插层外延石墨烯中的拓扑带隙

石墨烯的功能化调控在基础研究和实际应用方面都是重要课题。在本研究中，我们表明在SiC上的外延石墨烯中插层5$d$过渡金属是实现具有有限带隙的拓扑非平庸相的一种有前景的方法。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算，我们表明Re和Ta插层石墨烯分别成为具有线性狄拉克锥和二次能带且带有拓扑带隙的二维拓扑绝缘体。拓扑态的出现归因于插层物的强自旋轨道耦合强度。我们发现，根据体-边界对应关系，拓扑边缘态存在于有限的体能带隙内。我们还讨论了由于反演对称性破缺和自旋轨道耦合引起的能带结构自旋分裂。我们的结果表明，石墨烯插层是一种有效且可行的方法来调控石墨烯的带隙与拓扑特性。此类插层石墨烯系统有望用于自旋电子学与量子计算应用。