三维拓扑绝缘体表面由磁化诱导的相变

从低能模型出发，拓扑场论表明表面磁化可以在三维拓扑绝缘体中打开表面能隙，从而导致半量子化的霍尔电导。本文通过采用真实的晶格模型，展示了在表面磁化诱导的三维拓扑绝缘体中发生的{表面相变}，伴随着表面陈数从 $\frac{1}{2}$ 到 $-\frac{3}{2}$ 最终到 $-\frac{1}{2}$ 的急剧变化。这些表面相变导致磁电系数和量子霍尔电导发生突变，这在实验上是可观测的。此外，我们给出了相图，阐明了在不同 $Z_{4}$ 拓扑数下，三维拓扑绝缘体表面陈数在表面磁化下的行为。我们的研究强调了具有破坏的体-边界对应关系的新相的存在，并丰富了对拓扑绝缘体性质的理解。