无带隙系统中的轴子响应

三维强拓扑绝缘体预期会实现量子化的磁电响应，即所谓的轴子响应。然而，许多被预测为拓扑绝缘体的材料已被证实是金属性的，具有体费米面。继 Bergman 等人 (Phys. Rev. B 82, 195417 (2010)) 的结果——即拓扑绝缘体的螺旋表面态即使在能带结构带隙闭合时仍然存在——之后，我们探索了此类系统中磁电响应的命运。我们发现，一旦体费米面打开，一个非量子化的磁电耦合仍然存在——这是一种非普适的轴子响应。更一般地，我们发现，对于每一个陈形式，都存在更高维度的内禀反常霍尔效应类似物——对于无带隙系统是非量子化的响应系数，而对于有带隙系统则是量子化的输运系数，两者都具有拓扑起源。特别地，三维中的非量子化磁电响应源自四维中的内禀反常霍尔效应类似物。