硅烯中的光诱导拓扑相变与单狄拉克锥态

硅烯（单层硅原子）是一种量子自旋霍尔绝缘体（QSHI），在外电场 $E_{z}$ 作用下会发生向带绝缘体的拓扑相变。我们研究了在固定 $E_{z}$ 下通过照射圆偏振光引起的光诱导拓扑相变。能带结构和拓扑性质均因光子修饰而改变。通过在 $E_{z}=0$ 时增加光强，实现了光诱导量子霍尔绝缘体（P-QHI），其中量子霍尔效应在无磁场情况下发生。其边缘模是各向异性手性的，即自旋向上和向下的速度不同。在 QSHI 和 P-QHI 之间的临界点处，出现了一种以拓扑平带为特征的自旋极化金属。在 $E_{z}>E_{\text{cr}}$（具有特定临界场 $E_{\text{cr}}$）时，出现了光诱导自旋极化量子霍尔绝缘体。这是一种新的物质态，拥有一个陈数和半个自旋陈数。该边缘模支持完美的自旋极化电流，这与手性或螺旋边缘模不同。我们新发现了一种沿相边界的单狄拉克锥态。该态的一个显著特征是，两个狄拉克谷中的一个具有线性色散而闭合，另一个具有抛物线色散而打开。