时间反演不变的有限尺寸拓扑
介观与纳米尺度物理
2023-09-20 v2
摘要
我们报道了典型时间反演（TR）不变系统——量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）与三维强拓扑绝缘体（STI）——中的有限尺寸拓扑：先前识别的这些相的螺旋或狄拉克锥边界态，在有限系统尺寸下具有一个开放边界条件的线或 slab 几何中发生杂化，而当在两个或更多方向具有开放边界条件时，会出现额外的、拓扑保护的、更低维边界模。对于准一维（q(2-1)D）QSHI，我们在螺旋边缘态的杂化隙中发现拓扑保护的准零维（q(2-2)D）边界态，其由以拓扑非平凡 Wilson 环谱为特征的 q(2-1)D 体拓扑所决定。基于从密度泛函理论计算导出的紧束缚模型分析，我们表明这种有限尺寸拓扑还出现在具有锯齿形边缘的 1T'-WTe2 ribbon 几何中，这激励了对我们结果的实验研究。此外，我们发现 STI 中会出现准二维（q(3-1)D）有限尺寸拓扑相，产生螺旋边界模，其通过与原初 3D 体 STI 相关的非平凡磁电极化率区别于 QSHI 的那些模。因此，有限尺寸拓扑相展现出与更高维体非平凡拓扑不变量相关的特征。最后，我们发现 q(3-2)D STI 也展现有限尺寸拓扑相，找到了由于有限尺寸拓扑引起的余维数大于 1 的拓扑保护边界模的首批迹象。因此，四维或更高维系统的有限尺寸拓扑在实验环境中无需借助热力学大合成维度即可实现。
引用
@article{arxiv.2301.02134,
title = {Time-reversal invariant finite-size topology},
author = {R. Flores-Calderón and Roderich Moessner and Ashley M. Cook},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.02134},
year = {2023}
}
备注
References updated