单层 1TNbSe$_2$ 电荷密度波相中的声子辅助磁性 Mott 绝缘态

我们从第一性原理研究了单层 1TNbSe$_2$ 的结构、电子和振动性质。在广义梯度近似下，1T 多型体相对于 2H 极不稳定。DFT+U 方法改善了 1T 相的稳定性，解释了其在实验中被检测到的原因。电荷密度波以 $\sqrt{13}\times\sqrt{13}~R30^{\circ}$ 的周期性出现，与 STM 数据一致。在 $U=0$ 时，David 星重构在 Fermi 能级下方显示出一条平带，具有中心 Nb 原子明显的 d$_{z^2-r^2}$ 轨道特征。Hubbard 相互作用诱导出磁性 Mott 绝缘态。磁性使星中中心 Nb 原子周围的晶格发生畸变，降低了中心 Nb d$_{z^2-r^2}$ 轨道与相邻 Se p 态之间的杂化，并在能量上升高了成为非键的平带。这种晶格与磁性的协同效应放大了 Mott 能隙。因此，单层 1TNbSe$_2$ 是一种声子辅助的自旋-$1/2$ 磁性 Mott 绝缘体。