单侧饱和翘曲蜂窝晶格中的铁磁性与量子反常霍尔效应

最近合成的硅烯以及理论上讨论的锗烯是翘曲蜂窝结构的实例。翘曲结构允许人们操控蜂窝结构两个底层子晶格之间的不对称性。本文以锗烯作为翘曲蜂窝晶格的原型，探索了通过饱和翘曲蜂窝晶格一侧的化学键来打破子晶格对称性所诱导的磁性。研究表明，当一侧的部分化学键被饱和时，在半填充状态下总是存在两个窄带。此外，在存在 Hubbard $U$ 相互作用的情况下，这些窄带通常支持平带铁磁性。诱导的磁化强度直接与饱和分数相关，因此可通过饱和分数控制其大小。最重要的是，我们发现取决于饱和分数，单侧饱和锗烯的基态可能变为量子反常霍尔 (QAH) 绝缘体，其特征是对于较大磁化强度消失的陈数。对于较小磁化强度非零的陈数意味着相关的量子霍尔效应倾向于在高温下存活。我们的发现提供了一种将翘曲蜂窝结构工程化为高温 QAH 绝缘体的潜在方法。