过渡金属二卤化物单层中的自旋-1狄拉克半金属、自旋无隙半导体与自旋极化有质量狄拉克色散
介观与纳米尺度物理
2019-07-19 v1 材料科学
摘要
以狄拉克型色散与平带相结合为特征的自旋-1凝聚态系统是理想的不依赖外磁场实现高温电子学与自旋电子学技术的平台。在本研究中，我们在骰子格子上提出了一个具有自旋极化类 Haldane 次近邻隧穿的三带紧束缚模型，并表明在电子自旋极化 P = 1 的二维铁磁凝聚态系统中，可以存在自旋-1狄拉克半金属、自旋-1狄拉克自旋无隙半导体以及具有非平凡拓扑的自旋极化自旋-1有质量狄拉克色散。所提出的自旋极化自旋-1相可在铁磁过渡金属二卤化物 MX2 单层中有效实现。利用第一性原理计算，我们表明小的压缩应变使 MX2 单层在 M = Fe、X = Br, Cl 时成为自旋-1狄拉克半金属，而在 M = Co、X = Br, Cl 时成为自旋-1狄拉克自旋无隙半导体。自旋-1狄拉克自旋无隙半导体 CoBr2 和 CoCl2 具有平带铁磁性，其中自旋轨道耦合在色散价带与导带之间打开拓扑非平凡的狄拉克能隙，同时不影响平带。自旋极化自旋-1有质量狄拉克色散中的本征平带铁磁性在实现陈数 C = -2 的量子反常霍尔态中起关键作用。
引用
@article{arxiv.1907.07756,
title = {Spin-1 Dirac half-metal, spin-gapless semiconductor, and spin-polarized massive Dirac dispersion in transition metal dihalide monolayers},
author = {Muhammad Nadeem and Xiaolin Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.07756},
year = {2019}
}
备注
11 pages, 4 figures