量子自旋守恒绝缘体拓扑相变的红外标记
介观与纳米尺度物理
2025-06-10 v2 材料科学
摘要
我们利用第一性原理方法，展示红外光学响应可用于判别二维量子自旋守恒绝缘体（QSHI）的拓扑相与平凡相。我们以最近实验实现的德仏威纳（germanene）和 jacutingaite 为典型系统，其中红外光谱在相变处呈现离散性，源于BORN有效电荷值发生大幅离散跳跃（最高可达2）。对于这些材料，可通过在场效应 setup 中施加外部静电势来诱导相变。我们的结果在低能 Kane-Mele 模型框架下得到阐释，并对当材料能隙与红外活跃声子频率相近时的动力学效应具有鲁棒性。在能隙较小的德仏威纳中，由于动力学效应，平面声子在光学导电率中表现出Fano 轮廓，其在两个相之间的强度和形状有显著差异。相比之下，能隙较大的 jacutingaite 表现出多个红外活跃声子模式，其谱强度在两个相之间发生剧变。
引用
@article{arxiv.2505.14277,
title = {Infrared markers of topological phase transitions in quantum spin Hall insulators},
author = {Paolo Fachin and Francesco Macheda and Paolo Barone and Francesco Mauri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.14277},
year = {2025}
}