晶体绝缘体中的拓扑极化、对偶不变量与表面平带
材料科学
2021-06-16 v3 介观与纳米尺度物理
摘要
我们描述一种展现自发极化的三维晶体拓扑绝缘体(TI)物质相。该极化源于此类 TI 表面(近似)平带的存在。这些平带是极化拓扑介质体-边界对应的结果,并且与同样含有表面平带的相关节线半金属相不同,它们跨越整个表面布里渊区。我们还给出一个示例哈密顿量,展现了从节线相到含极化 TI 相的 Lifshitz 转变。利用弹性四元体,我们给出了三维晶体 TI 相与不变量的完整分类。具有极化的相在此分类中自然作为先前更熟知的表现量子(自旋)霍尔效应的三维 TI 相的对偶而出现。除极化外,大表面平带的另一个含义是对超导等相互作用效应的易感性:平均场临界温度正比于平带大小,因此此类系统可能展现极高临界温度的超导性。
引用
@article{arxiv.2008.02158,
title = {Topological polarization, dual invariants, and surface flat band in crystalline insulators},
author = {J. Nissinen and Tero T. Heikkila and G. E. Volovik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.02158},
year = {2021}
}
备注
10 pages, 4 figures; new presentation and discussion