杂化 Wannier 表象中的轴子耦合
介观与纳米尺度物理
2020-04-29 v2 强关联电子
摘要
许多磁点群对称性对晶体绝缘体进行拓扑分类,将其划分为具有非零量子化 Chern-Simons 磁电耦合(“轴子奇”或“拓扑”)和不具有者(“轴子偶”或“平庸”)。对于时间反演或反演对称性,所得拓扑态通常分别称为“强拓扑绝缘体”或“轴子绝缘体”,但许多其他对称性也可保护这一“轴子 ”指标。拓扑态常通过选取一个感兴趣的晶体学方向并考察杂化 Wannier(或等价地,非阿贝尔 Wilson 环)能带结构来深刻刻画,该结构被视为正交方向二维布里渊区的函数。在此,我们系统分类了轴子量子化对称性,并探讨了此类对称性对 Wannier 能带结构的影响。反之,我们澄清了可从 Wannier 能带结构推导轴子 指标的条件。特别地,我们确定了若干情形:对 Wannier 能带间 Dirac 接触点的计数,或对某些 Wannier 能带陈数的计算,或二者兼用,可直接确定轴子 指标。我们还讨论了此类对称性何时对 Wannier 能带施加“流”,使其总在投影布里渊区某处通过简并与更高和更低能带粘连,以及相应表面何时可保持有隙从而展现半量子化表面反常霍尔电导的相关问题。我们的形式论证在若干范式性轴子奇对称性(包括时间反演、反演、简单镜面及滑移镜面对称性)的紧束缚模型背景下得到确认和阐明。
引用
@article{arxiv.1912.11887,
title = {Axion coupling in the hybrid Wannier representation},
author = {Nicodemos Varnava and Ivo Souza and David Vanderbilt},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.11887},
year = {2020}
}