沿 [111] 方向的层状烧绿石氧化物薄膜中的拓扑相

我们从理论上研究了形式为 A$_2$B$_2$O$_7$ 的烧绿石氧化物的多带 Hubbard 模型，其中 B 为具有强自旋轨道耦合的重过渡金属离子，几何结构为沿 [111] 方向取向的薄膜。沿此方向，烧绿石晶格由交替的 B 离子 Kagome 和三角晶格平面组成。我们考虑了单层 Kagome 层、双层以及两种不同的三层结构。作为自旋轨道耦合强度、直接和间接 $d$-轨道跃迁以及能带填充量的函数，我们确定了一系列预期存在非相互作用时间反演不变 Z$_2$ 拓扑相的情形，并提出了一些候选材料。我们在 Hatree-Fock 理论框架下研究了半满 $d$-壳层中的相互作用，并确定了可发现陈数为 $\pm1$ 的零磁场陈绝缘体的参数区域。最有利于拓扑相的几何结构似乎是双层结构（支持 Z$_2$ 拓扑绝缘体和陈绝缘体）以及三角-Kagome-三角三层结构（支持相对稳健的陈绝缘体相）。