稀释对二维拓扑磁子绝缘体的影响

我们研究了在洁净极限下具有拓扑相的二维铁磁绝缘体的稀释效应。通过考虑具有次近邻Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的蜂窝晶格上的铁磁Heisenberg模型，并在线性自旋波近似下工作，我们建立了以稀释磁性原子比例 $p$ 为函数的拓扑相图。陈数 $C=1$ 的拓扑相对中等稀释 $p_{1}^{*}$ 以下是稳健的，而在高于 $p_{2}^{*}>p_{1}^{*}$ 的更大稀释下系统变为平庸相。有趣的是，$p_{1}^{*}$ 和 $p_{2}^{*}$ 均低于蜂窝晶格的经典渗流阈值 $p_{c}$，这赋予了所得相以物理意义。在 $p<p_{1}^{*}$ 的拓扑相中，磁子谱是无隙的，但填充拓扑洁净极限能隙区域的态是空间局域化的。在局域态区域之上和之下，存在由扩展态组成的窗口。这与标准陈绝缘体不同，后者的扩展态仅出现在单一能量处。对于 $p_{1}^{*}<p<p_{2}^{*}$ 的稀释，两个扩展态区域合并，并在磁子谱中部附近出现连续的非局域化态。对于这一稀释范围，陈数在热力学极限下似乎定义不良，仅当 $p>p_{2}^{*}$ 时所有态都局域化，系统才如平庸相预期那样显示 $C=0$。在洁净极限下具有磁子陈绝缘体的体系中以非磁性原子替换磁性原子，使所有三个相都处于实验可及范围内。