我院张健敏教授课题组在二维高阶拓扑材料理论研究方面取得重要进展

时间:2024-01-19浏览:10

近日,张健敏教授及其博士生杨柠境采用多轨道紧束缚方法研究了由反常能斯特效应揭示的二维Janus ScClI的高阶拓扑性质。在二维铁磁Janus材料中,他们发现ScClI作为一个新型的二阶拓扑绝缘体,表现出多种出色的物理特性。为了可以充分描述ScClI的高阶拓扑属性,他们建立了一种多轨道耦合的紧束缚模型。同时,ScClI也是本征的磁性材料,且具有由磁谷耦合带来的巨谷极化性质。因此,在磁谷耦合和能级差的共同调控下,他们给出了ScClI的完整的高阶拓扑相图。ScClI经历了由二阶拓扑绝缘体(SOTI)到量子反常霍尔绝缘体(QAHI)到平庸的绝缘体(NI)的相变过程。       

由于二维ScClI在费米能级附近的巨谷极化特征,这使得拓扑相变过程中的三种绝缘相表现出不同的谷电子特征。这种差异性的谷物理特性,能够让ScClI在热激发的电输运中表现出完全不同的反常能斯特电导。在此基础上,他们给出了与拓扑相图相对应的反常谷能斯特电导图。由此,通过谷物理性质,他们建立了高阶拓扑与谷能斯特效应之间的联系,这对高阶拓扑绝缘子和谷电子具有潜在的影响。

研究成果以《Higher-order topological phase diagram revealed by anomalous Nernst effect in a Janus ScClI monolayer》为题发表于学术刊物《Physical Review B》上。福建师范大学为唯一作者单位,我院博士研究生杨柠境为第一作者,张健敏教授为本文通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金面上项目和福建省自然科学基金杰青项目资助。


单层ScClI的高阶拓扑相图及不同绝缘相的特征表征


相关论文:

[1] PhysRevB.109.035423 (2024).pdf

DOI: 10.1103/PhysRevB.109.035423