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拓扑绝缘体Bi2Se3中层堆垛效应的第一性原理研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O561.2[理学—原子与分子物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]湘潭大学材料与光电物理学院,微纳能源材料与器件湖南省重点实验室,湘潭411105, [2]吉首大学物理与机电学院,吉首416000, [3]国防科技大学理学院,长沙410073
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11274265,11464013,11074211,11274262)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2012CB921303)、湖南省政府芙蓉学者计划和湖南省教育厅科学研究重点项目(批准号:10A118)、吉首大学引进人才项目(批准号:jsdxr-cyjkyxm201309)和湖南省教育厅一般项目(批准号:14C0939)资助的课题.
中文摘要:

运用第一性原理方法,研究了拓扑绝缘体Bi2Se3块体和薄膜中的层堆垛对其结构、电子态、拓扑态和自旋劈裂的影响。发现不同的堆垛会引起Bi2Se3层间的相互作用,改变系统的中心对称性。块体的ABC和AAA堆垛都具有中心对称性和相似的能带结构。 ABA堆垛破坏了体系的中心对称性,能带发生很大改变,并且产生了很大的能带自旋劈裂。用能带反转的方法判定体系的拓扑相,在不同堆垛的Bi2Se3块体中,考虑自旋轨道耦合时都发生了能带反转,因而具有不同堆垛的Bi2Se3仍是拓扑绝缘体。进一步研究了Bi2Se3薄膜中的堆垛效应,发现非中心对称的ABA堆垛在Bi2 Se3薄膜中引起明显的自旋劈裂,并且提出和验证了用应变调控自旋劈裂的方法。

英文摘要:

By using first-principles method, we study the stacking effects on the electronic structure, topological phase and spin splitting in the bulk and film of topological insulator Bi2Se3. It is found that the different stackings can lead to different interlayer interactions and change the centrosymmetry of Bi2Se3. The centrosymmetric ABC and AAA stackings in bulk Bi2Se3 have similar band structures. ABA stacking breaks the centrosymmetry, giving rise to considerable changes of the band structure and large spin splitting. We further study the stacking effects in the film of Bi2Se3 and find that the non-centrosymmetric ABA stacking can induce large spin splitting in Bi2Se3 film. It is proposed and illustrated that the strain can tune the spin splitting effectively.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876