揭示铋晶体中更高阶拓扑的bulk-boundary对应性：自旋螺旋 hinge 态环路与近距离超导性
介观与纳米尺度物理
2026-01-30 v2 材料科学
超导电性
摘要
拓扑材料通常由源于非平凡bulk带拓扑性的无能隙边界态 Characterization，称为拓扑bulk-boundary对应性。最近，这一基本概念被推广到更高阶拓扑绝缘体（HOTIs）。例如，一个二阶三维（3D）TI 主机有一个维数（1D）拓扑hinge态绕晶体循环。然而，由于需要探测所有晶体边界，仍缺乏对更高阶拓扑的完整验证。本文研究了一个具有二阶拓扑性的有力候选者——铋（Bi）——其形式为生长在超导 V3Si 上的亚微米晶体。利用低温扫描隧道显微镜，我们直接观察到various hinges 上可散射的1D态。引入磁性散射体后，新的散射通道仅在特定hinge 上显现，揭示了其自旋螺旋性质。结合第一性原理计算和全局对称性分析，我们发现这些hinge态是拓扑的，形成围绕晶体的闭合环路。这提供了对Bi中更高阶拓扑的直接证据。此外，观察到这些拓扑hinge态中的近距离超导性，使HOTI成为实现拓扑超导性和马约拉纳准粒子 的有力平台。
引用
@article{arxiv.2502.07533,
title = {Revealing Higher-Order Topological Bulk-boundary Correspondence in Bismuth Crystal with Spin-helical Hinge State Loop and Proximity Superconductivity},
author = {D. M. Zhao and Y. Zhong and T. Yuan and H. T. Wang and T. X. Jiang and Y. Qi and H. J. Xiang and X. G. Gong and D. L. Feng and T. Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.07533},
year = {2026}
}
备注
Complete version,29 pages,16 figures. Supplementary Material included