自旋轨道耦合晶体中填充强制的量子能带绝缘体
强关联电子
2016-04-26 v3 材料科学
其他凝聚态物理
量子物理
摘要
虽然能带绝缘体通常在波矢空间用完全填充的能带来描述，但它们有时也用互补的Wannier图像描述，其中电子占据局域化的类原子轨道。后一图像在何种条件下失效？不同格点间不可去除的量子纠缠会阻碍局域轨道描述，这发生在如Chern绝缘体和拓扑绝缘体等系统中。我们统称此类态为量子能带绝缘体（QBIs）。在此我们报告一个填充强制QBI的理论发现——即一种自由电子绝缘体，其能带填充小于原子图像所要求的最小数目。因此此类绝缘体无法用填充局域轨道表示，而必须是QBIs。这被证明发生在某些具有非对称空间群的立方晶体模型中。像拓扑绝缘体一样，填充强制QBIs需要自旋轨道耦合。然而相反，它们通常不显示受保护的表面态。相反，其非平凡性质通过研究其基态波函数的量子纠缠揭示。
引用
@article{arxiv.1506.03816,
title = {Filling-Enforced Quantum Band Insulators in Spin-Orbit Coupled Crystals},
author = {Hoi Chun Po and Haruki Watanabe and Michael P. Zaletel and Ashvin Vishwanath},
journal= {arXiv preprint arXiv:1506.03816},
year = {2016}
}
备注
4.5 pages + 7.5 page Appendices, 2+4 figures; v3: Corrected Fig. 5 in Appendix B; added discussion on surface states (Fig. 6)