拓扑绝缘体中的反常自旋响应与虚拟载流子介导的磁性

我们对 HgTe 量子阱中的静态自旋响应进行了全面的理论研究，揭示了拓扑非平凡反结构（倒置结构）的独特行为。最引人注目的是，未掺杂拓扑绝缘体系统的 q=0（长波）自旋磁化率恒定且等于无隙类狄拉克结构的值，而同一量在普通绝缘体区随带隙增大典型地减小。我们讨论了量子阱中局域磁矩有序化的影响，涵盖绝缘和电子掺杂两种情况。还考虑了边缘态的自旋响应，并提取了体电子和边缘电子的有效朗德 g 因子。我们研究中揭示的多种反直觉自旋响应特性，源于该系统能够灵活进入如下情形：载流子动力学可由普通薛定谔型物理主导、模仿手性狄拉克费米子行为，或反映材料受对称性保护的拓扑序。