单层与多层 Bi$_{4}$Br$_{4}$ 中的拓扑边缘态

量子自旋霍尔（QSH）绝缘体边界处的拓扑边缘态在无耗散电子传输方面具有巨大前景。拓扑边缘态的器件应用对 QSH 绝缘体材料有几个关键要求，例如大带隙、合适的绝缘衬底和多导电通道。在本文中，基于第一性原理计算，我们表明 Bi$_{4}$Br$_{4}$ 是一个合适的候选材料。单层 Bi$_{4}$Br$_{4}$ 最近被证实为具有可观带隙的 QSH 绝缘体。在此，我们发现，在多层系统中，带隙和低能电子结构仅受层间耦合的轻微影响。在 Bi$_{4}$Br$_{4}$ 的本征绝缘衬底上，单层 Bi$_{4}$Br$_{4}$ 很好地保留了其拓扑边缘态。此外，在多层 Bi$_{4}$Br$_{4}$ 的边界处，源自不同单层的拓扑边缘态耦合微弱，并且可以通过构建阶梯状边缘实现完全解耦。解耦的拓扑边缘态非常适合多通道无耗散传输。