狄拉克费米子受限导致的自旋轨道耦合、边缘态和量子自旋霍尔临界性：以石墨烯为例
介观与纳米尺度物理
2011-07-20 v3 材料科学
摘要
我们提出了一种广义的狄拉克费米子描述，用于描述由锯齿形边缘终止的石墨烯电子态。该描述允许存在保持锯齿形受限时间反演不变性所需的自旋轨道耦合；否则，对于无自旋粒子，将表现出 (2+1) 维量子电动力学中典型的宇称反常。在特定的临界强度下，自旋轨道耦合会诱导量子自旋霍尔类型的相变。其表现为一种新型边缘态，由具有相反自旋取向的反向传播模式的 Kramers 对组成。此类边缘态能够在无磁场的情况下响应横向电场而积累整数自旋。由于体相中不存在任何激发隙，这些边缘态得以存在，从而使我们的系统区别于此前研究的其他量子自旋霍尔系统。我们表明，在相变处局域态密度是不连续的，其能量依赖性反映了系统的相图。
引用
@article{arxiv.0803.0713,
title = {Spin-orbit coupling, edge states and quantum spin Hall criticality due to Dirac fermion confinement: The case study of graphene},
author = {Grigory Tkachov and Martina Hentschel},
journal= {arXiv preprint arXiv:0803.0713},
year = {2011}
}
备注
6 pages, 3 figures