各向异性量子自旋霍尔效应、自旋 - 轨道织构与 Mott 相变

我们通过一个包含次近邻键上各向异性自旋 - 轨道耦合和 Hubbard 相互作用的紧束缚模型，研究了类石墨烯晶格二维体系中拓扑效应与 Mott 物理之间的相互作用。我们全面分析了由此产生的物相，即在中等相互作用下的拓扑能带绝缘体相或各向异性量子自旋霍尔相、Mott 区大相互作用下的 N\'eel 相和螺旋相，以及 Mott 相变处体相中自旋 - 轨道织构的形成。通过自旋波分析和数学论证，分析了大相互作用下涌现的磁有序。在弱相互作用下，类比 Kane-Mele 模型，该系统由 $Z_2$ 拓扑不变量描述。此外，我们描述了各向异性自旋 - 轨道耦合如何在边缘产生奇异的自旋织构。Mott 相变处的物理用 U(1) 从属转子 (slave rotor) 理论描述。通过考虑平均场鞍点解周围的规范涨落，我们展示了在 Mott 临界点之上，自旋织构如何增殖到体相中。后者源于自旋子 (spinons) 对单极子插入的响应，且随着自旋 - 轨道耦合占主导地位而变得更加显著。我们讨论了我们预测对铱酸盐化合物 Na2IrO3 薄膜及类石墨烯系统的启示。