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自旋陈数理论和时间反演对称破缺的量子自旋霍尔效应
  • ISSN号:1000-0542
  • 期刊名称:《物理学进展》
  • 时间:0
  • 分类:O469[理学—凝聚态物理;理学—电子物理学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室人工微结构与量子调控协同创新中心,南京210093
  • 相关基金:国家科技部重点基础研究发展计划,资助号:2014CB921103;国家自然科学基金,基金号:11225420,11074110;江苏高校优势学科建设工程(PAPD)资助项目的资助
作者: 盛利[1]
中文摘要:

一般认为,量子自旋霍尔效应只有受到时间反演对称性的保护才是稳定的。但是,因为在实际材料中破坏时间反演对称性的微扰往往无法避免,这种受时间反演对称性保护的量子自旋霍尔效应在真实环境中并不稳定。本综述将介绍近期在寻找无需时间反演对称性保护的量子自旋霍尔效应方向上的系列研究进展。我们将证明量子自旋霍尔体系的非平庸拓扑性质在时间反演对称性被破坏后仍然可以完好存在,并通过一个规范讨论,将边缘态一般性质和体能带的非平庸拓扑性质联系起来。进一步,将探讨通过人工消除边缘态时间反演对称性而实现稳定的量子自旋霍尔效应的方案。此外,我们还将介绍白旋陈数理论,白旋陈数是在没有时间反演对称性存在时,表征量子自旋霍尔体系所处不同拓扑相的有效工具。

英文摘要:

In this review, we introduce a series of recent developments in the search of the quan- tum spin Hall effect in the absence of time-reversal symmetry. We first show that the nontrivial topological properties of the quantum spin Hall system remain to be intact when the time-reversal symmetry is broken weakly. Then by a Laughlin-like gauge argument, the connection between the general properties of the edge states and the bulk band topology is established. Furthermore, the possibility to realize robust quantum spin Hall effect by artificial removal of the time-reversal symmetry of the edge states is explored. We will also introduce the spin Chern number theory, as a powerful tool to characterize topological phases without the TR symmetry.

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期刊信息
  • 《物理学进展》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国物理学会
  • 主编:邢定钰
  • 地址:南京市南京大学
  • 邮编:210093
  • 邮箱:wlxjz@nju.edu.cn
  • 电话:025-83592484
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0542
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1127/O4
  • 邮发代号:28-55
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:3182