强磁场下三维拓扑绝缘体薄膜的微观研究

通过对一个现实的多带紧束缚模型进行磁能带结构计算，研究了 Bi$_2$Se$_3$ 薄膜对强垂直磁场的响应。揭示了一个现实三维拓扑绝缘体中朗道量子化的几个关键特征。在超薄膜中，$n=0$ 朗道能级缺失，这与实验一致。在具有五个五原子层这一过渡厚度的薄膜中，出现了 $n=0$ 能级的迹象，其随磁场变化的整体趋势与已确立的低能有效模型结果相符。重要的是，我们发现 $n=0$ 能级存在一个依赖于磁场的分裂和强自旋极化，这可以在合理的场强下通过实验测量。我们的计算显示了表面与体朗道能级之间的混合，这导致能级的特性随磁场演化。