基于局域 Wannier 函数的二维铋同素异形体的紧束缚模型
材料科学
2021-06-18 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
铋以其单元素组成、多样的晶体形式以及固有的强自旋轨道耦合，被视为拓展我们对拓扑电子结构理解的理想原型材料。特别是，二维铋薄膜因在拓扑晶体管和自旋电子学中的潜在应用而受到越来越多的关注。这需要一种有效的物理模型来精确解释二维铋所展现的新颖拓扑现象。然而，传统的调整体相铋跳跃参数的半经验方法无法捕捉二维铋同素异形体的拓扑特征，因为电子能带拓扑深受晶体对称性和原子间距的影响。在此，我们提供了一种使用从第一性原理计算中的 Bloch 态导出的局域 Wannier 函数的新参数化方法。我们为三种二维铋同素异形体构建了新紧束缚模型：Bi(111) 双层、bismuthene（铋烯）和 Bi(110) 双层。我们证明我们的紧束缚模型能成功复现这些二维同素异形体的能带结构、对称性和拓扑特征。我们预期这些模型可推广到其他类似的二维拓扑结构，如 antimonene（锑烯）和 arsenene（砷烯）。此外，这些模型可作为研究低维拓扑器件中电子/自旋输运和电磁响应的起点。
引用
@article{arxiv.2102.11486,
title = {Localized Wannier function based tight-binding models for two-dimensional allotropes of bismuth},
author = {Qile Li and Jackson S. Smith and Yuefeng Yin and Chutian Wang and Mykhailo V. Klymenko and Jared H. Cole and Nikhil V. Medhekar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.11486},
year = {2021}
}
备注
20 pages, 6 figures