由量子自旋霍尔层构建的过渡金属硫族化合物的拓扑层级
材料科学
2023-06-05 v2
摘要
二维材料从单层极限到块体的物理性质演化揭示了维度受限带来的独特后果，并为应用提供了独特的调控手段。具有普遍量子自旋霍尔（QSH）态的单层1T'相过渡金属硫族化合物（1T'-TMDs）是各类三维拓扑相的理想二维构筑基元。然而，此前堆叠几何仅限于块体1T'-WTe2型。在此，我们引入由平移堆叠的1T'单层构成的新型2M-TMDs，作为具有可调反带隙和层间耦合的有前景的材料平台。通过对2M-TMDs的电子结构进行先进的偏振依赖角分辨光电子能谱以及第一性原理计算，我们揭示了一个拓扑层级：2M-WSe2、MoS2和MoSe2是弱拓扑绝缘体（WTIs），而2M-WS2是强拓扑绝缘体（STI）。通过调节层间距进一步展示的拓扑相变表明，带反转幅度和层间耦合共同决定了2M-TMDs中不同的拓扑态。我们提出，2M-TMDs是包括拓扑超导体在内的多种奇异相的母体化合物，并因其与二维材料图案化的灵活性而在量子电子学方面具有巨大的应用潜力。
引用
@article{arxiv.2302.13662,
title = {Topology hierarchy of transition metal dichalcogenides built from quantum spin Hall layers},
author = {Lixuan Xu and Yiwei Li and Yuqiang Fang and Huijun Zheng and Wujun Shi and Cheng Chen and Ding Pei and Donghui Lu and Makoto Hashimoto and Meixiao Wang and Lexian Yang and Xiao Feng and Haijun Zhang and Fuqiang Huang and Qikun Xue and Ke He and Zhongkai Liu and Yulin Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.13662},
year = {2023}
}