过渡金属二硫属化物中的能带嵌套、大质量狄拉克费米子以及谷Lande和塞曼效应：一个紧束缚模型
材料科学
2023-05-05 v1
摘要
我们提出了单层过渡金属二硫属化物（TMDCs）MX（M-金属，X-硫属）的最小紧束缚模型，该模型阐明了物理机制并捕捉了能带嵌套、大质量狄拉克费米子以及谷Lande和塞曼磁场效应。TMDCs与石墨烯共享六角晶格，但其电子能带需要更复杂的原子轨道。利用对称性论证，我们构建了一个由3个金属d轨道和3个硫属二聚体p轨道组成的最小基组。明确推导了布里渊区、和点处最近邻金属和硫属轨道之间的隧穿矩阵元。最近邻隧穿矩阵元连接特定的金属和硫轨道，产生一个有效的哈密顿量，给出了金属和硫属轨道的正确组成，但未给出点处的直接带隙。通过包含次近邻Mo-Mo隧穿，我们获得了点处的直接带隙、正确的有效质量以及负责能带嵌套的点处的导带最小值。次近邻模型的参数成功拟合了MX（M=Mo, X=S）沿布里渊区线的最高价带和最低导带色散的密度泛函（DFT）从头计算。得到了MoS的有效两带大质量狄拉克哈密顿量、Lande g因子和谷塞曼分裂。
引用
@article{arxiv.1705.02917,
title = {Band nesting, massive Dirac Fermions and Valley Lande and Zeeman effects in transition metal dichalcogenides: a tight-binding model},
author = {M. Bieniek and M. Korkusiński and L. Szulakowska and P. Potasz and I. Ozfidan and P. Hawrylak},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.02917},
year = {2023}
}