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Rashba自旋轨道耦合下square-octagon晶格的拓扑相变

杨圆 陈帅 李小兵

Rashba自旋轨道耦合下square-octagon晶格的拓扑相变

杨圆, 陈帅, 李小兵
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  • 本文研究了各向同性square-octagon晶格在内禀自旋轨道耦合、Rashba自旋轨道耦合和交换场作用下的拓扑相变,同时引入陈数和自旋陈数对系统进行拓扑分类.系统在自旋轨道耦合和交换场的影响下会出现许多拓扑非平庸态,包括时间反演对称破缺的量子自旋霍尔态和量子反常霍尔态.特别的是,在时间反演对称破缺的量子自旋霍尔效应中,无能隙螺旋边缘态依然能够完好存在.调节交换场或者填充因子的大小会导致系统发生从时间反演对称破缺的量子自旋霍尔态到自旋过滤的量子反常霍尔态的拓扑相变.边缘态能谱和自旋谱的性质与陈数和自旋陈数的拓扑刻画完全一致.这些研究成果为自旋量子操控提供了一个有趣的途径.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11647145)、南京大学固体微结构物理国家重点实验室开放课题(批准号:M31024)和江苏省高校自然科学研究项目(批准号:16KJB430012)资助的课题.
    [1]

    Kane C L, Mele E J 2005 Phys. Rev. Lett. 95 226801

    [2]

    Bernevig B A, Zhang S C 2005 Phys. Rev. Lett. 96 106802

    [3]

    Hasan M Z, Kane C L 2010 Rev. Mod. Phys. 82 3045

    [4]

    Qi X L, Zhang S C 2011 Rev. Mod. Phys. 83 1057

    [5]

    Ren Y F, Qiao Z H, Niu Q 2016 Rep. Prog. Phys. 79 066501

    [6]

    Kane C L, Mele E J 2005 Phys. Rev. Lett. 95 146802

    [7]

    Moore J E, Balents L 2007 Phys. Rev. B 75 121306

    [8]

    Prodan E 2009 Phys. Rev. B 80 125327

    [9]

    Prodan E 2010 New J. Phys. 12 065003

    [10]

    Sheng D N, Weng Z Y, Sheng L, Haldane F D M 2006 Phys. Rev. Lett. 97 036808

    [11]

    Yang Y Y, Xu Z, Sheng L, Wang B G, Xing D Y, Sheng D N 2011 Phys. Rev. Lett. 107 066602

    [12]

    Du L J, Knez I, Sullivan G, Du R R 2015 Phys. Rev. Lett. 114 096802

    [13]

    Yao Y G, Ye F, Qi X L, Zhang S C, Fang Z 2007 Phys. Rev. B 75 041401

    [14]

    Min H, Hill J E, Sinitsyn N A, Sahu B R, Kleinman L, MacDonald A H 2006 Phys. Rev. B 74 165310

    [15]

    Liu C C, Jiang H, Yao Y 2011 Phys. Rev. B 84 195430

    [16]

    Qiao Z, Yang S A, Feng W, Tse W K, Ding J, Yao Y, Wang J, Niu Q 2010 Phys. Rev. B 82 161414

    [17]

    Qiao Z, Jiang H, Li X, Yao Y, Niu Q 2012 Phys. Rev. B 85 115439

    [18]

    Zhang Z Y 2011 J. Phys. Condens. Matter 23 365801

    [19]

    Chen M S, Wan S L 2012 J. Phys. Condens. Matter 24 325502

    [20]

    Guo H M, Franz M 2009 Phys. Rev. B 80 113102

    [21]

    Rüegg A, Wen J, Fiete G A 2010 Phys. Rev. B 81 205115

    [22]

    Zhou T, Zhang J, Xue Y, Zhao B, Zhang H, Jiang H, Yang Z 2016 Phys. Rev. B 94 235449

    [23]

    Kargarian M, Fiete G A 2010 Phys. Rev. B 82 085106

    [24]

    Liu X P, Chen W C, Wang Y F, Gong C D 2013 J. Phys. Condens. Matter 25 305602

    [25]

