填充强制量子能带绝缘体的拓扑不变量

传统的离子/共价化合物绝缘体源于电子数与系统体积之间的 commensuration（相称性）。另一方面，除量子霍尔效应系统外，常规的拓扑绝缘体通常不表现出这种相称性。相反，它们可以经历一个保持电子填充的向平庸绝缘体的相变。然而，在一些称为填充强制量子能带绝缘体（feQBI）的晶体绝缘体中，电子填充可以决定绝缘基态中的非平庸拓扑。目前，关于 feQBI 与常规拓扑不变量之间的关系知之甚少。在这项工作中，我们研究了一个特别有趣的半填充 feQBI 实例的此类关系，该实例在无自旋电子的 106 号空间群中实现。我们证明，106 号空间群中填充为 2 的任何 4 能带 feQBI 必具有非平庸拓扑不变量，即 $\mathbb{Z}_2$ 滑移不变量，因此必具有量子化磁电极化率 $\theta=\pi$。从而我们找到了一个三维实例，其中电子填充与能带拓扑相互绑定。这种锁定引发了关于能带反演范式在描述平庸相与拓扑相之间转变时的普适性的有趣问题。