应变诱导的铁电拓扑绝缘体
材料科学
2016-04-20 v1
摘要
固体中看似不相容的性质同时存在，往往为解决具有基础和实际重要性的问题提供独特机遇。铁电序与拓扑序的共存即是一例。铁电体具有可由外加电场切换的自发宏观极化，通常是具有较宽带隙的半导体，仅有少数例外。另一方面，时间反演对称的 拓扑绝缘体（TI）由体相拓扑保护的稳健金属表面态所表征，通常是允许自旋轨道相互作用诱导能带反转的窄带隙半导体（ eV）。迄今为止，由于铁电序与拓扑序看似矛盾的特性，铁电拓扑绝缘体（FETI）仍未被发现。本文报道了在应变下可在卤化物钙钛矿 CsPbI 中实现 FETI。我们的第一性原理研究表明，在很宽的压力范围内，CsPbI 的非中心对称铁电结构在能量上是有利的，同时保持了其拓扑序。所提出的 FETI 以具有自旋动量锁定 Dirac 锥的可切换极性表面为特征，从而允许对拓扑表面态（TSSs）和表面自旋电流进行电场调控。我们在可行材料中实现 FETI 的演示为结合铁电序与拓扑序的未来研究打开了大门，并为电子学、自旋电子学和量子信息领域的多种应用提供了新范式。
引用
@article{arxiv.1508.05625,
title = {Strain Induced Ferroelectric Topological Insulator},
author = {Shi Liu and Youngkuk Kim and Liang Z. Tan and Andrew M. Rappe},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.05625},
year = {2016}
}