拓扑绝缘体中粒子-空穴对称性保护的新奇量子态

为了探究拓扑绝缘体中非拓扑缺陷对诱导零模态产生的影响,文中在粒子-空穴性对称的拓扑绝缘体中加入非拓扑缺陷(格点空位),经数值严格对角化,得出系统能级分布和粒子态密度分布,并利用陈数计算系统的全局相图。研究发现:非拓扑缺陷同样会诱导“规范不变”的零模态,并且具有非平庸的物理性质;当体系中存在奇数个格点空位时,总会有一个零能束缚态出现,而体系中存在偶数个格点空位时,局域束缚态具有有限能量;系统的粒子空穴对称性被破坏后,单格点空位诱导的零能态变为有限能量的束缚态;在无自旋霍尔丹模型中,诱导的零模态携带e/2分数电荷;在自旋的霍尔丹模型中,诱导的零模态携带1/2自旋磁矩。