SnTe立方晶体纳米线中的自旋轨道绝缘相：对拓扑表面态的影响
摘要：SnTe和PbTe立方纳米线的电子、结构和拓扑性质进行了第一性原理计算的研究。从超薄限制到实验观测到的纳米线厚度，使用标准和线性尺度的密度泛函理论。在超薄限制中的有限大小效应产生一个电四极矩和相关的结构畸变，这些畸变增加了禁带，但随着纳米线的尺寸减小，它们变得越来越不相关。超薄SnTe立方纳米线是微不足道的带隙绝缘体，我们证明通过增加厚度，由于薄纳米线区域的微不足道表面态，出现了电子向自旋-轨道绝缘相的电子跃迁。这些微不足道的自旋-轨道差值为几meV的表面态出现在拓扑表面态的相同k点。当纳米线变厚时，我们应该观察到过渡到拓扑晶体绝缘相，在这里有两个和仍存在的微不足道表面态混合的大质量Dirac费米子。因此，在k空间的相同区域内，具有大质量Dirac表面态和接近费米能级微不足道表面态的共存。根据我们的估计，立方SnTe纳米线在临界厚度tc1=10 nm以下是微不足道绝缘体，它们在tc1=10 nm和tc2=17 nm之间变为自旋-轨道绝缘体，而它们在tc2=17 nm的临界厚度上转变为拓扑相。这些临界厚度值处于典型实验厚度范围内，使厚度成为合成拓扑立方纳米线的相关参数。Pb(1-x)Sn(x)Te纳米线的tc1和tc2在更大的值上取决于掺杂浓度。
作者：Ghulam Hussain, Kinga Warda, Giuseppe Cuono and Carmine Autieri
论文ID：2308.15358
分类：Mesoscale and Nanoscale Physics
分类简称：cond-mat.mes-hall
提交时间：2023-08-30