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三带 Anderson 格点模型揭示拓扑与磁相相互作用的演化:由电子相关性驱动

强关联电子 2026-04-01 v1

摘要

理解带拓扑性、强电子相关性与磁有序性之间的相互作用,是实现稳健高温量子异常霍尔效应(QAHE)的核心瓶颈。传统的两带 Anderson 模型仅限于 paramagnetic Kondo 拓扑绝缘体,无法捕捉与 QAHE 基准材料 MnBi2Te4 系列相关的耦合拓扑-磁相演化。我们构建了一个最小的三带 Anderson 格点模型,包含 Hubbard 相互作用、s-d 交换耦合以及类似 BHZ 的拓扑机制。运用 Kotliar-Ruckenstein 从从母子糖盒方法,我们映射出在填充率 v=2 时的相关驱动相变:随着 U 增大,平凡- Kondo 拓扑绝缘体相位转变,随后激活第三带传递,引发 paramagnetic 拓扑绝缘体-铁磁金属相位转变。伴随的带结构重构——完全自旋偏极的 d轨道沉入费米能级,留下流动的 p 轨道主导低能物理——在定性上匹配了 MnBi2Te4 的第一性原理计算结果。在强相关 regime 中,交换耦合 J 稳定 Chern-Kondo 绝缘体(C=1)和 Weyl 节点线半金属。关键点在于,完全 d 轨道自旋偏极使拓扑隧穿间隙免受相关性收窄的影响,解决了长期以来的强相关性-大带隙不兼容的难题。我们的结果在定性上与最新高效 QAHE 实验结果高度一致,为相关磁性拓扑材料及高温 QAHE 的新路径提供了统一框架。

关键词

引用

@article{arxiv.2603.29172,
  title  = {Three-Band Anderson Lattice Model Reveals Co-Evolution of Topological and Magnetic Phases Driven by Electron Correlation},
  author = {Zhong-Yi Wang and Ya-Min Quan and Yu-Xuan Sun and Liang-Jian Zou and Xiang-Long Yu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.29172},
  year   = {2026}
}

备注

23 pages,11 figures