Monolayer group-III monochalcogenides by oxygen functionalization: a promising class of two-dimensional topological insulators
Monolayer group-III monochalcogenides by oxygen functionalization: a promising class of two-dimensional topological insulators
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通过氧功能化的单层III族单硫属化物：一类有前途的二维拓扑绝缘体
DOI：
10.1038/s41535-018-0089-0
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发表时间：
2018-03
影响因子：
5.7
通讯作者：
Yugui Yao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Si Zhou;Cheng-Cheng Liu;Jijun Zhao;Yugui Yao
单层Ⅲ族单金属硫化物(MX，M = Ga，In；X = S，Se，Te)是一类新兴的二维半导体材料，在电子学、光电子学和催化剂方面具有广阔的应用前景。通过第一性原理计算表明，氧官能团化可以调节单层MX的声子色散和喇曼光谱，以及电子和拓扑性质。氧原子在MX片一侧或两侧的化学吸附使带隙变窄甚至闭合，功函数增大，载流子有效质量显著降低。更令人兴奋的是，具有双面氧官能化的InS、InSe和InTe单层是具有高达0.21 eV的较大体隙的2D拓扑绝缘体。它们在费米能级附近的低能带由原子的px和py轨道主导，从而允许通过面内应变进行能带工程。我们的研究为在室温下实现单层III族单醇化合物中的量子自旋霍尔效应，以及利用这些新型的2D材料制作高速、无耗散的输运器件提供了可行的策略。
Monolayer group-III monochalcogenides (MX, M = Ga, In; X = S, Se, Te), an emerging category of two-dimensional (2D) semiconductors, hold great promise for electronics, optoelectronics and catalysts. By first-principles calculations, we show that the phonon dispersion and Raman spectra, as well as the electronic and topological properties of monolayer MX can be tuned by oxygen functionalization. Chemisorption of oxygen atoms on one side or both sides of the MX sheet narrows or even closes the band gap, enlarges work function, and significantly reduces the carrier effective mass. More excitingly, InS, InSe, and InTe monolayers with double-side oxygen functionalization are 2D topological insulators with sizeable bulk gap up to 0.21 eV. Their low-energy bands near the Fermi level are dominated by thepxandpyorbitals of atoms, allowing band engineering via in-plane strains. Our studies provide viable strategy for realizing quantum spin Hall effect in monolayer group-III monochalcogenides at room temperature, and utilizing these novel 2D materials for high-speed and dissipationless transport devices.
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DOI：
10.1007/978-94-017-2750-1
发表时间：
1977
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
R. Lieth
通讯作者：
R. Lieth
影响因子：
8.6
作者：
Zhuang, Houlong L.;Hennig, Richard G.
通讯作者：
Hennig, Richard G.
影响因子：
56.9
作者：
Bernevig, B. Andrei;Hughes, Taylor L.;Zhang, Shou-Cheng
通讯作者：
Zhang, Shou-Cheng
影响因子：
21.8
作者：
Hossain, Md. Zakir;Johns, James E.;Hersam, Mark C.
通讯作者：
Hersam, Mark C.
影响因子：
4
作者：
Ya-Ping Wang;Wei-xiao Ji;Chang-wen Zhang;Ping Li;Shu-feng Zhang;Pei-ji Wang;Sheng-shi Li;Shishen Yan-Shi
通讯作者：
Ya-Ping Wang;Wei-xiao Ji;Chang-wen Zhang;Ping Li;Shu-feng Zhang;Pei-ji Wang;Sheng-shi Li;Shishen Yan-Shi