M2O3（M = Nb, Ta）双层结构中的量子自旋霍尔效应及可调拓扑态

《Journal of Materials Chemistry C》：Quantum spin Hall effect and tunable topological states in M2O3 (M = Nb, Ta) bilayers

二维过渡金属氧化物Nb2O3和Ta2O3的量子自旋霍尔效应及其拓扑相变研究，基于第一性原理计算发现单层Nb2O3为强 Chern 意子，双层在应变下发生拓扑相变，Ta2O3双层呈现大带隙量子自旋霍尔效应。

　　

作为实现量子自旋霍尔（QSH）效应的平台，二维（2D）拓扑绝缘体在低功耗电子设备中的应用具有巨大潜力。在这里，我们通过第一性原理计算研究了2D M₂O₃（M = Nb, Ta）的拓扑性质。我们发现Nb₂O₃单层是一种具有手性边缘态的稳定切尔恩绝缘体，而Ta₂O₃单层则是一种带隙适中的半导体。有趣的是，通过分析拓扑不变量和边缘态计算，我们发现Nb₂O₃和Ta₂O₃双层都是QSH绝缘体，其体带隙分别约为85 meV和212 meV。值得注意的是，在压缩应变作用下，Nb₂O₃双层会发生从拓扑绝缘体到狄拉克半导体的拓扑相变。我们的研究不仅揭示了新的拓扑物理特性，还为探索低功耗电子设备提供了一个独特的量子材料平台。