通过计算筛选发现新的二维拓扑绝缘体
材料科学
2019-03-13 v2
摘要
我们利用密度泛函理论从计算二维材料数据库(C2DB)中对拓扑二维(2D)材料进行了计算筛选。我们实现了一套直接从Kohn-Sham轨道计算杂化Wannier函数的完整\textit{ab initio}方案，并使用该方法提取了3331个二维体系(包括实验已知和假设的二维材料)的指数、陈数和镜像陈数。我们共发现了46个量子自旋霍尔绝缘体、7个量子反常霍尔绝缘体和9个晶体拓扑绝缘体，它们均被预测为动力学稳定。其中约三分之一在筛选前已知。我们对这些新型拓扑绝缘体中最有趣者进行了更详细的研究。我们表明，量子反常霍尔绝缘体的计算拓扑指数对交换关联泛函所用近似高度敏感，因此对这些材料拓扑性质的可靠预测需要超越密度泛函理论的方法。我们还进行了计算，得到处于MoS晶体结构的量子自旋霍尔绝缘体PdSe的带隙为0.65 eV。这显著高于任何已知的二维拓扑绝缘体，且是Kohn-Sham带隙的三倍。
引用
@article{arxiv.1812.06666,
title = {Discovering new two-dimensional topological insulators from computational screening},
author = {Thomas Olsen and Erik Andersen and Takuya Okugawa and Daniele Torelli and Thorsten Deilmann and Kristian S. Thygesen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.06666},
year = {2019}
}
备注
12 pages