拓扑绝缘体表面的集体激发

我们研究了三维拓扑绝缘体表面螺旋电子液中的集体激发。螺旋电子液中的电子遵循无质量粒子的类 Dirac 方程，其自旋方向严格由其动量决定。由于这种自旋 - 动量锁定效应，系统中的集体激发表现为耦合的电荷密度波与自旋密度波。我们建立了螺旋电子液中自旋等离激元的量子场论描述，并研究了其性质与内部结构。计算了系统中因激发自旋等离激元而产生的自旋极化值。我们还考察了自旋等离激元在磁性与非磁性杂质及外势场中的散射，表明散射主要发生在两个侧瓣方向。文中还讨论了其与石墨烯中 Dirac 电子气的类比。