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蜂窝状六角格子中由px,y和pz能带翻转引起的拓扑相变

【2019年07月15日 08:00 点击:次 】

    寻找更多类型能带翻转引起的拓扑相变,对人们认识拓扑态以及实验实现高温量子自旋(反常)霍尔效应,具有非常重要的意义。基于二维拓扑态的理论机制主要有两种:一是Kane-Mele在石墨烯中提出的KM模型,二是Bernevig–Hughes–ZhangHgTe量子阱体系提出的由不同宇称的能带翻转导致的拓扑态,简称为BHZ模型,随后被实验成功证实。到目前为止,实验中观测到量子自旋(反常)霍尔效应的体系非常有限。因此,寻找更多类型能带翻转导体的拓扑态是目前人们非常关心的话题。

张会生副教授及合作者提出在蜂窝状六角格子中由px,ypz能带翻转引起的拓扑态。其基本思想是利用紧束缚模型的方法,在类石墨烯六角格子中的两个子格(AB子格)中,分别引入px,ypz轨道,通过调节自旋轨道耦合(SOC)的强度可以实现拓扑相变。基于第一性原理,提出两个真实体系,即碘原子半饱和硅烯(Si2I)和Si111)表面生长1/3Bi原子,来实现px,ypz能带翻转引起的拓扑态。从而证明该机制的正确性和普适性。

该研究成果以《Topological phase transition induced by px,y and pz band inversion in a honeycomb lattice》为题于2019627日发表在Nanoscale杂志上(DOI: 10.1039/c9nr04268g)。

全文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/nr/c9nr04268g

 

图:蜂窝状六角格子中px,y和pz能带翻转引起的拓扑态