拓扑绝缘体中由 Rashba 自旋轨道耦合引起的一般螺旋边缘态

我们研究了由于 Rashba 自旋轨道相互作用而缺乏轴向自旋对称性的二维拓扑绝缘体的螺旋边缘态。轴向自旋对称性的缺失可导致所谓的一般螺旋边缘态，其具有依赖于能量的自旋取向。这开启了非弹性背散射的可能性，从而导致非量子化输运。在此，我们解析地找到了在 Bernevig-Hughes-Zhang 模型内，存在 Rashba 自旋轨道耦合时，针对单一孤立边缘和有限宽度条带两种情况下一般螺旋边缘态的新色散关系以及能量依赖的自旋取向。在单边缘情形下，我们解析地量化了自旋取向的能量依赖性，对于实际的 HgTe 量子阱而言该依赖性较弱。尽管如此，有限尺寸效应与 Rashba 自旋轨道耦合相结合，在能量色散中导致两个避免交叉，在真实参数下边缘态的自旋取向变化显著增强。最后，我们的解析结果与该模型的数值紧束缚正则化符合良好。