有序双过渡金属 M$'_2$M$"$C$_2$ (M$'$= Mo, W; M$"$= Ti, Zr, Hf) MXenes 中的拓扑绝缘体

二维过渡金属碳化物家族，即所谓的 MXenes，最近发现了具有有序双过渡金属 M$'_2$M$"$C$_2$ 的新成员，其中 M$'$ 和 M$"$ 代表过渡金属。在这里，通过一系列第一性原理计算，我们证明了一些新增加的成员，即氧化物 M$'_2$M$"$C$_2$ (M$'$= Mo, W; M$"$= Ti, Zr, Hf) MXenes，是拓扑绝缘体。通过 $Z_2$ 指数（由费米能以下时间反演不变动量处占据带的奇偶性计算得出）以及边缘态的存在，揭示了预测 MXenes 的非平庸拓扑态。预测的 M$'_2$M$"$C$_2$O$_2$ MXenes 在广义梯度近似下显示出 0.041 -- 0.285 eV 范围内的非平庸能隙，在杂化泛函下显示出 0.119 -- 0.409 eV 范围内的非平庸能隙。能隙是由 M$'$ 和 M$"$ 具有 $d_{x^2-y^2}$ 和 $d_{xy}$ 特征的简并态内的自旋轨道耦合引起的，而能带反转发生在 $\Gamma$ 点的简并 $d_{x^2-y^2}$/$d_{xy}$ 轨道与非简并 $d_{3z^2-r^2}$ 轨道之间，这是由相邻轨道的杂化驱动的。声子色散计算发现，预测的拓扑绝缘体在结构上是稳定的。具有大能隙的预测 W 基 MXenes 可能是许多室温拓扑应用的合适候选者。此外，我们研究了更厚的有序双过渡金属 M$'_2$M$"_2$C$_3$O$_2$ (M$'$= Mo, W; M$"$= Ti, Zr, Hf) 的电子结构，发现它们是非平庸拓扑半金属。