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近期, 我院阮毓榮研究生、張健敏副教授、黃志高教授等的研究成果在《Journal of Physics: Condensed Matter》上發表

時間:2019-06-27瀏覽:13

近期, 我院阮毓榮研究生、張健敏副教授、黃志高教授等的研究成果Band-structure engineering of the magnetically Cr-doped topological insulator Sb2Te3 under mechanical strain在《Journal of Physics: Condensed Matter》上發表。

 

論文簡介如下:

近年來,拓撲絕緣體在理論和實驗上得到了迅速的發展和研究,其體態為絕緣態但表面卻為金屬導電態,在自旋器件和量子計算領域具有重要應用。其中,Sb2Te3具有大約210 meV的隙和相對簡單的表面狀態,這是研究和實許多量子特性的理想材料。特別是磁性摻雜Sb2Te3,磁性的引入導致了一系列新奇性質,如量子反常霍爾效應(QAHE)。

本工作通過密度泛函理論中的第一性原理計算系統地研究了Cr摻雜的Sb2Te3在不同機械應變下的電子結構演變。首先,通過形成能的計算,我們發現Cr摻雜更有可能取代Sb位置。 接著,我們對Cr摻雜Sb2Te3施加壓縮應變。壓縮應變增強了Cr和Te原子之間的耦合,削弱了五倍層之間的范德瓦爾斯相互作用,這導致自旋軌道耦合的強度Sb與Te之間的原子間相互作用被削弱。當壓縮應變η增加到-2%時,帶隙增加45%至0.045 eV,并保持能帶反轉的現象。然后我們對Cr摻雜的Sb2Te3施加拉伸應變,表明Cr和Te原子之間的耦合減弱,并且五倍層之間的相互作用增強。最后,我們使用更準確的HSE06來評估帶隙的結果。雖然GGA中的帶隙可能被低估,但HSE06和GGA在機械應變下具有相同的帶結構演變趨勢。上述結果表明,機械應變可以有效地調制Cr摻雜Sb2Te3的電子結構和帶隙,這為量子反?;魻栃膶嶒?/span>觀察提供了一定的理論指導。

  

官網鏈接:https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-648X/ab2705

  

  

  

 

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