多层石墨烯中量子反常霍尔晶体的新类别

近期在菱形堆叠五层石墨烯中实验观测到量子反常霍尔（QAH）效应，这激发了关于量子反常霍尔晶体（QAHC）——拓扑维格纳晶体——可能性的理论讨论。传统的拓扑维格纳晶体通常每个晶胞含一个电子。本工作中我们提出以 QAHC-$z$ 标记的新型拓扑维格纳晶体，每个晶胞含 $z$ 个电子。在五层石墨烯体系中，我们在总填充 $\nu=1$ 每莫尔晶胞的条件下，发现 QAHC-2 和 QAHC-3 的能量低于传统 QAHC-1。这些态的总陈数 $C_\mathrm{tot}=1$，与实验观测到的 QAH 效应一致。较大的 QAHC 态因五层石墨烯独特的墨西哥帽色散而具有更低的动能，可弥补相互作用能的损失。与 QAHC-1 不同，QAHC-2 和 QAHC-3 破缺了莫尔平移对称性，与莫尔带绝缘体截然不同。我们还简要讨论了填充 $\nu=2/3$ 处整数 QAH 与分数 QAH 态之间的竞争。此外，我们发现更强的莫尔势可显著改变相图，甚至有利于具有 $C=2$ 陈带的 QAHC-1 假设。