观测拓扑开关：从晶体镱半导体到三阶拓扑绝缘体相
介观与纳米尺度物理
2025-08-28 v1 光学
摘要
晶体镱半导体和更高阶拓扑绝缘体代表着两类基本且截然不同的拓扑物质。虽然两者在经典波系统中均有广泛研究，但在单一平台内的共存及可控转换仍然基本未探索。同时，实现三维自旋轨道耦合——实现广泛更高维拓扑相的关键——仍面临着实验上的显著挑战。本文实验实现了三维自旋轨道耦合，证明通过调节二面化自旋轨道耦合强度，可实现晶体镱半导体和三阶拓扑绝缘体相的共存及可控开关。通过工程化三维电路亚材料，我们合成了所需的自旋轨道相互作用，并观察到两相特征信号：频谱学揭示了费米弧，局部态密度测量识别出拓扑角落模式。有趣的是，角落模式退核数为经典Benalcazar-Bernevig-Hughes模型的两倍，信号着一种丰富的拓扑结构。我们的研究在两类典范性拓扑相之间建立了基本联系，为进一步探索由自旋轨道耦合引起的异常更高维拓扑相奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2508.19531,
title = {Observation of topological switch between Weyl semimetal and third-order topological insulator phases},
author = {Yu-Hong Han and Yi Li and Feng Mei and Liantuan Xiao and Suotang Jia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.19531},
year = {2025}
}
备注
17 pages, 7 figures,