由电场控制的平方根石墨烯纳米带中的拓扑声子
介观与纳米尺度物理
2024-06-21 v1 材料科学
计算物理
量子物理
摘要
石墨烯纳米带（GNRs）是具有特定拓扑绝缘体特性的独特准一维（1D）材料，已引起广泛关注。虽然GNRs的拓扑相主要由其化学结构决定，但外部控制这些相的能力对于其在量子电子学和自旋电子学中的潜在应用至关重要。本文提出一种由镜像对称和单位胞中四个锯齿段构成的GNRs类，其具有由外部电场诱导并可控的独特拓扑特性。其带结构表现为两个有限的能隙，可支持拓扑声子，由有效的平方根模型描述。为演示实验可行性，我们设计并合成了一个具有所需锯齿段的代表性部分锯齿锯齿形GNRs（pzc-GNR），采用自下而上的方法。第一性原理计算表明，pzc-GNR在改变电场方向后，两个能隙处的能带发生反转，这与平方根哈密顿量的预测一致。我们表明，通过控制电场的方向和系统的化学势，可在平方根GNRs中实现不同的拓扑相。因此，在施加阶跃函数电场后，可在界面处生成声子态。我们讨论了两种声子态的性质，这取决于终止一致单位胞是否具有镜像对称性。
引用
@article{arxiv.2406.13978,
title = {Topological Solitons in Square-root Graphene Nanoribbons Controlled by Electric Fields},
author = {Haiyue Huang and Mamun Sarker and Percy Zahl and C. Stephen Hellberg and Jeremy Levy and Ioannis Petrides and Alexander Sinitskii and Prineha Narang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.13978},
year = {2024}
}