具有混合阶边界态的拓扑绝缘体
介观与纳米尺度物理
2025-05-09 v3 量子气体
摘要
我们报告发现若干类具有混合阶边界态的新型拓扑绝缘体 (TI)，这些边界态由具有额外晶格对称性的第一阶 TI 产生。与当前研究中不同阶拓扑通过在不同能量处合并不同阶 TI 产生的机制不同，本文发现的新型 TI 具有显著的特性：第一阶无能隙模式与更高阶费米弧态共存，表现为在单个体隙中兼具第一阶 TI 与更高阶拓扑半金属的混合特征。我们的发现建立了这些新型 d 维 (dD) TI 与 (d-1)维更高阶拓扑绝缘体 (HOTI) 之间的深刻联系，可理解为将 (d-1)D HOTI 沿 d 维堆叠 (d=3,4)，揭示了通过在特定第一阶边界而非体隙中闭合能隙而进行的非传统拓扑相变。我们还展示了更高阶费米弧与额外晶格对称性相关的体拓扑不变式之间的 bulk-boundary 对称性。随后，我们讨论了从这些新型 TI 向节点线/节点面半金属相的常规拓扑相变，其中无能隙相包含新的拓扑响应。我们随后呈现了通过堆叠这些独特 TI 可实现的相应拓扑半金属相。最后，我们讨论了在合成材料和实际材料中实现这些新相的潜在方法，特别关注在超冷原子光晶格中可行实现。
引用
@article{arxiv.2404.19469,
title = {Topological Insulators with Hybrid-order Boundary States},
author = {Yan-Qing Zhu and Zhen Zheng and Giandomenico Palumbo and Z. D. Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.19469},
year = {2025}
}