Sb-graphene-Sb異質(zhì)結(jié)中Z2拓?fù)湎嗟牡谝恍栽硌芯?pdf

1、二維拓?fù)浣^緣體已被大量研究。具有強(qiáng)自旋軌道耦合的二維材料，例如具有層狀結(jié)構(gòu)的二維Bi，Sb，Bi2Se3和Bi2Te3材料是拓?fù)浣^緣體。相對(duì)于具有強(qiáng)自旋軌道耦合的二維材料，具有弱自旋軌道耦合的二維材料，包括石墨烯和硅稀，具有很高的電荷遷移率和熱導(dǎo)。然而，它們的自旋軌道耦合帶隙太小，并不是拓?fù)浣^緣體。因此我們結(jié)合類石墨烯材料的特性和拓?fù)浣^緣體的獨(dú)特性質(zhì)，研究了如何在類石墨烯材料中實(shí)現(xiàn)非平凡的Z2拓?fù)湎唷?br>　　在本文中，我們分別用具有

2、強(qiáng)自旋軌道耦合作用材料Sb和Bi雙層包夾石墨烯單層，試圖在石墨烯中誘導(dǎo)出非平凡的Z2拓?fù)湎?。通過(guò)第一性原理計(jì)算，我們發(fā)現(xiàn)，石墨烯與 Sb和 Bi雙層形成的異質(zhì)結(jié)具有非常不同的性質(zhì)。Bi/graphene/Bi體系沒有帶隙，不是拓?fù)浣^緣體，而Sb/graphene/Sb體系有帶隙，是拓?fù)浣^緣體。對(duì)體系的差分電荷密度的分析表明，在石墨烯和磷族元素雙層之間形成了一個(gè)極化場(chǎng)，拉低了石墨烯的能帶。在Bi/graphene/Bi體系中，石墨烯的狄拉

3、克點(diǎn)(DP)位于Bi雙層的價(jià)帶頂(VBM)以下，而在Sb/graphene/Sb體系中， DP位于Sb雙層的帶隙中。我們通過(guò)計(jì)算時(shí)間反演不變點(diǎn)處價(jià)帶波函數(shù)的宇稱得到了 Z2指數(shù)，表明 Sb/graphene/Sb體系為拓?fù)浣^緣體，在石墨烯的狄拉克點(diǎn)處發(fā)生了能帶翻轉(zhuǎn)。我們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)應(yīng)變能夠調(diào)控該體系的拓?fù)湎?，并且拓?fù)湎嘧兣cSb雙層的厚度有關(guān)。
　　我們的研究表明，通過(guò)近鄰作用能夠在石墨烯中誘導(dǎo)出非平凡的Z2拓?fù)湎啵浅晒Φ目赡苄匀?/p>