量子自旋霍尔样品边缘上的手性格子超固体

我们表明，量子自旋霍尔拓扑绝缘体的边缘为实现奇异超固相提供了一个天然平台。一方面，由于体态的非平庸拓扑，费米子边缘模式是螺旋性的。另一方面，边缘处的无序或磁性吸附原子可产生与螺旋电子相互作用的密集局域自旋阵列。自旋子系统在磁学上是阻挫的，因为间接交换倾向于形成螺旋自旋序，而直接交换则倾向于自旋的（反）铁磁序。在中等强度的直接交换下，这些自旋相互作用之间的竞争导致零温下宇称的自发破缺和 z 分量的伊辛型序。如果总自旋守恒，该自旋序不会钉扎住支持理想输运的集体无质量螺旋模式。在这种情况下，相变将螺旋自旋序转变为手性格子超固体序。这为实验研究难以捉摸的超固态提供了一种全新的可能性。