三维狄拉克半金属与四维拓扑旋转绝缘体的拓扑不变量
介观与纳米尺度物理
2016-05-17 v1 材料科学
强关联电子
摘要
狄拉克半金属是一类由特定晶体对称性保护的半金属相，其低能有效哈密顿量由三维(3D)狄拉克方程描述。尽管已有各种理论研究，描述狄拉克半金属拓扑性质的理论尚未很好建立。本工作中，我们通过建立三维狄拉克半金属与四维(4D)拓扑晶体绝缘体之间的映射，定义了三维狄拉克半金属的拓扑不变量。我们通过构造受旋转对称性保护的四维拓扑晶体绝缘体的紧束缚模型来展示该方案。一种新型拓扑不变量“旋转陈数(rotational Chern number)”被证明可刻画该系统的拓扑。作为旋转陈数的结果，在该四维系统的三维表面上发现了无隙狄拉克点。对于具有两个表面的薄片，我们发现两个表面态对应的低能有效理论可直接映射到三维狄拉克半金属的有效理论，表明三维狄拉克半金属的拓扑性质可由定义在四维的旋转陈数刻画。我们的方案为提取拓扑半金属相的拓扑性质提供了一种新的系统方法。
引用
@article{arxiv.1605.04451,
title = {Topological invariants for three dimensional Dirac semimetals and four dimensional topological rotational insulators},
author = {Rui-Xing Zhang and Chao-Xing Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.04451},
year = {2016}
}
备注
12 pages, 3 figures