通过周期驱动实现高阶拓扑绝缘体

我们在理论上研究了一种基于平方晶格的周期驱动半金属。基于 Floquet 哈密顿量图像，已证明从半金属相出发，可以构造具有 Floquet 边缘态的 Floquet 拓扑绝缘体以及容纳拓扑角模的 Floquet 高阶拓扑绝缘相。体准能谱中发生拓扑相变，随着驱动振幅的变化，陈数（Chern number）从 $+1$ 变为 $-1$。这可归因于圆偏振光导致的破缺时间反演不变性（$\mathcal{T}$）。当通过添加 Wilson 质量项在破缺 $\mathcal{T}$ 的同时也破缺离散四重旋转对称性（$\mathcal{C}_4$）时，可以实现在所有角处容纳能隙内模的高阶拓扑绝缘体（HOTI）。由 Floquet 态计算的 Floquet 四极矩表现出 $0.5$（模 1）的量子化值，从而标识 HOTI 相。我们还展示了在中等频率区间准能量 $\omega/2$ 处出现的{\it{修饰角模}}（准静态高频极限中零模的残余），其中 $\omega$ 为驱动频率。