由二维半导体设计拓扑绝缘体的轨道工程
材料科学
2019-12-16 v2
摘要
二维(2D)材料因展现出多种独特的内禀性质/功能而备受关注,但这些性质通常不可互换。有趣的是,本文提出一种通用方法,通过选择性原子吸附与应变工程,将大量存在的二维半导体转化为较少见的二维拓扑绝缘体(TIs)。该方法的基石是一条轨道设计原理:向二维半导体的内禀 sp 能带中引入外禀 s 轨道态,从而诱导 s-p 能带反转形成 TI 相,这由紧束缚模型分析所证实。值得注意的是,基于第一性原理计算,我们将该方法应用于通过分别吸附具有合适 s 能级能量的 Na 和 K,将半导体单层 CuS 与 CuTe 转化为 TI;以及通过吸附经调谐 s 能级能量的 Na 与 K 混合物,或在应变 CuSe 上吸附经调谐 p 能级价带边的 Na 或 K,将 CuSe 转化为 TI。我们的发现为通过预测性材料设计发现 TI 打开了新大门,超越了寻找已有二维 TI 的范式。
引用
@article{arxiv.1809.07151,
title = {Orbital design of topological insulators from two-dimensional semiconductors},
author = {Lei Gao and Jia-Tao Sun and Gurjyot Sethi and Yu-Yang Zhang and Shixuan Du and Feng Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.07151},
year = {2019}
}