普通晶格缺陷作为拓扑探针

除了位错和向错等拓扑晶格缺陷外,晶体中还不可避免地存在普通缺陷,这些缺陷不具备任何非平庸的几何或拓扑特性,其中最常见的是空位、肖特基缺陷、替代缺陷、间隙原子和弗伦克尔对。本研究表明,尽管这些普遍存在的普通晶格缺陷在拓扑上是平庸的,但仍可作为电子布洛赫能带非平庸拓扑特性的通用探针——通过其附近的中能隙束缚态揭示正常绝缘体中局部拓扑环境的变化。研究人员通过构建描述时间反演对称性破缺拓扑绝缘体与正常绝缘体的最小哈密顿量模型,在方形晶格中引入点缺陷,从理论上验证了这一普遍性结论。研究还表明,这些缺陷束缚的中能隙模对弱点状电荷杂质具有鲁棒性。此外,该团队通过在二维声学陈晶格中植入普通晶体缺陷,利用主动超原子实现精确调控的跃迁振幅,并基于格林函数光谱技术重建能谱和本征态,实现了这类束缚态的实验观测。这项理论与实验相结合的研究确立了普通晶格缺陷作为拓扑探针的普适性,该特性适用于任何对称性和维度的晶体体系,为在拓扑超导体体相中捕获此类缺陷附近的局域马约拉纳模,以及开发基于普通缺陷调控的拓扑器件模拟提供了可能。
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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-11-13 18:59

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