拓扑绝缘体界面生长中的时空混沌

我们展示了拓扑绝缘体在界面生长中表现出内在的界面不稳定性，这种不稳定性会放大小的界面波动，从而导致界面生长过程中的混沌行为。这一机制与由表面扩散等外部非均匀性驱动的晶体生长中常见的界面不稳定性根本不同，取而代之的是源于拓扑材料的本征电子性质。我们发现，拓扑绝缘体的边界态对表面刚性具有显著影响，后者量化了表面抵抗形状或取向变化的强度。虽然平凡绝缘体具有正刚性，平滑表面粗糙度，但拓扑绝缘体表现出负刚性，放大小的形状波动。我们推导了具有该负刚性的界面生长有效方程，证明界面动力学由 Kuramoto--Sivashinsky 方程控制，这是一条表现时空混沌的典型非线性方程。