柱状拓扑绝缘体中的磁电效应

当拓扑绝缘体（TIs）表面上的时间反演对称性被破坏时，会表现出量子化的磁电响应。这种不寻常的电磁（EM）响应是 TI 表面上量子霍尔效应的独特宏观表现，并由量子化的 Chern-Simons 理论描述。在本文中，我们构造了描述由柱状界面分隔的两种拓扑介质之电磁响应的格林函数（GF）。该 GF 在适当极限下描述了以下两种情形的磁电效应：i）被介电流体包围的柱状 TI，以及 ii）具有柱状介电填充空腔的 TI。我们计算了 TI 表面附近线电荷和线电流产生的电磁场，并表明除了标准镜像电磁源外，还会出现磁单极子的电荷和电流密度。我们讨论了一些可用于测试这些磁单极子场的实验装置。