功能化铋薄膜：巨带隙量子自旋霍尔与谷极化量子反常霍尔态
介观与纳米尺度物理
2015-06-23 v1 材料科学
摘要
寻找新的具有大带隙的量子自旋霍尔（QSH）和量子反常霍尔（QAH）绝缘体对其在室温下的实际应用至关重要。基于第一性原理计算，我们预测在 H 修饰的 Bi(111) 薄膜中，QSH 和 QAH 态的带隙可分别大至 1.01 eV 和 0.35 eV。这一巨带隙的起源既来自 Bi 较大的自旋轨道耦合，也来自 H 介导的异常电子和结构特性。此外，我们发现 QAH 态还具有量子谷霍尔态的性质，从而内在地实现了所谓的谷极化 QAH 效应。我们进一步研究了 H 修饰的 Bi(1̄10) 薄膜以及 X 修饰（X = F, Cl, Br, I）的 Bi(111) 薄膜中实现大带隙 QSH 和 QAH 态的情况。
引用
@article{arxiv.1412.1653,
title = {Functionalized Bismuth Films: Giant Gap Quantum Spin Hall and Valley-Polarized Quantum Anomalous Hall States},
author = {Chengwang Niu and Gustav Bihlmayer and Hongbin Zhang and Daniel Wortmann and Stefan Blugel and Yuriy Mokrousov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1412.1653},
year = {2015}
}
备注
submitted to Physical Reveiw Letters on 25th of September 2014