Rashba自旋轨道耦合下square-octagon晶格的拓扑相变

杨圆; 陈帅; 李小兵

doi:10.7498/aps.67.20180624

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.

关键词:

作者及机构信息

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.

参考文献

[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

施引文献

[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

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Rashba自旋轨道耦合下square-octagon晶格的拓扑相变

摘要

作者及机构信息

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

参考文献

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Rashba自旋轨道耦合下square-octagon晶格的拓扑相变

English Abstract

Topological phase transitions in square-octagon lattice with Rashba spin-orbit coupling

1. Zhangjiagang Campus, Jiangsu University of Science and Technology, Zhangjiagang 215600, China;

2. National Laboratory of Solid State Microstructures, Nanjing University, Nanjing 210093, China

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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

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Rashba自旋轨道耦合下square-octagon晶格的拓扑相变

English Abstract

Topological phase transitions in square-octagon lattice with Rashba spin-orbit coupling

1. Zhangjiagang Campus, Jiangsu University of Science and Technology, Zhangjiagang 215600, China; 2. National Laboratory of Solid State Microstructures, Nanjing University, Nanjing 210093, China

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