Polar meron-antimeron networks in strained and twisted bilayers.
Polar meron-antimeron networks in strained and twisted bilayers.
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DOI：
10.1038/s41467-023-37337-8
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发表时间：
2023-03-24
影响因子：
16.6
通讯作者：
Ghosez, Philippe
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bennett, Daniel;Chaudhary, Gaurav;Slager, Robert-Jan;Bousquet, Eric;Ghosez, Philippe
在六方氮化硼等逆对称破缺体系的应变和扭曲双层中发现了面外极性畴结构。在这里，我们证明了这种对称性破缺也会产生偏振的平面内分量，并且总偏振的形式完全由对称性考虑来决定。偏振的平面内分量使得张力和扭曲双层中的极域在拓扑上是非平凡的，形成了一个由介子和反介子（半skyrmions和半反skyrmions）组成的网络。对于扭曲系统，介子是布洛赫型，而对于应变系统，介子是纳姆泽尔型。我们提出，应变或扭曲双层中的极性域可以作为探索层状材料拓扑物理的平台，并讨论如何在此类系统中实现对拓扑相和相变的控制。范德华层的滑动和扭曲可以产生迷人的物理现象。在这里，作者证明了双层hBN中的莫尔奈极域产生了极化场的拓扑非平凡缠绕，形成了介子和反介子网络。
Out-of-plane polar domain structures have recently been discovered in strained and twisted bilayers of inversion symmetry broken systems such as hexagonal boron nitride. Here we show that this symmetry breaking also gives rise to an in-plane component of polarization, and the form of the total polarization is determined purely from symmetry considerations. The in-plane component of the polarization makes the polar domains in strained and twisted bilayers topologically non-trivial, forming a network of merons and antimerons (half-skyrmions and half-antiskyrmions). For twisted systems, the merons are of Bloch type whereas for strained systems they are of Néel type. We propose that the polar domains in strained or twisted bilayers may serve as a platform for exploring topological physics in layered materials and discuss how control over topological phases and phase transitions may be achieved in such systems. Sliding and twisting of van der Waals layers can produce fascinating physical phenomena. Here, authors show that moiré polar domains in bilayer hBN give rise to a topologically non-trivial winding of the polarization field, forming networks of merons and antimerons.
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