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近期, 我院阮毓荣研究生、张健敏副教授、黄志高教授等的研究成果在《Journal of Physics: Condensed Matter》上发表

时间:2019-06-27浏览:13

近期, 我院阮毓荣研究生、张健敏副教授、黄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》上发表

 

论文简介如下:

近年来,拓扑绝缘体在理论和实验上得到了迅速的发展和研究,其体态为绝缘态但表面却为金属导电态,在自旋器件和量子计算领域具有重要应用。其中,Sb2Te3具有大约210 meV的隙和相对简单的表面状态,这是研究和实许多量子特性的理想材料。特别是磁性掺杂Sb2Te3,磁性的引入导致了一系列新奇性质,如量子反常霍尔效应(QAHE)。

本工作通过密度泛函理论中的第一性原理计算系统地研究了Cr掺杂的Sb2Te3在不同机械应变下的电子结构演变首先,通过形成能的计算,我们发现Cr掺杂更有可能取代Sb位置。 接着,我们对Cr掺杂Sb2Te3施加压缩应变。压缩应变增强了Cr和Te原子之间的耦合,削弱了五倍层之间的范德瓦尔斯相互作用,这导致自旋轨道耦合的强度Sb与Te之间的原子间相互作用被削弱。当压缩应变η增加到-2%时,带隙增加45%至0.045 eV,并保持能带反转的现象。然后我们对Cr掺杂的Sb2Te3施加拉伸应变,表明Cr和Te原子之间的耦合减弱,并且五倍层之间的相互作用增强。最后,我们使用更准确的HSE06来评估带隙的结果。虽然GGA中的带隙可能被低估,但HSE06和GGA在机械应变下具有相同的带结构演变趋势。上述结果表明,机械应变可以有效地调制Cr掺杂Sb2Te3的电子结构和带隙,这为量子反常霍尔效应的实验观察提供了一定的理论指导。

  

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