多轨道 Hubbard 模型中含有自旋轨道相互作用的非齐向磁相的拓扑电子结构

我们探讨了含有自旋轨道相互作用的多轨道 Hubbard 模型中磁相的拓扑电子结构。为捕捉超越齐向 Néel 秩序的更一般的反磁有序形态，考虑了两种不同的自旋轨道相互作用：Dresselhaus 自旋轨道相互作用和 Rashba 自旋轨道相互作用。通过进行标准化变换，我们推导出相应的广义 t-J 模型。在半填充情况下，采用自洽磁有序计算，我们发现 Dresselhaus 自旋轨道相互作用下的自旋配置呈现齐向反磁有序，而 Rashba 相互作用导致自旋在 xy 平面上反磁性排列，小的掘链参数诱导自旋倾斜，导致 xy 平面上的反磁性排列但 z 方向上呈现铁磁性排列。我们对这些相位的低掺杂情况下的拓扑性质进行分类：对于 3D 齐向反磁有序，系统具有修改后的时反演对称性，由 Z2 指数特征征；相反，对于具有倾斜反磁有序的系统，由倒置对称性保护，由 Z4 指数特征征。我们进一步检验了非齐向磁相的 bulk-edge correspondence，发现当表面与倾斜反磁有序的铁磁分量平行时，表面态呈现能隙；否则，表面态表现出能隙。我们的发现为掺杂和可倾斜的反磁绝缘体的拓扑特征化学提供了全面的表征，为受多轨道 Hubbard 模型支配的体系中自旋排列、对称性与拓扑性质之间的相互作用提供了宝贵的见解。