自旋陈数理论和时间反演对称破缺的量子自旋霍尔效应

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，我们还将介绍自旋陈数理论，自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。