通过 TlBiSe2 中等结构置换探索强拓扑与弱拓扑态
材料科学
2022-05-19 v1
摘要
拓扑绝缘体（TIs）是一类独特材料，其绝缘体态承载受时间反演对称性（TRS）保护的线性色散表面态。这些态导致无耗散电流，使此类材料在自旋电子学应用中极具前景。在此，我们通过高通量筛选，采用基于最先进第一性原理的方法，即密度泛函理论（DFT）和结合自旋轨道耦合（SOC）的多体微扰理论（G0W0），预测了新的拓扑绝缘体。为此，我们选取已知的 3D 拓扑绝缘体 TlBiSe2，并在不同位点用合适材料进行完全置换，以检验所得等结构材料是否展现拓扑性质。随后，我们基于时间反演不变动量（TRIM）处 SOC 诱导的宇称反转对这些材料进行扫描。之后，为确认所选材料的拓扑性质，我们绘制其表面态并计算 Z2 不变量。我们的结果表明 GaBiSe2 是强拓扑绝缘体（STI）。此外，我们报道了六种弱拓扑绝缘体（WTIs），即 PbBiSe2、SnBiSe2、SbBiSe2、Bi2Se2、TlSnSe2 和 PbSbSe2。我们进一步验证了所有报道的拓扑绝缘体均动力学稳定，表现出全部实的声子振动模式。
引用
@article{arxiv.2205.08950,
title = {Exploring strong and weak topological states on isostructural substitutions in TlBiSe2},
author = {Ankita Phutela and Preeti Bhumla and Manjari Jain and Saswata Bhattacharya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.08950},
year = {2022}
}