具有立方对称性的多种晶体形状中的分数化铰链与角电荷

高阶拓扑绝缘体在其三维晶体的铰链或角上承载无隙态。近期研究表明,即便拓扑平庸的绝缘体也可能表现出局域于铰链或角的分数化量子化电荷。尽管以往研究多聚焦于二维系统,本文中我们朝系统理解三维绝缘体中的铰链与角电荷迈出第一步。我们考虑具有立方对称性的五种顶点传递多面体晶体形状,如立方体、八面体和立方八面体。我们推导了用与体相Wyckoff位置相关的电荷表示的铰链与角电荷的实空间公式。我们发现,铰链与角电荷仅能由体视角以模特定分数预测,该分数依赖于晶体形状,因为晶体边界附近的弛豫可能影响分数部分。特别地,我们证明在以截角立方体或截角八面体为形状的晶体中,可出现以基本电荷为单位、模$1/12$的$1/24$分数化量子化电荷。我们还研究了铰链与角电荷的动量空间公式。结果表明,高对称动量处填充能带的不可约表示不足以确定角电荷。我们引入一个额外的Wilson环不变量来解决此问题。