係統研究單層氯化鑭的拓撲特性

2020-06-19

  氯化鑭體材料1981年已經合成出來。計算表明該單層結構很容易被剝離,同時在室溫下也很穩定。通過初性原理計算,草莓视频污下载app安卓懂揭示其具有麵內鐵磁基態,並且節點線簡並態的軌道成分達到形成麵內磁矩的要求。此外,麵內磁矩在能量上具有各向同性特點,為實驗上通過外磁場來調控麵內磁矩方向提供了可能。

  隨後,草莓视频污下载app安卓懂係統研究了單層氯化鑭的拓撲特性。該材料晶體結構對稱性較高,當麵內磁矩沿特定角度時,自旋軌道耦合會打開簡並的二維節點線,並退化成垂直於磁矩方向的鏡麵上兩個簡並點,從而形成半金屬相。然而,當麵內磁矩沿其它角度時,體係不存在鏡麵對稱性,自旋軌道耦合會在簡並的節點線上每個點都打開帶隙,從而實現量子反常霍爾效應。

  進一步,量子反常霍爾效應對應的拓撲數是陳數,而這裏陳數可以為 +1 或 -1。當麵內磁矩方向跨過半金屬相對應的特定角度,體係所對應的陳數就會反號。這意味著半金屬相對應的就是拓撲相變的相變點。然後,還可以構造該體係的模型哈密頓量,借助緊束縛近似處理得到的結果與初性原理計算的結果嚴格相同,從而更進一步說明了單層氯化鑭體係的拓撲特性。


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