Topological properties of antiferromagnetic phases are studied for a correlated topological band insulator by applying the dynamical mean field theory to an extended Bernevig-Hughes-Zhang model including the Hubbard interaction. The calculation of the magnetic moment and the spin Chern number confirms the existence of a non-trivial antiferromagnetic (AF) phase beyond the Hartree-Fock theory. In particular, we uncover the intriguing fact that the topologically non-trivial AF phase is essentially stabilized by correlation effects but not by the Hartree shifts alone. This counterintuitive effect is demonstrated, through a comparison with the Hartree-Fock results, and should apply for generic topological insulators with strong correlations.
Topological spinon bands and vison excitations in spin-orbit coupled quantum spin liquids
自旋液体是奇异的量子态,其特征在于存在分数和非限定的准粒子激发,称为自旋子和介子。它们的分数性质建立了拓扑性质,如受保护的基态简并。本文研究自旋-轨道耦合自旋液体,其中拓扑结构通过自旋子的非平凡能带结构进入。当自旋旋转对称性被最大限度地提升时,我们重新审视了最近在正方形晶格上的投影群分析中识别的$Z_2$自旋液相[Phys. Rev. B 90,174417(2014)]。我们发现,在只有最近邻耦合的情况下,正方晶格上的$Z_2$自旋液体总是表现出平凡的自旋带。加入第二近邻项后,最简单的射影群解非常类似于拓扑绝缘体的Bernevig-Hughes-Zhang模型。假设突现规范场是静态的,我们研究了视子激发,我们证实了在所有研究的自旋相位是去限制的。特别地,如果自旋带是拓扑的,自旋子和介子形成由多个自旋-马约拉纳零模耦合到一个介子组成的束缚态。这种零模的存在遵循这些自旋相位和具有涡旋的拓扑$p+ip$超导体之间的精确映射。我们提出了实验探针来检测这种状态在真实的材料。
我们阐述了对于任意维数和对称类的Dirac模型所描述的拓扑绝缘体和拓扑超导体,拓扑序可以通过一个普适的拓扑标记映射到格点上.推导出最近发现的动量空间的通用拓扑不变量,我们引入了一个拓扑算子,它由交替投影到填充和空晶格本征态和位置算子,乘以狄拉克矩阵,省略了在哈密顿。拓扑算子投影到格点产生的拓扑标记,其形式是明确构造的每一个拓扑非平凡的对称类从1D到3D。拓扑算子的非对角元素产生非局部拓扑标记,其以在拓扑相变处发散的相关长度衰减,并且表示Wannier状态关联函数。各种原型的例子,包括Su-Schrieffer-Heeger模型,Majorana链,Chern绝缘体,Bernevig-Hughes-Zhang模型,二维手征和螺旋$p$波超导体,$^{3}$ He B相的晶格模型,和三维时间反演对称拓扑绝缘体等,被用来证明我们的形式的普遍性。
Nonlinear orbital response across topological phase transition in centrosymmetric materials
非线性光学响应常被用作研究材料电学性质的探针。对于拓扑材料,迄今为止的研究集中在光电流电流,这需要打破反转对称性。在这项工作中,我们提出了一个理论的轨道电流响应的反对称拓扑绝缘体。我们发现在中心对称材料中,在线偏振光照射下,存在一个量子允许的轨道电流响应。直流非线性电导率的符号反映了$\mathbb{Z}_2$指数,并且电导率在平凡相和拓扑绝缘体相之间的过渡处改变符号。本文导出了一类双简并带模型的非线性轨道光电流的表达式,并讨论了它在Bernevig-Hughes-Zhang模型和过渡金属二硫族化物1 T '相情况下的具体应用.还讨论了观测轨道电流的实验装置。
Nonlinear topological laser based on multipole insulators
North China University of Water Resources and Electric Power(华北水利水电大学);Lanzhou University(兰州大学);Chongqing University(重庆大学);Aerospace Information Research Institute, Chinese Academy of Sciences(中国科学院空天信息创新研究院);The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)(香港科技大学(广州))
Band structure picture for topology in strongly correlated systems with the ghost Gutzwiller ansatz
International School for Advanced Studies (SISSA)(国际高等研究院);University of Cambridge(剑桥大学);Univ Toulouse, CNRS, Laboratoire de Physique Théorique(图卢兹大学,法国国家科学研究中心,理论物理实验室)
Emergent superconductivity upon disordering a topological insulator
Universidade Federal de Goiás(戈亚斯联邦大学);Donostia International Physics Center (DIPC)(圣塞巴斯蒂安国际物理中心);Université Paris-Saclay, Institut de Physique Théorique, CEA, CNRS(巴黎萨克雷大学、理论物理研究所、法国原子能和替代能源委员会、法国国家科学研究中心)