氢化Xenes中鲁棒的机电驱动导致可逆拓扑转变
材料科学
2025-05-06 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
我们通过第一性原理报告了在较重的氢化Xenes（Xane），即锗烷和锡烷中，仅通过面内机电驱动实现拓扑绝缘体（TI）相可逆出现的可能性。研究发现，通过在单层平面内非均匀地施加电场，可以系统地诱导出鲁棒的单轴应变，这可以通过在下方嵌入可实现长度尺度的栅极上施加非均匀偏压来实现。电致应变导致所有Xanes的带隙显著降低，最终在较重的Xanes中，当偏压不均匀度超过阈值时，依次演变为弱拓扑绝缘体相和强拓扑绝缘体相，这有望在单层所能承受的偏压范围内实现。在这些Xanes的纳米带情况下，沿宽度方向非均匀施加的偏压有望在部分宽度上实现TI相的可切换出现，并且拓扑保护界面态可定位在纳米带半宽范围内的任意位置。所展示的机电驱动以及相关的能带结构拓扑调控，已在半填充的Kane-Mele模型下，以带隙石墨烯基代表性系统进行了主题验证，这应该能在由p区元素构成的更广泛的二维共价网络类别中实现。
引用
@article{arxiv.2505.01549,
title = {Robust electro-mechanical actuation in hydrogenated Xenes leading to reversible topological transition},
author = {Sujith Nedungattil Subrahmanian and Nabendu Mondal and Joydeep Bhattacharjee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.01549},
year = {2025}
}
备注
10 pages, 11 figures