在金属表面构建人工 p_{x,y} 轨道蜂窝电子晶格

我们理论上证明，利用扫描隧道显微镜（STM）在 Cu(111) 表面将 CO 分子排布成六方晶格，可轻易实现所需的 p_{x,y} 轨道蜂窝电子晶格。采用多种方法（即 DFT 模拟、muffin-tin 势模型与紧束缚模型）计算了存在 CO 分子时 Cu 表面态的电子结构。我们的计算表明，通过 STM 测量局域态密度（LDOS）图样，可在实验中立即识别 p 轨道表面能带。我们还用 k·p 方法对 p 轨道 LDOS 图样给出了解析解释。同时，不同于石墨烯的情形，p 轨道蜂窝晶格具有两类边缘态，也可在 STM 实验中直接观测。我们的工作指出了在真实系统中构建 p_{x,y} 轨道蜂窝电子晶格的可行途径，其可能具有奇异性质，如 Wigner 晶体、铁磁性、f 波超导、量子反常霍尔（QAH）效应。此外，我们还提出了一种简单方法，通过 DFT 模拟计算并识别 Cu/CO 体系中的修正 Cu 表面能带。考虑到近期关于类似体系中 p 轨道方晶格的工作 [M. R. Slot, et al. Nat. Phys. 13, 672 (2017); Liang Ma, et al. Phys. Rev. B 99, 205403 (2019)]，我们的工作再次说明金属表面人工电子晶格是以可控方式研究轨道物理的理想平台。