MXenes 中由镜像势态诱导的拓扑相变:一项理论研究
材料科学
2021-02-03 v2
摘要
MXenes 是一类二维过渡金属碳化物和氮化物,具有多种可调的物理和化学性质。它们在电子和储能器件中的多样化潜在应用引发了科技界的极大兴趣。MXenes 可通过不同的表面端基进行功能化。一些 O 和 F 功能化的 MXenes 单层已被预测为拓扑绝缘体(TIs)。然而,已报道的 OH 功能化 MXenes 拓扑绝缘体很少,其电子结构尚需更细致的研究。研究表明,OH 端基显著降低了 MXenes 的功函数,使镜像势(IP)态靠近费米能级。这些 IP 态的波函数在表面外空间上分布广泛。通过堆叠 OH 功能化 MXenes,由于相邻层间波函数的重叠与杂化显著,多层膜层间距可调制 IP 态的能量。因此,这些堆叠层与 IP 态发生相互作用和耦合。在此,基于第一性原理计算,我们证明二维拓扑平庸的 OH 功能化 MXenes(如 VHfC(OH))的堆叠可能产生拓扑非平庸能带。换言之,VHfC(OH) 多层的拓扑性质可由其层间距调控。我们提出了一种涉及 IP 态的能带反转。我们期望这些结果能推动 MXenes 或其他低功函数多层材料作为可调控拓扑绝缘体器件在未来的应用。
引用
@article{arxiv.2010.13124,
title = {Topological Phase Transition Induced by Image Potential States in MXenes: A Theoretical Investigation},
author = {Mengying Wang and Mohammad Khazaei and Yoshiyuki Kawazoe and Yunye Liang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.13124},
year = {2021}
}