自旋-动量锁定的从头计算 $\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$ 理论：在拓扑表面态中的应用

基于从头计算相对论性 ${\mathbf k}\cdot{\mathbf p}$ 理论，我们推导了三维拓扑绝缘体表面态直至 $\mathbf{k}$ 七阶的有效双带模型。它对以动量与自旋之间的非正交性为特征的表面自旋结构提供了全面的描述。我们表明，非正交性随 $\mathbf{k}$ 极角的振荡具有 $\pi/3$ 的周期性，这可以归因于有效的六重对称自旋轨道磁场，其中场矢量在 $\mathbf{k}$ 单次旋转中具有五重和七重缠绕。由于经典 Rashba 场的主导作用，保留了单缠绕的螺旋自旋结构，但动量与自旋之间的正交锁定存在周期性的几度偏差。