硅烯的量子自旋霍尔态能否在衬底上得以保持
计算物理
2018-02-05 v1
摘要
硅烯的衬底诱导拓扑相变，是利用其拓扑保护的无耗散边缘态开发与当前电子学兼容的硅烯基材料与器件时的一大障碍。第一性原理计算表明，衬底会导致硅烯从拓扑非平庸相到平庸相的相变，尽管其狄拉克锥依然明显。衬底效应（等效于电场）湮灭了其自旋轨道耦合效应，这正是硅烯的量子自旋霍尔效应（QSHE）尚未在实验上被观测到的原因。遗憾的是，由于衬底的屏蔽效应，外电场似乎无法恢复 QSHE。我们在此首次提出一种可行策略（构建反对称三明治结构（保护层/硅烯/衬底））来保持硅烯的量子自旋霍尔（QSH）态，并通过两个代表体系（CeO2(111)/硅烯/CeO2(111) 与 CaF2(111)/硅烯/CaF2(111)），借助计算的边缘态与 Z2 不变量予以证明。该工作向硅烯基纳米电子器件的基础物理与现实意义应用迈出了关键一步。
引用
@article{arxiv.1802.00591,
title = {Can the quantum spin Hall state of silicene be preserved on substrate},
author = {Ke Yang and Wei-Qing Huang and Wangyu Hu and Gui-Fang Huang and Shuangchun Wen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1802.00591},
year = {2018}
}