Z2拓扑绝缘体中的锯齿形边缘模式：重返与完全平坦谱
介观与纳米尺度物理
2015-03-17 v3
摘要
使用Bernevig-Hughes-Zhang (BHZ)模型，在正方晶格上推导了Z_2拓扑绝缘体中螺旋边缘模式的谱和波函数。BHZ模型的特征是一个“质量”项M(k)，参数化为M(k) = Delta - B k^2。当参数Delta和B落在区域0 < Delta/B < 4或4 < Delta/B < 8时，实现拓扑绝缘体。在Delta/B = 4处，该点区分了正和负（量子化）自旋霍尔电导率的情况，边缘模式表现出依赖于边缘几何的相应变化。在(1,0)-边缘，边缘模式的谱在Delta/B变化时保持不变，尽管模式的主要位置从Delta/B < 4时的区域中心移动到Delta/B > 4时的一维布里渊区边界。在(1,1)-边缘几何中，区域中心的群速度在Delta/B = 4处改变符号，此时谱在整个一维布里渊区变得与动量无关，即平坦。此外，对于Delta/B < 1.354...，从区域中心开始的边缘模式在一维布里渊区的中间区域消失，但在区域边界附近重返，此时边缘模式的能量略低于最低体激发。另一方面，重返模式在实空间中的行为与普通边缘模式无法区分。
引用
@article{arxiv.1004.5019,
title = {Zigzag edge modes in Z2 topological insulator: reentrance and completely flat spectrum},
author = {Ken-Ichiro Imura and Ai Yamakage and Shijun Mao and Akira Hotta and Yoshio Kuramoto},
journal= {arXiv preprint arXiv:1004.5019},
year = {2015}
}
备注
19 pages, 33 figures