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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 第一性原理 » 热点前沿问题讨论 » 拓扑绝缘体中soc的效果是什么？
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jugengfans

金虫 (正式写手)

[交流] 拓扑绝缘体中soc的效果是什么？

soc是自旋轨道耦合，
意思是电子经过原子核附近，以电子的视角就是原子核在运动，于是原子核运动的电场形成了一个等效磁场，这个磁场正比于 -vxE ，也就是垂直于电子的动量与原子核电场方向。由于电场方向又可以写成电场的大小|E|乘以以原子核为原点的位矢r，所以这个等效磁场又可写为aL,a为一个与原子核电量有关的系数。


由于存在等效磁场
自旋沿着磁场和反向于磁场的电子能量由此不同。

于是一个非磁性的，原本自旋向上与向下能级重合的能带开始劈裂。


我的问题是，这个soc在材料中产生的效应是什么？

到底是打开体能隙还是表面能隙？为什么会打开能隙？不是向上向下的能带劈裂吗？劈裂后自旋上下能带应该互相交叉才对。为什么0带隙的材料加了soc后就能打开了？

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1楼 2016-06-28 08:10:56
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maning2451

银虫 (初入文坛)
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jugengfans: 金币+2 2016-07-06 14:45:27
自旋轨道耦合首先是高量里面描述电子运动的狄拉克方程的展开项里面的自旋轨道耦合项。它产生的影响就是在非相对论方程的基础上产生一个微扰项，是原来简并的能级分裂，这个分裂跟自旋的方向有关。
由于能级的分裂，使得原来的绝缘体在边界态的位置能级发生交叉，变成了拓扑绝缘体。体态仍然是绝缘体。
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2楼2016-06-29 11:52:05
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pangrui1985

铜虫 (小有名气)
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jugengfans: 金币+2 2016-07-06 14:45:39
TI的表面能稀应该始终没有打开，不然不会是导体。SOC的作用是令体能级发生反转，这样表面能级会交叉起来，从而产生拓扑相变。
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3楼2016-07-01 16:22:02
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jugengfans

金虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by maning2451 at 2016-06-29 11:52:05
自旋轨道耦合首先是高量里面描述电子运动的狄拉克方程的展开项里面的自旋轨道耦合项。它产生的影响就是在非相对论方程的基础上产生一个微扰项，是原来简并的能级分裂，这个分裂跟自旋的方向有关。
由于能级的分裂， ...

谢谢，也就是说这些材料本来就是绝缘体，只是soc让表面态交叉了？那么还有一点不明白的是，soc对块体内部的能带不是也会造成劈裂吗？

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4楼2016-07-06 14:41:12
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jugengfans

金虫 (正式写手)
引用回帖:
3楼: Originally posted by pangrui1985 at 2016-07-01 16:22:02
TI的表面能稀应该始终没有打开，不然不会是导体。SOC的作用是令体能级发生反转，这样表面能级会交叉起来，从而产生拓扑相变。

晕了，您和楼上的意思好像正好相反。您说是soc使体能带反转，他说是使表面态翻转…

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5楼2016-07-06 14:43:19
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maning2451

银虫 (初入文坛)
★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
jugengfans: 金币+2, 多谢回复 2016-08-12 00:19:38
引用回帖:
4楼: Originally posted by jugengfans at 2016-07-06 14:41:12
谢谢，也就是说这些材料本来就是绝缘体，只是soc让表面态交叉了？那么还有一点不明白的是，soc对块体内部的能带不是也会造成劈裂吗？
...

嗯，体态能量也劈裂，但是就是一个微扰项，体态仍然是绝缘体，所以不考虑。
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6楼2016-07-08 15:57:24
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pangrui1985

铜虫 (小有名气)
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jugengfans: 金币+2, 多谢。其实都是一个意思 差不多了。哈哈 2016-08-12 00:20:10
引用回帖:
5楼: Originally posted by jugengfans at 2016-07-06 14:43:19
晕了，您和楼上的意思好像正好相反。您说是soc使体能带反转，他说是使表面态翻转…
...

反转和交叉是两个意思。理论的文章里面除了早期的文章算一下表面态现在基本上都是基于体能带讨论的。你仔细看看手头的文章就知道
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7楼2016-07-09 15:19:58
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