拓扑绝缘体 Bi2Se3 中作为对称性保护拓扑序的动态表面电子重构
材料科学
2018-04-04 v1
摘要
层状窄带隙半导体 Bi2Se3 由具有强自旋-轨道耦合 (SOC) 的重元素组成，它既被认定为具有高热电优值 (ZT) 的热电材料候选者，也是一种具有 Dirac 锥形状无间隙表面能带的 型拓扑绝缘体。基于价电子分布在杂化轨道中的扩展价键模型，我们提出在每个 Bi2Se3 五层表面上存在共轭 键系统。通过电子能量损失谱 (EELS) 和 X 射线衍射数据的逆傅里叶变换得到的电子密度 (ED) 映射，提供了每个 Bi2Se3 五层上存在二维共轭 键系统的实验证据。量子化学计算支持 Se 的部分填充 轨道之间通过轨道侧向重叠形成 键。我们提出，每个 Bi2Se3 五层表面的共轭 键系统类似于石墨（石墨烯）中发现的系统，并负责独特的二维导电机制。五层之间的 van der Waals (vdW) 引力被解释为来自反铁电有序的有效电偶极子，这些偶极子由跨越使 Coulomb 斥力最小化的 vdW 间隙的 Se 层上的 键三聚体对构成。
引用
@article{arxiv.1804.00845,
title = {Dynamic surface electronic reconstruction as symmetry-protected topological orders in topological insulator Bi2Se3},
author = {G. J. Shu and S. C. Liou and S. K. Karna and R. Sankar and M. Hayashi and F. C. Chou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.00845},
year = {2018}
}
备注
12 pages, 9 figures, to be published in Phys. Rev. Materials