拓扑磁晶绝缘体与共表示理论

时间反演不变拓扑绝缘体的无能隙表面态受到时间反演操作的反幺正性保护。最近，这一思想被推广到磁性结构，其中时间反演对称性被明确破坏，但仍然存在结合时间反演对称性和晶体对称性的反幺正对称操作。这些磁性结构中的拓扑相被称为“拓扑磁晶绝缘体”。在这项工作中，我们基于磁晶对称群的共表示理论，提出了不同类型磁晶体中拓扑磁晶绝缘体的一般理论。我们构建了两个具体的拓扑磁晶绝缘体的紧束缚模型，即$\hat{C}_4\Theta$模型和$\hat{\bf \tau}\Theta$模型，并显式计算了拓扑表面态和拓扑不变量。此外，我们检查了磁性系统中不同类型的反幺正算符，发现具有$\hat{C}_4\Theta$、$\hat{C}_6\Theta$和$\hat{\bf \tau}\Theta$对称性的系统能够保护无能隙表面态。我们的工作将为在真实磁性材料中寻找拓扑磁晶绝缘体铺平道路。