HgMnTe量子阱中自旋轨道耦合诱导的拓扑相变

摘要

在能带反转的HgTe量子阱中,体态内存在着受拓扑保护的无能隙的螺旋边界态为特征的量子自旋霍尔效应。在HgTe量子阱中掺入磁性原子(例如锰)后,磁性HgMnTe量子阱将会出现量子反常霍尔效应。本文我们讨论了由体反演不对称产生的自旋轨道耦合作用在HgMnTe量子阱中诱导的拓扑相变。首先,通过解析计算自旋陈数,我们发现当自旋轨道耦合强度超过某个临界值的时候,在HgTe量子阱中,发生了从拓扑绝缘体到普通绝缘体的拓扑相变。在交换场和自旋轨道耦合的共同作用下,通过数值计算自旋陈数,我们画出了在不同参数下的拓扑相图。我们发现,当锰掺杂引起的交换场系数GEGH 0时,出现了新的体态能隙闭合区域。然而随着自旋轨道耦合作用的增加,将会在该能隙闭合区域重新打开一个能隙。