扭转过渡金属硫族化物同质双层中的拓扑绝缘体

我们表明，扭转同质双层膜的莫尔能带可以具有拓扑非平凡性，并通过研究扭转双层过渡金属硫族化物（特别是双层MoTe$_2$）的$\pm K$谷中的价带态来说明这一趋势。由于单层价带极大值处存在较大的自旋轨道分裂，扭转双层MoTe$_2$在$+K$（$-K$）谷的低能价带态可用一个两能带模型描述，该模型具有周期为莫尔周期的层赝自旋磁场$\boldsymbol{\Delta}(\boldsymbol{r})$。我们证明$\boldsymbol{\Delta}(\boldsymbol{r})$在实空间具有拓扑非平凡的skyrmion晶格纹理，并且最上方的莫尔价带实现了Kane-Mele量子自旋霍尔模型，即二维时间反演不变拓扑绝缘体。由于能带在较小扭转角下变窄，在每莫尔晶胞整数个电子处可出现丰富的对称性破缺绝缘态。