通过晶体缺陷电荷的陈数极化微观理论

现代极化理论在其原始形式下不适用于具有非平凡能带拓扑的系统。陈绝缘体就是这样一个例子。为它们定义极化是复杂的，因为它们在体态是绝缘的，但表现出金属边缘态。瓦尼尔函数构成了原始现代极化理论的一个关键要素，但人们认为这些不能应用于陈绝缘体，因为它们不再是指数局域化的，并且从 Zak 相位获得的瓦尼尔中心不再是规范不变的。在本文中，我们通过 Zak 相位为陈绝缘体提供了一个明确的绝对极化定义。我们通过研究与晶格位错束缚的非量子化分数电荷得到了我们的表达式。我们的表达式可以直接从体态量计算，并且不对边缘态填充做任何假设。它与先前关于在晶体对称性存在下束缚于位错的量子化电荷的结果完全一致。同时，我们的结果更具一般性，因为它也适用于除平移外没有其他晶体对称性的陈绝缘体。