二维拓扑绝缘体中由对称性决定的晶界态
介观与纳米尺度物理
2020-12-15 v2
摘要
晶界(GBs)和位错等结构缺陷在固体中无处不在，并且对理解多晶的本质具有核心重要性。除其经典作用外，拓扑绝缘体(TIs)的出现为实现束缚于其中的独特拓扑态提供了契机。尽管三维拓扑绝缘体中的位错是寻找此类拓扑态的主要候选之一，但其直接探测与表征颇具挑战。相比之下，在二维(2D)拓扑绝缘体中，其产生与测量更为容易，而且晶界或位错处的拓扑态与其晶格对称性密切相关。然而，二维拓扑绝缘体中晶界晶体对称性的此类作用尚未被清晰观测到。在此，我们给出在典型二维拓扑绝缘体1T'-MoTe的晶界上存在对称性强制的狄拉克型金属态的首个直接证据。利用扫描隧道显微镜，我们展示了具有非对称(spymmorphic)晶格对称性的晶界处存在金属态，而在具有对称(spymorphic)晶格对称性的另一晶界处则不存在。我们的大规模原子模拟表明，前者具有沙漏状节线半金属性带隙内态，而后者发生带隙打开，很好地解释了我们的观测。此处所展示的、与其晶体对称性紧密关联的受保护金属态，可用于在绝缘体内创建稳定的金属纳米线。
引用
@article{arxiv.1907.02269,
title = {Symmetry dictated grain boundary state in a two-dimensional topological insulator},
author = {Hyo Won Kim and Seoung-Hun Kang and Hyun-Jung Kim and Kisung Chae and Suyeon Cho and Wonhee Ko and Se Hwang Kang and Heejun Yang and Sung Wng Kim and Seongjun Park and Sung Woo Hwang and Young-Kyun Kwon and Young-Woo Son},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.02269},
year = {2020}
}