具有Haldane轨道耦合的石墨烯纳米带中的高陈数量子反常霍尔相

我们研究了在交换场影响下之字形石墨烯纳米带中不同量子反常霍尔（QAH）相之间可能的相变。石墨烯的有效紧束缚哈密顿量由跳跃项、Kane-Mele和Rashba自旋-轨道耦合以及Haldane轨道项组成。我们发现，交换场的变化会导致体带隙闭合现象，并在石墨烯系统中发生相变。如果不存在Haldane轨道耦合，手征（反手征）边缘态 $\nu=+2$（$\nu=-2$）与赝量子自旋霍尔态（$\nu=0$）之间会发生相变。令人惊讶的是，当考虑Haldane轨道耦合时，在 $\nu=+2$ 和 $\nu=-2$ 相之间出现了一个具有两个额外边缘模式的中间量子自旋霍尔（QSH）相。因此，当交换场方向反转时，该中间相要么是高陈数 $\nu=+4$ 的超手征边缘态，要么是 $\nu=-4$ 的反超手征边缘态。我们给出了系统中不同QAH相的能带结构、边缘态波函数和电流分布。我们还报告了QAH相变的临界交换场值。