PAI-石墨烯：一种具有高度可调各向异性狄拉克锥的新型拓扑半金属二维碳同素异形体
材料科学
2020-09-11 v1 计算物理
摘要
利用晶体结构预测的进化算法，我们提出了一种由锯齿状聚合as-茚并茚（PAI）构成的新型稳定二维（2D）碳同素异形体，即PAI-石墨烯，其能量低于大多数已报道的二维石墨烯同素异形体。关键在于，该晶体结构实现了一种非对称层群，其强制能带结构具有非平凡的整体拓扑，两个狄拉克锥恰好位于费米能级。无电子/空穴袋使得PAI-石墨烯成为一种本征晶体拓扑半金属，具有各向异性的费米速度，其高值达 m/s。我们表明，虽然该同素异形体的半金属性质在应变作用下是稳健的，但狄拉克锥的位置和费米速度可通过应变显著改变。此外，通过结合沿x和y方向的应变，在 处发生两次能带反转，导致狄拉克节点湮灭，展示了应变控制的拓扑半金属向半导体转变的可能性。最后，我们以广义Zak相论证的形式阐明了拓扑节点相的体-边对应关系，并与针对不同边缘终止计算的拓扑边缘态完美吻合。
引用
@article{arxiv.2007.12251,
title = {PAI-graphene: a new topological semimetallic two-dimensional carbon allotrope with highly tunable anisotropic Dirac cones},
author = {Xin Chen and Adrien Bouhon and Linyang Li and François M. Peeters and Biplab Sanyal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.12251},
year = {2020}
}