Quantum spin Hall effect and topological phase transition in two-dimensional square transition-metal dichalcogenides

凝聚态物理 量子相变 拓扑序 量子自旋霍尔效应 量子相 量子霍尔效应 物理 自旋(空气动力学) 过渡金属 平方(代数) 相变 量子临界点 拓扑(电路) 量子力学 量子 材料科学 电子 数学 几何学 化学 催化作用 组合数学 热力学 生物化学
作者
Yandong Ma,Liangzhi Kou,Xiao Li,Ying Dai,Sean C. Smith,Thomas Heine
出处
期刊:Physical Review B [American Physical Society]
卷期号:92 (8) 被引量:129
标识
DOI:10.1103/physrevb.92.085427
摘要

Two-dimensional (2D) topological insulators (TIs) hold promise for applications in spintronics based on the fact that the propagation direction of edge electrons of a 2D TI is robustly linked to their spin origination. Here, with the use of first-principles calculations, we predict a family of robust 2D TIs in monolayer square transition metal dichalcogenides (MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, and WTe2). Sizeable intrinsic nontrivial bulk band gaps ranging from 24 to 187 meV are obtained, guarantying the quantum spin Hall (QSH) effect observable at room temperature in these new 2D TIs. Significantly different from most known 2D TIs with comparable band gaps, these sizeable energy gaps originate from the strong spin-orbit interaction related to the pure d electrons of the Mo/W atoms around the Fermi level. A single pair of topologically protected helical edge states is established for the edge of these systems with the Dirac point locating in the middle of the bulk band gap, and their topologically nontrivial states are also confirmed with nontrivial topological invariant Z2 = 1. More interestingly, by controlling the applied strain, a topological quantum phase transition between a QSH phase and a metallic phase or a trivial insulating phase can be realized in these 2D materials, and the detailed topological phase diagram is established.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
ee发布了新的文献求助10
刚刚
大胆愫发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
酸菜鱼火锅完成签到,获得积分10
1秒前
volcanoes完成签到,获得积分10
1秒前
一只鱼的故事完成签到,获得积分10
2秒前
scainiao完成签到,获得积分10
2秒前
xc发布了新的文献求助10
2秒前
补补卜卜完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
田様应助是小程啊采纳,获得10
2秒前
玄金道人发布了新的文献求助10
2秒前
ccm应助kwb采纳,获得10
3秒前
3秒前
爱笑关注了科研通微信公众号
3秒前
chujun_cai完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
皮三问完成签到,获得积分10
4秒前
JLLLLLLLL发布了新的文献求助10
4秒前
彬彬完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
123应助落叶子采纳,获得20
5秒前
5秒前
5秒前
6秒前
lichanshen完成签到,获得积分10
6秒前
今天你读文献了吗完成签到,获得积分10
6秒前
LiLY完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
Pluto发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
子车逍遥发布了新的文献求助10
7秒前
灰太狼发布了新的文献求助20
7秒前
8秒前
Inory007完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
时尚友安完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
丰富的鱼完成签到,获得积分10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 8000
Encyclopedia of Reproduction Third Edition 3000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
From Victimization to Aggression 1000
Study and Interlaboratory Validation of Simultaneous LC-MS/MS Method for Food Allergens Using Model Processed Foods 500
Red Book: 2024–2027 Report of the Committee on Infectious Diseases 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5645714
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4769624
关于积分的说明 15031726
捐赠科研通 4804481
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2569019
邀请新用户注册赠送积分活动 1526095
关于科研通互助平台的介绍 1485700