缺乏面外反演对称性的双原子层拓扑晶体绝缘体

本文展示了一种具有单晶胞（u.c.）厚度的二维拓扑晶体绝缘体（TCI）。为此，首先证明四方（面内 $C_4$）对称性并非在有限厚度的 TCI 板上产生零能金属表面态的必要条件，因为即使所有提供拓扑保护的面内旋转对称性被完全移除，零能态依然存在。换言之，该模型上的零能级并非由于拓扑产生（也不受拓扑保护）。此外，在体哈密顿量中远离零能级的几个离散 $k-$ 点处发生且受拓扑保护的有效二重能量简并，在单晶胞厚度极限下依然存在。体 TCI 哈密顿量的手性性质允许构造一个 $2\times 2$ 方阵哈密顿量，其拓扑性质在体相和单晶胞厚度极限下均显著保持不变。体相与单晶胞厚度相的相同拓扑特征进一步由涉及 Pfaffian 的计算所保证。通过这种方式，本文提出了一种双原子层厚度的 TCI，以此证明该拓扑相在体相和二维中均成立。