非常规磁性中堆叠诱导的高自旋陈数 II 型量子自旋霍尔绝缘体
介观与纳米尺度物理
2025-08-08 v1 材料科学
摘要
通常，堆叠两个单层 I 型量子自旋霍尔绝缘体会产生一个平庸绝缘体。然而，堆叠两个 II 型量子自旋霍尔绝缘体是否会导致平庸绝缘体尚未被探索。在这封信中，基于晶格模型的计算，我们证明堆叠两个 II 型量子自旋霍尔绝缘体不会产生平庸绝缘体，而是形成具有高自旋陈数的量子自旋霍尔绝缘体。在此相中，边界上共存着两对具有相反手性和极化的拓扑边缘态。我们的计算进一步揭示，双层的量子化自旋霍尔电导是单层的两倍。当 U(1) 对称性存在时，高自旋陈数相保持稳定；当 U(1) 对称性破缺时，它在一个广泛的参数范围内持续存在。此外，基于第一性原理电子结构计算，我们提出双层 NbSeTeO 是一个具有高自旋陈数的 II 型量子自旋霍尔绝缘体。最后，将此策略扩展到多层堆叠自然会导致具有更大自旋陈数的量子自旋霍尔绝缘体。我们的工作不仅加深了 I 型和 II 型量子自旋霍尔绝缘体之间的区别，而且为实现高度量子化的自旋霍尔电导提供了一条途径。
引用
@article{arxiv.2508.05365,
title = {Stacking-induced type-II quantum spin Hall insulators with high spin Chern number in unconventional magnetism},
author = {Chao-Yang Tan and Panjun Feng and Ze-Feng Gao and Fengjie Ma and Peng-Jie Guo and Zhong-Yi Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.05365},
year = {2025}
}
备注
5pages,4figures