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蓝磷烯氧化物:应变可调的量子相变与新型二维涌现费米子

材料科学 2016-10-21 v2

摘要

固态材料中可调的量子相变和新型涌现费米子是引人入胜的研究课题。在此,我们提出一种新的稳定二维(2D)材料——蓝磷烯氧化物(BPO),它同时展现出这两种特性。基于第一性原理计算,我们表明其平衡态是一种窄带隙半导体,在低能区具有三个能带。值得注意的是,适度的应变可以驱动BPO发生半导体到半金属的量子相变。在临界转变点,三个能带在费米能级处交于一点,该点周围的准粒子是一种新型的二维赝自旋-1费米子。越过转变点后,系统变为一种对称性保护的半金属,其导带和价带在受对称性保护的单个费米点处呈二次型接触,低能准粒子则成为另一种新型的二维双重外尔费米子。我们构建了刻画该相变及这些新型涌现费米子的有效模型,并指出了若干奇异效应,包括超克莱因隧穿、超准直和普适光学吸收。我们的结果揭示了BPO是探索量子相变和新型涌现费米子基本性质的一个引人入胜的平台,也表明其在纳米器件应用中具有巨大潜力。

关键词

引用

@article{arxiv.1610.05399,
  title  = {Blue Phosphorene Oxide: Strain-tunable Quantum Phase Transitions and Novel 2D Emergent Fermions},
  author = {Liyan Zhu and Shan-Shan Wang and Shan Guan and Ying Liu and Tingting Zhang and Guibin Chen and Shengyuan A. Yang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1610.05399},
  year   = {2016}
}

备注

23 pages, 5 figures