| 摘要 | 第5-8页 |
| ABSTRACT | 第8-10页 |
| Nomenclature | 第14-15页 |
| Chapter 1 Introduction | 第15-33页 |
| 1.1 Quantum Hall Effect (QHE) | 第16-21页 |
| 1.1.1 Landau levels | 第16-18页 |
| 1.1.2 Pumping | 第18-19页 |
| 1.1.3 Edge States | 第19-20页 |
| 1.1.4 Periodic Potential | 第20-21页 |
| 1.2 Topological Phases in Atomic Crystal Layers | 第21-26页 |
| 1.2.1 Honeycomb Lattice and the Haldane Model | 第21-24页 |
| 1.2.2 Haldane's Model with Spin: Graphene as Topological Insulator (TI) | 第24-26页 |
| 1.3 Three-dimensional (3D) Topological Phases | 第26-33页 |
| 1.3.1 3D TI | 第26-27页 |
| 1.3.2 3D QHE | 第27-33页 |
| Chapter 2 QAHE from In-plane Magnetization | 第33-63页 |
| 2.1 Review of QAHE from Out-of-plane Magnetization | 第33-37页 |
| 2.1.1 Graphene with Magnetism and Rashba Spin-orbit Coupling (SOC) | 第33-36页 |
| 2.1.2 3D-TI Thin Films with Magnetic Doping | 第36-37页 |
| 2.2 Symmetry Difference: Out-of-plane vs In-plane Magnetization | 第37-39页 |
| 2.3 Buckled Lattices of Group-IV Elements | 第39-52页 |
| 2.3.1 Tight-binding Hamiltonian | 第39-41页 |
| 2.3.2 Monolayer Case | 第41-50页 |
| 2.3.3 Multilayer Cases | 第50-52页 |
| 2.4 Buckled Lattice of Group-V Elements | 第52-60页 |
| 2.4.1 Model and Electronic Structure | 第52-55页 |
| 2.4.2 Role of SOC Strength on Topological Phases | 第55-59页 |
| 2.4.3 Role of Out-of-plane Component of Magnetization and Strain | 第59-60页 |
| 2.5 Summary and Outlook | 第60-63页 |
| Chapter 3 Valley Engineering and Spontaneous QAHE | 第63-85页 |
| 3.1 Inter-valley Coupling | 第63-76页 |
| 3.1.1 Superlattice with C_(3v) Symmetry and Quadratic Band Crossing | 第63-70页 |
| 3.1.2 Superlattices with C_(6v) and C_(2v) Symmetries | 第70-71页 |
| 3.1.3 Generalized Effective Hamiltonian from Symmetry Analysis | 第71-76页 |
| 3.2 Quadratic Band Crossing with Coulomb Interaction | 第76-82页 |
| 3.2.1 Instability of Fermi Point Driven by Interaction | 第76-77页 |
| 3.2.2 Quadratic Band Crossing on Kagome Lattice Model | 第77-78页 |
| 3.2.3 Spontaneous QAHE Driven by Interaction | 第78-81页 |
| 3.2.4 Phase Transition | 第81-82页 |
| 3.3 Summary and Outlook | 第82-85页 |
| Chapter 4 Zero-line Mode (ZLM) | 第85-107页 |
| 4.1 Review of ZLM Based on QVHE | 第85-91页 |
| 4.1.1 Electronic Structures | 第85-89页 |
| 4.1.2 Electronic Transport Properties of Topological ZLMs | 第89-91页 |
| 4.2 ZLM from QAHE with Out-of-plane Magnetization | 第91-98页 |
| 4.2.1 Motivation | 第91-92页 |
| 4.2.2 Electronic Structures | 第92-94页 |
| 4.2.3 Electronic Transport Properties | 第94-98页 |
| 4.3 ZLMs from QAHE with In-plane Magnetization | 第98-105页 |
| 4.3.1 Motivation | 第98-100页 |
| 4.3.2 Model and Electronic Structure of ZLMs | 第100-102页 |
| 4.3.3 Current Partition at Y-shape Junction | 第102-104页 |
| 4.3.4 Network and Flat Bands | 第104-105页 |
| 4.4 Summary and Outlook | 第105-107页 |
| Chapter 5 Electronic Structures of Transition Metal Monolayers | 第107-131页 |
| 5.1 Introduction | 第107-109页 |
| 5.2 Model and Formalism | 第109-117页 |
| 5.2.1 Tight-binding Model | 第110-116页 |
| 5.2.2 First-principles Calculations | 第116-117页 |
| 5.3 Energy Bands and Fitting Parameters | 第117-123页 |
| 5.3.1 Lattice Constants | 第118页 |
| 5.3.2 3d Transition-metal Monolayers | 第118-121页 |
| 5.3.3 5d Transition-metal Monolayers | 第121-123页 |
| 5.4 Fitting Method and Fitting Results | 第123-129页 |
| 5.4.1 Nonlinear Fitting | 第123-127页 |
| 5.4.2 Summarize of the Fitting Results | 第127-129页 |
| 5.5 Summary and Outlook | 第129-131页 |
| Chapter 6 Summary and Discussion | 第131-135页 |
| References | 第135-147页 |
| 致谢 | 第147-149页 |
| Publications | 第149-151页 |
