具有锯齿形褶皱结构的矩形氮化碳 C4N 单层：准一维 Dirac 节线和拓扑平坦边缘态
材料科学
2024-01-09 v1
摘要
由于 C 和 N 原子在形成不同类型键方面的灵活性，新型二维 (2D) 氮化碳的预测是碳基材料领域的热点话题。利用第一性原理计算，我们提出了两种具有锯齿形褶皱 (ZB) 结构的 C4N 单层。ZB C4N 单层包含具有 sp3 杂化的隆起 C（隆起 N）原子，这与具有 sp2 杂化的传统二维类石墨烯氮化碳材料不同。有趣的是，ZB C4N 单层的能带结构表现出准一维 (quasi-1D) Dirac 节线，这是由锯齿形碳链的相应准一维结构产生的，这与更常见的环形节线本质不同。准一维 Dirac 节线具有以下特征：(i) 无间隙 Dirac 点，(ii) 变化的费米速度，以及 (iii) 沿高对称路径略微弯曲的能带。所有这些特征都通过我们提出的包含直至第三近邻相互作用的紧束缚模型得到了成功解释。该二维系统的费米速度可达 105 m/s，有望应用于高速电子器件。由相应一维系统的 Zak 相位和能带反转决定的拓扑平坦能带结构依赖于边缘，这对应于 Su-Schrieffer-Heeger 模型，提供了丰富的物理现象。
引用
@article{arxiv.2401.03402,
title = {Rectangular carbon nitrides C4N monolayers with a zigzag buckled structure: Quasi-one-dimensional Dirac nodal lines and topological flat edge states},
author = {Linyang Li and Jialei Li and Yawei Yu and Yuxuan Song and Jia Li and Xiaobiao Liu and François M. Peeters and Xin Chen and Guodong Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.03402},
year = {2024}
}
备注
31 pages, 8 figures