铋反相畴壁：Su-Schrieffer-Heeger 模型的三维体现
介观与纳米尺度物理
2023-01-30 v1
摘要
Su、Schrieffer 和 Heeger (SSH) 模型描述了由于交替键模式形成反相畴壁 (DW) 而在聚乙炔中产生的孤子激发，已成为一维 (1D) 手性拓扑绝缘体的范例。尽管 SSH 模型已在光子与等离激元系统中实现，但在三维 (3D) 电子系统中尤其是关于反相畴壁形成的类比十分有限。在此，我们提出本征块体铋可作为 SSH 模型的三维类比，其中 原子层的二聚化分别使得连续 双层内部为交替的共价键、双层之间为范德瓦耳斯键。首先，我们通过考虑宇称本征值与 Wannier 电荷中心，确认两种二聚化铋结构分别属于 0 与 的不同 Zak 相，而先前报道的铋的块体拓扑相在二聚化反转下保持不变。接着，我们证明了存在拓扑非平庸的 与平庸的 畴壁，其中带隙内畴壁态数目（忽略自旋）分别为奇数与偶数，并展示了这如何控制相邻两畴的 Zak 相的相互关联。最后，我们基于宇称本征值的翻转，推导出任意取向畴壁何时呈现 Zak 相的通用判据。铋中二聚化及畴壁形成的实验实现可借助能改变原子间作用力与键长的强飞秒激光激发来实现。
引用
@article{arxiv.2301.04278,
title = {Bismuth antiphase domain wall: A three-dimensional manifestation of the Su-Schrieffer-Heeger model},
author = {Jinwoong Kim and Cheng-Yi Huang and Hsin Lin and David Vanderbilt and Nicholas Kioussis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.04278},
year = {2023}
}