二维拓扑绝缘体电子结构的第一性原理研究

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二维拓扑绝缘体是拓扑绝缘体的一个重要分支,它不仅具有区别于传统绝缘体的独特的物理性质,相对于近年发现的三维拓扑绝缘体也具有独特的优势,在电子器件的制造和创新中具有重大的应用前景。因此,寻找具有实用价值的二维拓扑绝缘体具有重大的现实意义。人们利用第一性计算原理在理论上预测出了许多二维拓扑绝缘体材料,但是由于大部分难以在实际中实现,我们仍需要寻找更易于在实验中实现的大间隙拓扑绝缘体。因此,本文的主要工作就是通过在VA族元素上吸附过渡金属元素得到能够在实际中应用的大间隙拓扑绝缘体。我们在单层蓝磷上吸附Mo原子和W原子,并施加适当的应力。通过HSE的计算得到吸附Mo原子的蓝磷的拓扑带隙为94meV,吸附W原子的蓝磷的拓扑带隙为218meV;通过对砷烯,锑烯,铋烯吸附Os原子,在GGA的计算下我们得到了约为200meV带隙的拓扑绝缘体,由于GGA通常会低估带隙,我们合理推测这一系列的材料是具有大于200meV反转带隙的拓扑绝缘体。我们通过分析轨道分裂机制,对上述二维拓扑绝缘体的拓扑绝缘性机理进行了深入分析。
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