有机狄拉克电子系统 $\alpha$-(BEDT-TSeF)$_2$I$_3$ 中相互作用诱导的量子自旋霍尔绝缘体
介观与纳米尺度物理
2022-05-24 v5
摘要
聚焦于最近发现的候选拓扑绝缘体 -(BEDT-TSeF)I——在低对称性晶格中具有二维电荷中性狄拉克锥——我们结合从头计算和扩展 Hubbard 模型计算来处理自旋轨道和非局域排斥相互作用，并发现了一种相互作用诱导的量子自旋霍尔 (QSH) 绝缘体的实现，类似于在次近邻排斥下的蜂窝晶格中所提出的情形。在不存在排斥相互作用时，拓扑绝缘体由自旋轨道耦合产生，并以非零自旋陈数为特征。通过在 Hartree-Fock 层面考虑直至次近邻的排斥，发现内禀自旋轨道隙增长了数个数量级，并且出现了同时具有有限自旋陈数和序参量的 QSH 绝缘相。计算了输运系数和自旋磁化率，发现它们能一致地解释大多数实验发现，包括在 K 发生的金属-绝缘体交叉以及在静水压下从 0 到 的 Berry 相变。我们论证了这样的 QSH 绝缘相不需要相当大的自旋轨道相互作用即可产生大的绝缘隙，这对于在具有低对称性晶格和/或小自旋轨道耦合的一般材料中寻找新颖拓扑相是非常有利的。
引用
@article{arxiv.2110.05010,
title = {Interaction-induced quantum spin Hall insulator in the organic Dirac electron system $\alpha$-(BEDT-TSeF)$_2$I$_3$},
author = {Daigo Ohki and Kazuyoshi Yoshimi and Akito Kobayashi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.05010},
year = {2022}
}