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金属-有机双层中拓扑态的调控

材料科学 2017-10-03 v2

摘要

我们利用第一性原理计算和紧束缚模型研究了金属-有机拓扑绝缘体双层(BLs)(MC4S4)3(MC_4S_4)_3-BL(M=Ni 和 Pt)的能量稳定性和电子性质。我们的结果表明,基于拓扑保护的手性边缘态,(MC4S4)3(MC_4S_4)_3-BL 是进行电子能带结构工程的一个引人注目的平台。双层的能量稳定性由范德华相互作用主导;其中 AA 堆垛是能量上最稳定的。电子能带结构的特征在于成键和反键 kagome 能带组(KBSs)的组合,揭示出 (NiC4S4)3(NiC_4S_4)_3-BL 呈现 Z2_2 金属相,而 (PtC4S4)3(PtC_4S_4)_3-BL 可能呈现 Z2_2 金属相或量子自旋霍尔相。这些非平庸拓扑态通过在 (MC4S4)3(MC_4S_4)_3-BL 纳米带中形成手性边缘态得到证实。我们表明边缘态的局域化可以用普通外电场调控,从而打破镜面对称性。因此,电场符号选择了每组边缘态位于哪一层。这种对拓扑边缘态(层)局域化的调控,为我们提供了控制层状金属-有机拓扑绝缘体中输运性质的额外且有趣的自由度。

关键词

引用

@article{arxiv.1705.09345,
  title  = {Tuning the topological states in metal-organic bilayers},
  author = {F. Crasto de Lima and Gerson J. Ferreira and R. H. Miwa},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1705.09345},
  year   = {2017}
}