有质量 Dirac 费米子中标量势诱导拓扑转变与标量霍尔效应的微观起源

我们系统研究了有质量 Dirac 费米子中标量势诱导的拓扑转变。我们展示了标量势分布如何调控能隙或质量的符号，以及导致能带反转的色散关系。这由 Klein 隧穿与反 Klein 隧穿介导，使其本质上不同于导致拓扑 Anderson 绝缘体的机制。在一维中它可导致边缘局域化的形成。在二维中这可产生量子化霍尔效应。不同于传统霍尔效应，这是由标量相互作用诱导且为内禀的。因此我们称之为标量霍尔效应。这可促进拓扑不变量(如陈数)的直接调控，以及平凡绝缘体中边缘态的局域调控，从而为调控源自非平凡拓扑的物理可观测量开辟新可能。