三阶拓扑绝缘体和超导体的表面 Chern-Simons 理论
介观与纳米尺度物理
2024-03-04 v1 材料科学
超导电性
摘要
三维三阶拓扑绝缘体 (TOTIs) 和超导体 (TOTSCs) 作为在物理维度中容纳零角模的最高阶拓扑相，引发了广泛的研究兴趣。然而，由于缺乏实现方案，此类拓扑态尚未在现实中被发现。在此，我们提出了一种针对三阶拓扑相的新型表面 Chern-Simons (CS) 理论，并表明该理论能够实现 TOTIs 和 TOTSCs 的可行且系统的设计。我们表明，零 Dirac (Majorana) 角模的出现完全由一个涌现的 CS 项所捕捉，该项可以通过本文在三维拓扑材料表面发现的新型双粒子 Wess-Zumino (WZ) 项进一步表征。重要的是，我们提出的 CS 项表征和双粒子 WZ 项机制为以最小成分设计 TOTIs (TOTSCs) 提供了独特的视角，可行地指导了对基础材料的搜索，并讨论了有希望的候选材料。这项工作将推动最高阶拓扑物质的理论和实验研究。
引用
@article{arxiv.2403.00316,
title = {Surface Chern-Simons theory for third-order topological insulators and superconductors},
author = {Zhi-Hao Huang and Yi Tan and Wei Jia and Long Zhang and Xiong-Jun Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.00316},
year = {2024}
}
备注
5+11 pages, 4+5 figures