    Bao A, Tao H S, Liu H D, Zhang X Z, Liu W M 2015 Sci. Rep. 4 6918

    [26]

    Bao A, Zhang X F, Zhang X Z 2015 Chin. Phys. B 24 050310

    [27]

    Zhang L, Wang F 2017 Phys. Rev. Lett. 118 087201

    [28]

    Kang Y T, Yang F, Yao D X 2017 arXiv: 1801.00220. https://arxiv.org/abs/1801.00220

    [29]

    Yang Y, Yang J, Li X, Zhao Y 2018 Phys. Lett. A 382 723

    [30]

    Panahi P S, Struck J, Hauke P, Bick A, Plenkers W, Meineke G, Becker C, Windpassinger P, Lewenstein M, Sengstock K 2011 Nat. Phys. 7 434

    [31]

    Jo G B, Guzman J, Thomas C K, Hosur P, Vishwanath A, StamperKurn D M 2012 Phys. Rev. Lett. 108 045305

    [32]

    He M R, Yu R, Zhu J 2012 Angew. Chem. 124 7864

    [33]

    Fukui T, Hatsugai Y, Suzuki H 2005 J. Phys. Soc. Jpn. 74 1674

    [34]

    Taillefumier M, Dugaev V K, Canals B, Lacroix C, Bruno P 2008 Phys. Rev. B 78 155330

    [35]

    Hatsugai Y 1993 Phys. Rev. B 48 11851

    [36]

    Hatsugai Y 1993 Phys. Rev. Lett. 71 3697

    [37]

    Sun K, Fradkin E 2008 Phys. Rev. B 78 245122

    [38]

    Goldman N, Beugeling W, Smith C M 2012 Europhys. Lett. 97 23003

    [39]

    Beugeling W, Goldman N, Smith C M 2012 Phys. Rev. Lett. 86 075118

    [40]

    Li H C, Sheng L, Shen R, Shao L B, Wang B G, Sheng D N, Xing D Y 2013 Phys. Rev. Lett. 110 266802

    [41]

    Miao M, Yan Q, van de Walle C, Lou W, Li L, Chang K 2012 Phys. Rev. Lett. 109 186803

    [42]

    Zhang D, Lou W, Miao M, Zhang S, Chang K 2013 Phys. Rev. Lett. 111 156402

    [43]

    Jotzu G, Messer M, Desbuquois R, Lebrat M, Uehlinger T, Greif D, Esslinger T 2014 Nature 515 237

    [44]

    Lin Y J, Compton R L, Jiménez-García K, Porto J V, Spielman I B 2009 Nature 462 628

    [45]

    Lin Y J, Jiménez-García K, Spielman I B 2011 Nature 471 83

  • [1]

    Kane C L, Mele E J 2005 Phys. Rev. Lett. 95 226801

    [2]

    Bernevig B A, Zhang S C 2005 Phys. Rev. Lett. 96 106802

    [3]

    Hasan M Z, Kane C L 2010 Rev. Mod. Phys. 82 3045

    [4]

    Qi X L, Zhang S C 2011 Rev. Mod. Phys. 83 1057

    [5]

    Ren Y F, Qiao Z H, Niu Q 2016 Rep. Prog. Phys. 79 066501

    [6]

    Kane C L, Mele E J 2005 Phys. Rev. Lett. 95 146802

    [7]

    Moore J E, Balents L 2007 Phys. Rev. B 75 121306

    [8]

    Prodan E 2009 Phys. Rev. B 80 125327

    [9]

    Prodan E 2010 New J. Phys. 12 065003

    [10]

    Sheng D N, Weng Z Y, Sheng L, Haldane F D M 2006 Phys. Rev. Lett. 97 036808

    [11]

    Yang Y Y, Xu Z, Sheng L, Wang B G, Xing D Y, Sheng D N 2011 Phys. Rev. Lett. 107 066602

    [12]

    Du L J, Knez I, Sullivan G, Du R R 2015 Phys. Rev. Lett. 114 096802

    [13]

