Dumbbell stanane: a large-gap quantum spin hall insulator

文献情報

出版日 2015-05-21
DOI 10.1039/C5CP00046G
インパクトファクター 3.676
著者

Xin Chen, Linyang Li, Mingwen Zhao


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要旨

A quantum spin Hall (QSH) effect is quite promising for applications in spintronics and quantum computations, but at present, can only be achieved at ultralow temperatures. The determination of large-gap QSH insulators is critical to increase the operating temperature. By using first-principles calculations, we demonstrate that the stable hydrogenated stanene with a dumbbell-like structure (DB stanane) has large topological nontrivial band gaps of 312 meV (Γ point) and 160 meV for the bulk, characterized by a topological invariant of Z2 = 1 because of s–pxy band inversion. Helical gapless edge states appear in the nanoribbon structures with high Fermi velocity comparable to that of graphene. The nontrivial topological states are robust against the substrate effects. The realization of this material is a feasible solution for the applications of QSH effects at room temperature and can be beneficial in the fabrication of high-speed spintronics devices.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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