高自旋轴子绝缘体

轴子绝缘体具有由晶格和时间反演对称性保护的量子化轴子场$\theta=\pi$，在层电子学和量子计算中具有巨大的器件应用潜力。在这里，我们提出了一种在大自旋$s$表示中定义的高自旋轴子绝缘体（HSAI），它保持相同的固有对称性，但具有显著的轴子场$\theta=(s+1/2)^2\pi$。这种独特的轴子场通过使用混合Wannier函数、层分辨陈数以及拓扑磁电效应的直接计算得到了独立确认。我们表明，尽管HSAI边界具有整数表面陈数，但保证的无间隙准粒子激发不存在，这暗示了一种违反常规体-边界对应的异常量子反常。此外，我们确定轴子场$\theta$可以通过外部磁场精确调谐，从而能够操控键合输运性质。本文提出的HSAI可以通过量子化非互易电导或拓扑磁电响应在超冷原子中实验验证。我们的工作丰富了凝聚态物理中对轴子绝缘体的理解，为未来的器件应用铺平了道路。