Z2拓扑序与量子自旋霍尔效应

量子自旋霍尔（QSH）相是一种具有体电子带隙且支持在无隙边缘态中输运电荷和自旋的时间反转不变电子态。我们展示了该相与一种新颖的Z₂拓扑不变量相关，这使其区别于普通绝缘体。Z₂分类是针对时间反转不变哈密顿量定义的，类似于量子霍尔效应中的Chern数分类。我们在石墨烯的双能带模型中建立了QSH相的Z₂序，并提出了适用于多能带和相互作用系统的形式主义推广。