-62,共32页
铁基超导体和拓扑量子材料是近年来凝聚态物理两个重要的前沿研究方向.铁基超导体中是否能衍生出非平庸的拓扑现象是一个非常有意义的问题.本文从晶体对称性、布里渊区高对称点附近的有效模型以及自旋轨道耦合相互作用三个方面具体分析... 铁基超导体和拓扑量子材料是近年来凝聚态物理两个重要的前沿研究方向.铁基超导体中是否能衍生出非平庸的拓扑现象是一个非常有意义的问题.本文从晶体对称性、布里渊区高对称点附近的有效模型以及自旋轨道耦合相互作用三个方面具体分析了铁基超导的电子结构的基本特点.在此基础上,重点阐述铁基超导的正常态、临近超导的长程有序态以及超导态中非平庸的拓扑量子态是如何衍生的;具体介绍了相关的理论模型以及结果,回顾了相关的实验进展,展望了该领域的发展前景. 展开更多
关键词 铁基超导体 拓扑相变 拓扑量子态
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声子晶体中多频带谷选择性角态
18
作者 郑周甫 尹剑飞 +2 位作者 温激鸿 郁殿龙 陈循 《中国科学:技术科学》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期1313-1322,共10页
声学拓扑绝缘体具有拓扑保护、背散射及缺陷免疫的非传统声学边界态,为实现声波按需精细调控提供了一种有效的方法,其中二维高阶拓扑绝缘体中共同存在零维角态和一维边界态,使其拥有在多个维度上操纵波能量的能力,进一步增强了波调控的... 声学拓扑绝缘体具有拓扑保护、背散射及缺陷免疫的非传统声学边界态,为实现声波按需精细调控提供了一种有效的方法,其中二维高阶拓扑绝缘体中共同存在零维角态和一维边界态,使其拥有在多个维度上操纵波能量的能力,进一步增强了波调控的灵活度,引起广泛关注.本文提出了一种能够在多频带范围实现高阶拓扑态的C3对称性元胞结构,其通过旋转散射体角度激活不同谷选择性角态.这种具有开关特性的角态可以根据需求进行声波场能量局域化调控,在实际运用中具有重要意义.相对于传统的单频带高阶拓扑绝缘体,本文所设计的元胞结构能够在基频带隙和二阶高频带隙中同时实现边界态的波导调控和角态的选择性激发,并具有优秀的缺陷免疫鲁棒性.该高阶拓扑绝缘体的多频带特性将有利于拓展传统单频带器件的工作频率范围和带宽,同时角态的谷选择性激发特点可推动声学拓扑绝缘体在多波段声波能量捕获、检测和采集声学器件中的应用. 展开更多
关键词 多频带角态 谷选择性激发 高阶拓扑绝缘体 拓扑相变
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Type-Ⅱ Weyl points and one-way interface transmission in a three-dimensional gyromagnetic photonic crystal
19
作者 Yu Wang Hao Lin +3 位作者 Jianfeng Chen Yidong Zheng Zitao Ji Zhi-Yuan Li 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第12期90-100,共11页
One-dimensional(1D)one-way waveguides based on topological edge states of two-dimensional(2D)gyromagnetic photonic crystals have been studied extensively.Here,we theoretically propose a three-dimensional(3D)all-dielec... One-dimensional(1D)one-way waveguides based on topological edge states of two-dimensional(2D)gyromagnetic photonic crystals have been studied extensively.Here,we theoretically propose a three-dimensional(3D)all-dielectric gyromagnetic photonic crystal with type-Ⅱ Weyl points.Based on the inclined band properties of the type-Ⅱ Weyl surface states,we design a 2D one-way interface transmission channel on the Weyl crystal.Light waves in such 2D waveguides can be transmitted robustly over metal obstacles almost without any back-reflection,topologically protected by the type-Ⅱ Weyl points.By manipulating the magnetic field or structural parameters,we also achieve the topological phase transition between Weyl phase and 3D Chern insulator phase and obtain the corresponding phase diagram,which provides more possibilities for topological regulation of the surface states.This work suggests a new way to construct unidirectional 2D waveguides with larger area of energy transmission in 3D space,which is a promising platform for developing 3D topological photonic devices. 展开更多
关键词 type-ⅡWeyl points gyromagnetic photonic crystal one-way interface transmission 3D topological phase transition
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二维声子晶体中简单旋转操作导致的拓扑相变 被引量:4
20
作者 王健 吴世巧 梅军 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第22期47-54,共8页
构建了一种简单的二维声子晶体:由两个横截面为三角形的钢柱所组成的复式元胞按三角点阵的形式排列在空气中,等效地形成了一个蜂巢点阵结构.当三角形钢柱的取向与三角点阵的高对称方向一致时,整个体系具有C_(6v)对称性.研究发现:在保持... 构建了一种简单的二维声子晶体:由两个横截面为三角形的钢柱所组成的复式元胞按三角点阵的形式排列在空气中,等效地形成了一个蜂巢点阵结构.当三角形钢柱的取向与三角点阵的高对称方向一致时,整个体系具有C_(6v)对称性.研究发现:在保持钢柱填充率不变的条件下,只需要将所有三角柱绕着自己的中心旋转180°,就可实现二重简并的p态和d态在布里渊区中心Γ点处的频率反转,且该能带反转过程实质上是一个拓扑相变过程.通过利用Γ点的P态和d态的空间旋转对称性,构造了一个赝时反演对称性,并在声学系统中实现了类似于电子系统中量子自旋霍尔效应的赝自旋态.随后通过k·p微扰法导出了Γ点附近的有效哈密顿量,并分别计算了拓扑平庸和非平庸系统的自旋陈数,揭示了能带反转和拓扑相变的内在联系.最后通过数值模拟演示了受到拓扑不变量保护的声波边界态的单向传输行为和对缺陷的背向散射抑制.文中所研究的声波体系,尽管材料普通常见,但其拓扑带隙的相对宽度超过21%,比已报道的类似体系的带隙都要宽,且工作原理涵盖从次声波到超声波的很大频率范围,从而在实际应用上具有较大的优势和潜力. 展开更多
关键词 声子晶体 拓扑相变 能带反转 赝自旋
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