纯转动对称性保护的拓扑晶体绝缘体 $\alpha$-Bi4Br4
材料科学
2019-05-29 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
近期的理论进展提出了一类由转动对称性保护的拓扑晶体绝缘体（TCI）相。与拓扑绝缘体（TI）不同，转动对称性保护的 TCI 预期展现独特的拓扑保护边界模：首先，垂直于转动轴的表面具有未钉扎的狄拉克表面态，其狄拉克点位于一般的 k 点。其次，由于高阶体边对应，三维 TCI 还支持一维螺旋边缘态。尽管具有独特的拓扑电子性质，迄今为止，纯转动对称性保护的 TCI 在真实材料中仍属罕见。利用第一性原理能带计算与理论建模，我们确认范德瓦耳斯材料 -Bi4Br4 是一种纯由转动对称性保护的 TCI。我们表明 Bi4Br4 的 (010) 表面展现一对由二重转动轴保护的未钉扎拓扑狄拉克费米子。这些未钉扎狄拉克费米子展现出极其有利于自旋输运的奇异自旋纹理，以及因 Lifshitz 转变而由范霍夫奇点构成的能带结构。我们还确认了沿 -Bi4Br4 棒边缘的一维拓扑铰链态。我们进一步讨论了所提出的 -Bi4Br4 中拓扑电子性质可如何通过多种实验技术观测。
引用
@article{arxiv.1905.11626,
title = {Purely rotational symmetry-protected topological crystalline insulator $\alpha$-Bi4Br4},
author = {Chuang-Han Hsu and Xiaoting Zhou and Qiong Ma and Nuh Gedik and Arun Bansil and Vitor M Pereira and Hsin Lin and Liang Fu and Su-Yang Xu and Tay-Rong Chang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.11626},
year = {2019}
}