三维拓扑绝缘体二维表面上光诱导的量子反常霍尔效应
材料科学
2021-07-06 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
量子反常霍尔（QAH）效应在无外磁场下产生量子化的电荷霍尔电导。它同时要求非平庸能带拓扑与时间反演对称性（TRS）破缺。在大多数情况下，可打破时间反演不变拓扑材料的 TRS 以产生 QAH 效应，这本质上是一种拓扑相变。由外场/刺激诱导的常规拓扑相变需要一条能隙闭合又重新打开的路径。因此，相变仅当场/刺激的大小大于临界值时才发生。本工作中我们提出，利用无能隙表面态，该相变可在任意弱（但有限）外场强度下发生。这可视为一种非常规拓扑相变，其中能隙闭合由体-边对应与对称性所保证，而能隙重新打开则由外场诱导。我们在诸如 的三维拓扑绝缘体二维表面态上演示了这一概念：根据 Floquet 时间晶体理论中的 van Vleck 有效哈密顿量，一旦开启圆偏振光，这些表面态即变为二维 QAH 绝缘体。量子化陈数的符号可通过光的手性控制。这为触发拓扑相变与创造 QAH 绝缘体提供了一种便捷且动态的途经。
引用
@article{arxiv.2107.01703,
title = {Light-induced quantum anomalous Hall effect on the 2D surfaces of 3D topological insulators},
author = {Haowei Xu and Jian Zhou and Ju Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.01703},
year = {2021}
}
备注
13 pages, 4 figures