二维方形过渡金属二硫属化物中的量子自旋霍尔效应与拓扑相变
材料科学
2015-09-02 v1
摘要
二维（2D）拓扑绝缘体（TIs）在自旋电子学应用中具有前景，因为二维 TI 边缘电子的传播方向与其自旋起源牢固相关。在此，利用第一性原理计算，我们预测了一族在单层方形过渡金属二硫属化物（MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, 和 WTe2）中稳健存在的二维 TI。获得了从 24 到 187 meV 的本征非平凡体能隙，保证了在这些新型二维 TI 中可在室温下观测到量子自旋霍尔（QSH）效应。与大多数具有相当能隙的已知二维 TI 显著不同的是，这些可观的能隙源于费米能级附近 Mo/W 原子纯 d 电子相关的强自旋轨道相互作用。为这些系统的边缘建立了一对拓扑保护的螺旋边缘态，其狄拉克点位于体能隙中间，并且其拓扑非平凡态也通过非平凡拓扑不变量 Z2 = 1 得到确认。更有趣的是，通过控制施加的应变，可以在这些二维材料中实现 QSH 相与金属相或平凡绝缘相之间的拓扑量子相变，并建立了详细的拓扑相图。
引用
@article{arxiv.1504.00197,
title = {Quantum Spin Hall Effect and Topological Phase Transition in Two-Dimensional Square Transition Metal Dichalcogenides},
author = {Yandong Ma and Liangzhi Kou and Ying Dai and Thomas Heine},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.00197},
year = {2015}
}
备注
15 pages,4 figures