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的能隙和相对简单的表面状态，这是研究和实现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的性质，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和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。
官网链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-648X/ab2705