QuantumATK在拓扑绝缘体研究中的应用

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概述PageLines-Topological_insulator_band_structure.svg.png

拓扑绝缘体(TI)块体材料本身是具有带隙的普通绝缘体,但是却可以有导电的表面态,并且这种表面态受材料的非平凡拓扑指数保护。拓扑表面态的二维能量-动量关系表现为“狄拉克锥”结构(与二维石墨烯类似),这种奇异的特性未来可能应用在电子器件中。


使用 QuantumATK 可以:fermi_surface

  • 构建 TI 的晶体结构
  • 研究块体的能带结构、态密度
  • 研究表面 Slab 模型的能带和态密度
  • 表面态的深度与分布
  • 计算中考虑非共线自旋和自旋轨道耦合
  • 作出表面态的自旋分辨的费米面,研究费米面上的自旋取向
    • 右图显示了在 NanoLab 中得到的狄拉克锥附近的费米面和自旋取向情况
  • 计算拓扑不变量
  • 研究表面态控制的量子输运情况

最新发表的文章:ti-surface-state-transmission拓扑绝缘体的表面态与自旋输运性质

右图显示了 Bi2Se3 体系的 slab 模型的表面态以及相关的透射谱。图中也显示了 QuantumATK 和 VASP 对同一体系进行能带计算的结果比较。

【详见:Phys. Rev. B, 92:201406, 2015


相关实例教程

  • 拓扑绝缘体的能带、态密度、表面态与拓扑不变量
  • 带有自旋轨道耦合的自旋输运研究

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