Ta3X8（X=I, Br）单层中自旋极化三重激子绝缘体
材料科学
2026-03-11 v1
摘要
自旋极化三重激子的玻色-爱因斯坦凝聚可导致引发奇观性自旋超流，从而实现激子凝聚的实验探测。本文基于系统性第一性原理GW计算结合Bethe-Salpeter方程（GW+BSE），预测Ta3X8（X=I, Br）铁磁单层是自旋极化三重激子绝缘体（EIs）。自旋极化带结构的单粒子计算表明，这些单层是双磁半导体，最高价带和最低导带具有相反的自旋极化。两种低能带主要来自Ta 轨道，呈几乎平坦状态。带边态的相同轨道奇偶性和相反自旋本质有效抑制了介电屏蔽，促进了EI态的出现。GW+BSE计算表明，最低能激子的结合能分别为Ta3I8单层为1.499 eV，Ta3Br8单层为1.986 eV。由于两个值均超过相应的GW带隙，这些结果表明这些单层具有强烈的激子不稳定性。波函数分析确认，最低能激子是紧密结合的Frenkel-like态，表现出的自旋极化三重性质。我们的发现建立了一个价值的材料平台，用于探讨自旋极化三重EIs，为自旋电子学应用提供了前景。
引用
@article{arxiv.2506.18686,
title = {Spin-polarized triplet excitonic insulators in Ta3X8 (X=I, Br) monolayers},
author = {Haohao Sheng and Jingyu Yao and Sheng Zhang and Quansheng Wu and Zhong Fang and Xi Dai and Hongming Weng and Zhijun Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.18686},
year = {2026}
}