拓扑绝缘体表面的复合费米子与量子霍尔条纹
强关联电子
2010-03-05 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
我们研究了在量子化轨道磁场中，化学势处于狄拉克点时的单狄拉克费米子问题。这可以在调至中性的拓扑绝缘体（如Bi2Se3）表面上实现。我们研究了长程库仑相互作用（强度alpha=e^2/(epsilon hbar v_F)）和局域排斥U的效应，后者捕捉了电子关联的效应。相互作用在半填充的零朗道能级上解除了自由费米子的简并，但其方式与石墨烯中的不同。对于弱相互作用，即U=0且alpha<<1，预期会出现复合费米液体。然而，在强局域关联极限下（大U但alpha<<1），预测会出现电荷密度波相，我们称之为“轴子条纹”。虽然它让人联想到量子霍尔条纹相，但其波长在参数上大于磁长度，且诱导的费米子质量项（轴子）也随电荷密度振荡。该相会被足够强的塞曼耦合破坏。我们构建了相图并讨论了其对实验的意义。
引用
@article{arxiv.1003.0901,
title = {Composite Fermions and Quantum Hall Stripes on the Topological Insulator Surface},
author = {Ying Ran and Hong Yao and Ashvin Vishwanath},
journal= {arXiv preprint arXiv:1003.0901},
year = {2010}
}
备注
4 pages + supplemental material