通过谱函数探测拓扑物质中的绕扭数和陈数

我们提出了一种方法，通过测量动量空间单粒子谱函数（SPSF）来直接探测拓扑物质中的 bulk 拓扑量子数。角谱致动子光谱（ARPES）可以检测SPSF，常用于确定量子材料的 bulk 能带结构。这里我们指出，虽然动量空间SPSF的一部分给出能带结构，但它也包含了各种拓扑物质的绕扭数和陈数的信息。为此，我们推导了拓扑系统中不同模型的SPSF，如拓扑超导体的 Kitaev 模型、长程 Su-Schrieffer-Heeger 模型、Qi-Wu-Zhang 模型、六边形格子上的 Haldane 模型以及一个 physical 实现 Kitaev 链的四能带模型，并解释了如何从SPSF中提取不同拓扑相的绕扭数或陈数。来自SPSF的信息似乎由于ARPES 和扫描隧道光谱技术的最新进展而在实验上是可访问的。虽然使用SPSF检测 bulk 拓扑量子数在一维系统中效果良好，但对于高维系统仍有局限性，其中必须与另一种测量手段结合使用以确保被调查的物质是拓扑的，即具有非零陈数。