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《Physical Review B》：電場(chǎng)誘導(dǎo)二維雙層二階拓?fù)浣^緣體中的層極化角態(tài)
近日，我院新興磁電材料研究團(tuán)隊(duì)在二維二階拓?fù)浣^緣體研究中取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果以《Layer-polarized corner states in two-dimensional bilayer second-order topological insulators induced by electric field》為題，發(fā)表于物理學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《Physical Review B》。我院的博士生李樹宗為第一作者，我院張衛(wèi)兵教授為通訊作者。長(zhǎng)沙理工大學(xué)為第一單位。
具有角態(tài)的二維二階拓?fù)浣^緣體（SOTIs）最近引起了人們的極大興趣。角態(tài)加上額外的自由度極大地?cái)U(kuò)展了它們的實(shí)際應(yīng)用潛力。然而，對(duì)具有層極化角態(tài)的二維SOTIs的研究仍然有限，可用的候選材料僅限于少數(shù)非磁性或鐵磁（FM）多原子單層結(jié)構(gòu)。因此，設(shè)計(jì)具有層極化角態(tài)的二維SOTIs并研究角態(tài)與自旋等其它自由度的耦合至關(guān)重要。
該研究團(tuán)隊(duì)提出在AA堆疊雙層二維SOTIs中，垂直電場(chǎng)可以誘導(dǎo)層極化角態(tài)。結(jié)果表明，非層極化與層極化角態(tài)之間的轉(zhuǎn)變?nèi)Q于層間交換對(duì)稱性，這可以通過垂直電場(chǎng)來控制。這一發(fā)現(xiàn)在兩種類型的SOTIs中得到了進(jìn)一步的驗(yàn)證：雙層修飾的Kane-Mele模型和Cn對(duì)稱SOTIs。與雙層修飾的Kane-Mele模型相比，磁性Cn對(duì)稱SOTIs被預(yù)測(cè)會(huì)表現(xiàn)出角態(tài)，這些角態(tài)不僅是層極化的，而且是額外自旋極化的，并在1T-NiCl2驗(yàn)證。這些結(jié)果表明，電場(chǎng)調(diào)控層極化角態(tài)可以在各種雙層SOTIs和層間磁構(gòu)型中實(shí)現(xiàn)，為設(shè)計(jì)二維SOTIs中的層極化角態(tài)提供了一種策略，以增強(qiáng)它們?cè)谕負(fù)潆娮悠骷械臐撛趹?yīng)用。
文章鏈接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.111.195403
圖1 雙層修飾的Kane-Mele模型的半無限平面和納米片性質(zhì)
圖2 1T-NiCl2的晶體結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、磁基態(tài)和聲子譜
（ 圖文/李樹宗 一審/張衛(wèi)兵 二審/劉斯 三審/張國(guó)強(qiáng)）