扭曲双层$\alpha$-石墨炔中的二阶与实陈拓扑绝缘体
材料科学
2022-08-02 v1
摘要
高阶与实拓扑态的研究及其材料实现近年来已成为拓扑凝聚态物理的研究前沿。扭曲双层石墨烯(tbG)被证明具有高阶与实拓扑。然而该结论能否推广到其他二维扭曲双层碳材料及其背后机制尚缺乏探索。本文中，我们确认大扭转角下的扭曲双层-石墨炔(tbGPY)为一种实陈绝缘体(亦称Stiefel-Whitney绝缘体)和二阶拓扑绝缘体。我们的第一性原理计算表明，21.78下的tbGPY在100 K稳定，且体带隙大于tbG。由第一性原理和紧束缚计算展示了非平庸拓扑指标，包括实陈数和分数电荷，以及局域在带隙中的角态。此外，在对称性下，我们证明了两个指标间的等价性，并解释了角态的存在。为阐释继承自莫尔异质结构的实与高阶拓扑，我们构建了一个有效的四带紧束缚模型，捕捉大扭转角下tbGPY的拓扑与色散。通过破坏有效模型的对称性，展示了到平庸绝缘体的拓扑相变，这为由我们第一性原理计算所建议的将扭转角减小到9.43时tbGPY的平庸化提供了见解。
引用
@article{arxiv.2208.00115,
title = {Second-order and real Chern topological insulator in twisted bilayer $\alpha$-graphyne},
author = {Bin-Bin Liu and Xu-Tao Zeng and Cong Chen and Ziyu Chen and Xian-Lei Sheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.00115},
year = {2022}
}