MARC

 008260126s2023        us                              c    eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)httphdlhandlenet2142121922
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530
■1001  ▼aZhu,  Penghao.
■24510▼aCrystalline  Topological  Phases:  Bulk-Boundary  Correspondence,  Geometric  Response,  Entanglement,  and  Non-Hermitian  Skin  Effect
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Illinois  at  Urbana-Champaign▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2023
■300    ▼a228  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Bradlyn,  Barry.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Illinois  at  Urbana-Champaign,  2023.
■520    ▼aThis  thesis  focuses  on  theoretical  investigations  of  topological  crystalline  phases  in  both  Hermitian  and  non-Hermitian  systems.  The  first  part  of  this  thesis  studies  the  geometric  response  and  entanglement  structure  of  rotation  symmetric  topological  phases.  We  compute  the  fractional  charges  trapped  at  disclinations  of  rotation  symmetric  topological  insulators  from  the  Wannier  representations  in  real  space,  and  use  band  representation  theory  to  construct  topological  indices  of  the  fractional  disclination  charge.  We  find  the  disclination  charge  is  fractionalized  in  units  of  e/n  for  Cn-rotation  symmetric  topological  crystalline  insulators;  and  for  spin-1/2  topological  crystalline  insulators,  with  additional  time  reversal  symmetry,  the  disclination  charge  is  fractionalized  in  units  of  2e/n.  We  also  construct  the  relationship  between  the  configuration  of  Wannier  orbitals  and  the  number  of  protected  in-gap  states  in  the  entanglement  spectrum  for  different  symmetric  cuts  in  real  space,  with  which  we  express  the  fractional  corner  charge  in  terms  of  the  number  of  protected  in-gap  states  of  the  entanglement  spectrum.  The  second  part  investigates  delicate  topological  phases,  which  are  novel  phases  beyond  any  previously  known  classification.  We  identify  topological  aspects  of  the  subextensive  magnetic  moment  contributed  by  the  surfaces  of  a  three-dimensional  crystallite  -  assumed  to  be  insulating  in  the  bulk  as  well  as  on  all  surface  facets,  with  trivial  Chern  invariants  in  the  bulk.  We  show  that  the  geometric  component  of  this  subextensive  moment  is  related  to  the  surface  quantum  anomalous  Hall  conductivity  and  gapless  chiral  hinge  modes,  which  is  exemplified  by  the  Hopf  insulator.  We  also  introduce  a  time-reversal-symmetric  analog  of  the  Hopf  insulator  that  we  call  a  spin  Hopf  insulator  and  serves  as  the  first  example  of  Class-AII  delicate  topological  insulator.  Besides  novel  bulk-boundary  correspondence,  we  furthermore  demonstrate  that  the  phase  of  the  reflection  amplitude  can  probe  the  delicate  topology  by  capturing  a  characteristic  feature  of  a  delicate  TI.  In  the  last  part  of  this  thesis,  we  explore  geometric  responses  and  non-Hermitian  skin  effect  of  semi-metallic  and  metallic  systems.  For  systems  with  fourfold  rotation  symmetry,  we  show  that  in  the  presence  of  disclination  lines  with  a  total  Frank  angle  which  is  an  integer  multiple  of  2π,  there  can  be  nontrivial  one-dimensional  point-gap  topology  along  the  direction  of  the  disclination  lines  and  thus  non-Hermitian  skin  effects.  We  also  demonstrate  that  rank-2  chirality  imbalances  can  be  established  in  a  non-Hermitian  lattice  system  leading  to  momentum-resolved  chiral  dynamics,  and  a  rank-2  NHSE  where  there  are  both  edge-  and  corner-localized  skin  modes.  We  then  experimentally  test  this  phenomenology  in  a  2-dimensional  topolectric  circuit  that  implements  a  NH  Hamiltonian  with  a  long-lived  rank-2  chiral  mode.  Finally,  we  study  spin  rank-2  chiral  modes  that  correspond  to  spin-momentum  locking  terms  with  conserved,  commuting  pseudospins  built  from  a  combination  of  spin  and  orbitals.  The  2D  spin  rank-2  chiral  mode  has  linear  dispersion  and  anomalous  charge  and  pseudospin  currents,  which  can  be  realized  as  a  surface  mode  of  a  3D  Weyl  semimetal.  Crucially,  there  is  a  mixed  quadrupole  moment  in  the  3D  Weyl  semimetal  that  captures  a  mixed  pseudospin-charge  bulk  response  cancelling  the  anomaly  of  surface  modes.  This  work  opens  an  important  new  direction  in  the  quasi-topological  semimetal  responses  characterized  by  mixed  multipole  moments  of  the  nodal  Fermi  surfaces.
■590    ▼aSchool  code:  0090.
■650  4▼aCondensed  matter  physics
■650  4▼aTheoretical  physics
■650  4▼aQuantum  physics
■653    ▼aTopological  crystalline  phases
■653    ▼aWannier  orbitals
■653    ▼aFrank  angle
■690    ▼a0611
■690    ▼a0753
■690    ▼a0599
■71020▼aUniversity  of  Illinois  at  Urbana-Champaign▼bPhysics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-03B.
■790    ▼a0090
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17359995▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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