具有 Rashba 自旋轨道相互作用的 Chern 绝缘体中边缘电流的面外自旋极化

我们研究了在具有 Haldane-Rashba 相互作用的蜂窝晶格中，非零 Chern 数以及边缘电流面外自旋极化的变化。该相互作用由于 site-I 和 site-II 原子处电流环引起的 Haldane 相而破坏时间反演对称性，并且也解释了 Rashba 型自旋轨道相互作用。Rashba 自旋轨道相互作用增加了 Dirac 点的数量，并且能带接触现象可通过在非零 Haldane 相中调节在位势产生。利用 Pontryagin 卷绕数和数值 Berry 曲率方法，我们发现对于正、负 Haldane 相，Chern 数模式分别为 $\{+2, -1, 0\}$ 和 $\{-2, +1, 0\}$。非零 Chern 数称为 Chern 绝缘相。我们发现 Haldane 相和在位势的变化均导致 site-I 和 site-II 原子体自旋极化取向的改变。有趣的是，在具有锯齿形边缘的 ribbon 中（其一个外边缘天然具有 site-I 原子，相对外边缘具有 site-II 原子），边缘态的自旋极化近似服从体自旋极化的性质，而与 Chern 数的变化无关。此外，即使通过调节在位势强度使 Chern 数从 $+2$ 变为 $-1$（或 $-2$ 变为 $+1$），边缘态自旋极化的符号依然保持。Haldane-Rashba 系统中自旋极化的这种近似体-边对应将在自旋电子学中起重要作用，因为它使我们能够在单一 Chern 绝缘相中控制自旋极化的取向。