扭曲双层 Bi$_2$(Te$_{1-x}$Se$_x$)$_3$ 中多尺度能带反转导致的量子自旋霍尔效应

近年来，由于莫尔材料具有高可调性，且其独特性质源于莫尔尺度的结构调制，已成为材料科学中最活跃的领域之一。在此，我们提出扭曲双层 Bi$_2$(Te$_{1-x}$Se$_x$)$_3$ 作为一种新的莫尔材料，其中莫尔尺度调制诱导了拓扑相变。我们表明，在扭曲双层 Bi$_2$(Te$_{1-x}$Se$_x$)$_3$ 中，拓扑绝缘体畴与普通绝缘体畴在莫尔晶格结构中共存，且畴边界上的边缘态形成近乎平带，主导了材料性质。这些边缘态进一步促成了莫尔尺度的能带反转，从而产生莫尔尺度的拓扑态。存在相应的莫尔尺度边缘态，可谓“边缘态之上的边缘态”，这是扭曲双层 Bi$_2$(Te$_{1-x}$Se$_x$)$_3$ 的独特特征。我们的结果不仅提出了扭曲双层 Bi$_2$Te$_3$ 族中的新颖量子相，也表明对堆叠敏感拓扑材料的扭转铺平了寻找新颖量子材料与器件的道路。