螺旋边缘上的 Luttinger 液体物理与自旋翻转散射

我们通过量子蒙特卡洛模拟，在 Kane-Mele-Hubbard 模型框架下研究了电子关联效应对量子自旋霍尔绝缘体边缘态的影响。鉴于 U(1) 自旋对称性和时间反演不变性，低能理论为仅包含前向散射的螺旋 Tomanaga-Luttinger 模型。对于弱至中等相互作用，该模型正确描述了等时自旋和电荷关联，包括其掺杂依赖性。从德鲁德权重（Drude weight）可以看出，在存在电子 - 电子相互作用时，体态变得相关，使得前向散射模型不再完整。强关联导致横向自旋涨落缓慢衰减，非弹性自旋翻转散射强烈改变单粒子谱，导致类石墨烯边缘态特征。螺旋 Tomanaga-Luttinger 模型仅在弱耦合极限下渐近完全有效。