    Yao Y G, Ye F, Qi X L, Zhang S C, Fang Z 2007 Phys. Rev. B 75 041401

    [14]

    Min H, Hill J E, Sinitsyn N A, Sahu B R, Kleinman L, MacDonald A H 2006 Phys. Rev. B 74 165310

    [15]

    Liu C C, Jiang H, Yao Y 2011 Phys. Rev. B 84 195430

    [16]

    Qiao Z, Yang S A, Feng W, Tse W K, Ding J, Yao Y, Wang J, Niu Q 2010 Phys. Rev. B 82 161414

    [17]

    Qiao Z, Jiang H, Li X, Yao Y, Niu Q 2012 Phys. Rev. B 85 115439

    [18]

    Zhang Z Y 2011 J. Phys. Condens. Matter 23 365801

    [19]

    Chen M S, Wan S L 2012 J. Phys. Condens. Matter 24 325502

    [20]

    Guo H M, Franz M 2009 Phys. Rev. B 80 113102

    [21]

    Rüegg A, Wen J, Fiete G A 2010 Phys. Rev. B 81 205115

    [22]

    Zhou T, Zhang J, Xue Y, Zhao B, Zhang H, Jiang H, Yang Z 2016 Phys. Rev. B 94 235449

    [23]

    Kargarian M, Fiete G A 2010 Phys. Rev. B 82 085106

    [24]

    Liu X P, Chen W C, Wang Y F, Gong C D 2013 J. Phys. Condens. Matter 25 305602

    [25]

    Bao A, Tao H S, Liu H D, Zhang X Z, Liu W M 2015 Sci. Rep. 4 6918

    [26]

    Bao A, Zhang X F, Zhang X Z 2015 Chin. Phys. B 24 050310

    [27]

    Zhang L, Wang F 2017 Phys. Rev. Lett. 118 087201

    [28]

    Kang Y T, Yang F, Yao D X 2017 arXiv: 1801.00220. https://arxiv.org/abs/1801.00220

    [29]

    Yang Y, Yang J, Li X, Zhao Y 2018 Phys. Lett. A 382 723

    [30]

    Panahi P S, Struck J, Hauke P, Bick A, Plenkers W, Meineke G, Becker C, Windpassinger P, Lewenstein M, Sengstock K 2011 Nat. Phys. 7 434

    [31]

    Jo G B, Guzman J, Thomas C K, Hosur P, Vishwanath A, StamperKurn D M 2012 Phys. Rev. Lett. 108 045305

    [32]

    He M R, Yu R, Zhu J 2012 Angew. Chem. 124 7864

    [33]

    Fukui T, Hatsugai Y, Suzuki H 2005 J. Phys. Soc. Jpn. 74 1674

    [34]

    Taillefumier M, Dugaev V K, Canals B, Lacroix C, Bruno P 2008 Phys. Rev. B 78 155330

    [35]

    Hatsugai Y 1993 Phys. Rev. B 48 11851

    [36]

    Hatsugai Y 1993 Phys. Rev. Lett. 71 3697

    [37]

    Sun K, Fradkin E 2008 Phys. Rev. B 78 245122

    [38]

    Goldman N, Beugeling W, Smith C M 2012 Europhys. Lett. 97 23003

    [39]

    Beugeling W, Goldman N, Smith C M 2012 Phys. Rev. Lett. 86 075118

    [40]

    Li H C, Sheng L, Shen R, Shao L B, Wang B G, Sheng D N, Xing D Y 2013 Phys. Rev. Lett. 110 266802

    [41]

    Miao M, Yan Q, van de Walle C, Lou W, Li L, Chang K 2012 Phys. Rev. Lett. 109 186803

    [42]

    Zhang D, Lou W, Miao M, Zhang S, Chang K 2013 Phys. Rev. Lett. 111 156402

    [43]

    Jotzu G, Messer M, Desbuquois R, Lebrat M, Uehlinger T, Greif D, Esslinger T 2014 Nature 515 237

    [44]

    Lin Y J, Compton R L, Jiménez-García K, Porto J V, Spielman I B 2009 Nature 462 628

