拓扑绝缘体的表面态

我们建立了一个具有拓扑边界条件的有效体模型来研究拓扑绝缘体的表面态。我们发现，表面态的狄拉克点能量、能带曲率和自旋织构依赖于晶面。对于球体上的给定晶面，狄拉克点能量由破坏表面法线方向粒子-空穴对称性的体物理决定，并可通过保持时间反演对称性的表面势进行调控。狄拉克点附近的等能轮廓为椭圆形，其自旋织构在南/北极呈螺旋状，在任意侧面坍缩为一维，在其他位置则倾斜于面外。我们的发现指明了一条在真实材料表面设计狄拉克点物理的途径。