拓扑绝缘体纳米薄膜输运特性的维度交叉

我们展示了二维（2D）拓扑绝缘体如何通过堆叠演化为具有不同拓扑指数的强或弱拓扑绝缘体，并提出了一种超越从量子自旋霍尔效应到弱拓扑绝缘体交叉直观图像的新猜想。通过研究不同边界条件下的电导，我们证明了存在两种导电机制，即通过表面或边缘导电通道进行导电。我们表明这两种导电机制是互补且互斥的。我们引入了存在和不存在无序情况下的电导图，以及二维 $\mathbb{Z}_2$ 指数图，描述了电导从二维极限到三维极限的维度交叉。堆叠层是一种反转能隙的有效方法，是控制自旋 - 轨道耦合强度的替代方案。新兴的量子自旋霍尔绝缘体相并不局限于奇数层的情况。