$\mbox{Bi}_{1}\mbox{Te}_{1}$：一种双重拓扑绝缘体

一项理论与实验相结合的研究揭示了化学计量天然超晶格相 $\mathrm{Bi_{1}Te_{1}}=\mathrm{[Bi_{2}]_{1}[Bi_{2}Te_{3}]_{2}}$ 的双重拓扑绝缘特性，该相由交替的Bi双层和两层 $\mathrm{Bi_{2}Te_{3}}$ 五重层堆叠而成。我们通过密度泛函理论确定 $\mathrm{Bi_{1}Te_{1}}$ 表现出由时间反演对称性驱动的非平庸 $\mathbb{Z}_{2}=(0;001)$ 特征，以及额外的镜面对称性诱导的镜面陈数 $n_{{\cal M}}=-2$，这表明 $\mathrm{Bi_{1}Te_{1}}$ 既是一种弱拓扑绝缘体，也是一种拓扑晶体绝缘体。这两种现象的共存注定了不同的晶面承载由相应对称性保护的拓扑表面态。垂直于堆叠方向的表面是弱拓扑绝缘体的“暗”表面，同时在非时间反演不变动量点沿 $\bar{\Gamma\mathrm{M}}$ 方向承载镜面对称性保护的表面态。我们通过X射线衍射和透射电子显微镜确认了MBE生长的 $\mathrm{Bi_{1}Te_{1}}$ 薄膜的堆叠顺序，并通过自旋分辨和角分辨光电子能谱在表面电子自旋结构中发现了拓扑晶体和弱拓扑特性的迹象，这与密度泛函理论的结果很好地吻合。