    [45]

    Lin Y J, Jiménez-García K, Spielman I B 2011 Nature 471 83

  • [1] 陈亚博, 杨晓阔, 危波, 吴瞳, 刘嘉豪, 张明亮, 崔焕卿, 董丹娜, 蔡理. 非对称条形纳磁体的铁磁共振频率和自旋波模式. 物理学报, 2020, 69(5): 057501. doi: 10.7498/aps.69.20191622
    [2] 刘祥, 米文博. Verwey相变处Fe3O4的结构、磁性和电输运特性. 物理学报, 2020, 69(4): 040505. doi: 10.7498/aps.69.20191763
    [3] 刘彪, 周晓凡, 陈刚, 贾锁堂. 交错跃迁Hofstadter梯子的量子流相. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191964
    [4] 赵超樱, 范钰婷, 孟义朝, 郭奇志, 谭维翰. 圆柱型光纤螺线圈轨道角动量模式. 物理学报, 2020, 69(5): 054207. doi: 10.7498/aps.69.20190997
    [5] 周瑜, 操礼阳, 马晓萍, 邓丽丽, 辛煜. 脉冲射频容性耦合氩等离子体的发射探针诊断. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191864
    [6] 朱存远, 李朝刚, 方泉, 汪茂胜, 彭雪城, 黄万霞. 用久期微绕理论将弹簧振子模型退化为耦合模理论. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191505
    [7] 黄永峰, 曹怀信, 王文华. 共轭线性对称性及其对\begin{document}$ {\mathcal{P}}{\mathcal{T}} $\end{document}-对称量子理论的应用. 物理学报, 2020, 69(3): 030301. doi: 10.7498/aps.69.20191173
    [8] 朱肖丽, 胡耀垓, 赵正予, 张援农. 钡和铯释放的电离层扰动效应对比. 物理学报, 2020, 69(2): 029401. doi: 10.7498/aps.69.20191266
    [9] 梁晋洁, 高宁, 李玉红. 表面效应对铁\begin{document}${\left\langle 100 \right\rangle} $\end{document}间隙型位错环的影响. 物理学报, 2020, 69(3): 036101. doi: 10.7498/aps.69.20191379
    [10] 张梦, 姚若河, 刘玉荣. 纳米尺度金属-氧化物半导体场效应晶体管沟道热噪声模型. 物理学报, 2020, 69(5): 057101. doi: 10.7498/aps.69.20191512
    [11] 卢超, 陈伟, 罗尹虹, 丁李利, 王勋, 赵雯, 郭晓强, 李赛. 纳米体硅鳍形场效应晶体管单粒子瞬态中的源漏导通现象研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191896
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-09
  • 修回日期:  2018-10-02

Rashba自旋轨道耦合下square-octagon晶格的拓扑相变

  • 1. 江苏科技大学张家港校区, 张家港 215600;
  • 2. 南京大学, 固体微结构物理国家重点实验室, 南京 210093
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11647145)、南京大学固体微结构物理国家重点实验室开放课题(批准号:M31024)和江苏省高校自然科学研究项目(批准号:16KJB430012)资助的课题.

摘要: 本文研究了各向同性square-octagon晶格在内禀自旋轨道耦合、Rashba自旋轨道耦合和交换场作用下的拓扑相变,同时引入陈数和自旋陈数对系统进行拓扑分类.系统在自旋轨道耦合和交换场的影响下会出现许多拓扑非平庸态,包括时间反演对称破缺的量子自旋霍尔态和量子反常霍尔态.特别的是,在时间反演对称破缺的量子自旋霍尔效应中,无能隙螺旋边缘态依然能够完好存在.调节交换场或者填充因子的大小会导致系统发生从时间反演对称破缺的量子自旋霍尔态到自旋过滤的量子反常霍尔态的拓扑相变.边缘态能谱和自旋谱的性质与陈数和自旋陈数的拓扑刻画完全一致.这些研究成果为自旋量子操控提供了一个有趣的途径.

English Abstract

参考文献 (45)

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