红宝石晶格上的拓扑绝缘体与分数量子霍尔效应

我们研究了二维红宝石晶格上的紧束缚模型。该晶格在一个保持时间反演对称性的 s 带模型中支持多种类型的第一近邻和第二近邻自旋相关跃迁参数。我们讨论了该模型在不同跃迁参数值和填充因子下的相图，并注意到自旋轨道项之间有趣的竞争关系，这些项各自单独作用会将系统驱动至 Z_2 拓扑绝缘相。我们还讨论了一个仅含第一近邻和第二近邻跃迁的紧密相关自旋极化模型，并展示了该模型会产生具有有限陈数的极平带，其带隙与带宽之比约为 70。这种平带是在适当填充因子下实现分数量子霍尔效应的理想平台。红宝石晶格有可能在光学晶格中实现，并可能为研究量子自旋液体、拓扑绝缘体以及整数和分数量子霍尔态之间的转变打开大门。