带隙石墨烯中的手性轨道电流与反常磁矩

我们提出了一种低能有效质量理论，用于描述具有带隙的石墨烯及相关材料中的手性轨道电流和反常磁矩。我们证明，布洛赫电子通常包含由带间矩阵元引起的反常电流密度，该电流密度描述了与磁矩相关的手性电流环流。在带隙石墨烯中，手性电流在不同谷之间方向相反，相应的磁矩解释了朗道能级的谷劈裂。特别是在带隙双层石墨烯中，依赖于谷的磁矩导致了带底顺磁磁化率的发散，并在相对较小的磁场范围内实现了完全的谷极化。该公式也适用于三维拓扑绝缘体的带隙表面态，其中反常电流与空间调制势中的磁电响应相关。