锂修饰铁基超导材料中的高温量子反常霍尔绝缘体
材料科学
2020-08-26 v4
摘要
量子反常霍尔（QAH）绝缘体是研究新兴拓扑量子效应的关键材料，但其极低的工作温度限制了实验。本文通过第一性原理计算，发现由层状铁基超导材料 FeX（X = S、Se、Te）锂修饰生成的一族稳定二维（2D）结构，并预测在这些二维材料中存在室温铁磁半导体以及大能隙高陈数 QAH 绝缘体。极强的铁磁序由 Li 向 Fe 的电子注入诱发，并由二维 Fe 层中强铁磁动能交换稳定。在无自旋轨道耦合（SOC）时，铁磁性将系统极化为受镜面对称性保护的一半狄拉克半金属态；而 SOC 效应导致镜面对称性自发破缺并引入狄拉克质量项，从而产生具有可观能隙（数十 meV）和多手性边缘模式的 QAH 态。我们还发现了体相 LiOH-LiFeX 中以宏观数目手性导电通道为特征的 3D QAH 绝缘体相。这些发现为实现高温下新颖 QAH 物理及其应用开辟了新机遇。
引用
@article{arxiv.1912.07461,
title = {High-Temperature Quantum Anomalous Hall Insulators in Lithium-Decorated Iron-Based Superconductor Materials},
author = {Yang Li and Jiaheng Li and Yang Li and Meng Ye and Fawei Zheng and Zetao Zhang and Jingheng Fu and Wenhui Duan and Yong Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.07461},
year = {2020}
}
备注
16 pages, 4 figures