Robust two-dimensional topological insulators in methyl-functionalized bismuth, antimony, and lead bilayer films

Nano Letters

Volumn 15, Issue 2, 2015, Pages 1083-1089

  Ma, Yandong ^a,b   Dai, Ying ^b   Kou, Liangzhi ^c   Frauenheim, Thomas ^c   Heine, Thomas ^a  

^a JACOBS UNIVERSITY BREMEN   (Germany)

^b SHANDONG UNIVERSITY   (China)

^c UNIVERSITY OF BREMEN   (Germany)

Author keywords

Dirac states; Large band gap; Quantum spin Hall effect; Strain engineering; Topological insulators; Two dimensional material

Indexed keywords

BISMUTH; CALCULATIONS; ELECTRIC INSULATORS; ENERGY GAP; HIGH TEMPERATURE APPLICATIONS; LEAD; QUANTUM HALL EFFECT; QUANTUM THEORY; SPIN HALL EFFECT;

DIRAC STATES; LARGE BAND; QUANTUM SPIN HALL EFFECT; STRAIN ENGINEERING; TOPOLOGICAL INSULATORS; TWO-DIMENSIONAL MATERIALS;

TOPOLOGY;

EID: 84922796338     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl504037u     Document Type: Article

References (52)

1. Moore, J. E. Nature 2013, 464, 194-198
2. Hasan, M. Z.; Kane, C. L. Rev. Mod. Phys. 2010, 82, 3045-3067
3. Zhang, H. J.; Liu, C.-X.; Qi, X.-L.; Dai, X.; Fang, Z.; Zhang, S.-C. Nat. Phys. 2009, 5, 438-442
4. Rasche, B.; Isaeva, A.; Ruck, M.; Borisenko, S.; Zabolotnyy, V.; Büchner, B.; Koepernik, K.; Ortix, C.; Richtern, M.; van den Brink, J. Nat. Mater. 2013, 12, 422-425
5. Bernevig, B. A.; Zhang, S.-C. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 106802
6. Fu, L.; Kane, C. L. Phys. Rev. B 2009, 79, 161408
7. Nayak, C.; Simon, S. H.; Stern, A.; Freedman, M.; Sarma, S. D. Rev. Mod. Phys. 2008, 80, 1083-1159
8. Kane, C. L.; Mele, E. J. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 226801
9. Yao, Y.; Ye, F.; Qi, X.-L.; Zhang, S.-C.; Fang, Z. Phys. Rev. B 2007, 75, 041401
10. Xu, Y.; Yan, B. H.; Zhang, H.-J.; Wang, J.; Xu, G.; Tang, P.; Duan, W. H.; Zhang, S.-C. Phys. Rev. Lett. 2013, 111, 136804
11. Liu, C.-C.; Jiang, H.; Yao, Y. G. Phys. Rev. B 2011, 84, 195430
12. Weng, H. M.; Dai, X.; Fang, Z. Phys. Rev. X 2014, 4, 011002
13. Liu, C.-C.; Feng, W. X.; Yao, Y. G. Phys. Rev. Lett. 2011, 107, 076802
14. Chuang, F. C.; Hsu, C. H.; Chen, C.-Y.; Huang, Z.-Q.; Ozolins, V.; Lin, H.; Bansil, A. Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 022424
15. Song, Z. G.; Liu, C. C.; Yang, J. B.; Han, J. Z.; Fu, B. T.; Ye, M.; Yang, Y. C.; Niu, Q.; Lu, J.; Yao, Y. G. NPG Asia Mater. 2014, 6, 147
16. Si, C.; Liu, J. W.; Xu, Y.; Wu, J.; Gu, B.-L.; Duan, W. H. Phys. Rev. B 2014, 89, 115429
17. König, M.; Wiedmann, S.; Brüne, C.; Roth, A.; Buhmann, H.; Molenkamp, L. W.; Qi, X. L.; Zhang, S.-C. Science 2007, 318, 766-770
18. Bernevig, B. A.; Hughes, T. L.; Zhang, S.-C. Science 2006, 314, 1757-1761
19. Knez, I.; Du, R. R.; Sullivan, G. Phys. Rev. Lett. 2011, 107, 136603
20. Murakami, S. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 236805
21. Wada, M.; Murakami, S.; Freimuth, F.; Bihlmayer, G. Phys. Rev. B 2011, 83, 121310
22. Liu, Z.; Liu, C.-X.; Wu, Y.-S.; Duan, W.-H.; Liu, F.; Wu, J. Phys. Rev. Lett. 2011, 107, 136805
23. Huang, Z. Q.; Chuang, F. C.; Hsu, C. H.; Liu, Y.-T.; Chang, H.-R.; Lin, H.; Bansil, A. Phys. Rev. B 2013, 88, 165301
24. Zhang, P. F.; Liu, Z.; Duan, W.; Liu, F.; Wu, J. Phys. Rev. B 2013, 85, 201410
25. Hirahara, T.; Bihlmayer, G.; Sakamoto, Y.; Yamada, M.; Miyazaki, H.; Kimura, S. I.; Blügel, S.; Hasegawa, S. Phys. Rev. Lett. 2011, 107, 166801
26. Yang, F.; Miao, L.; Wang, Z. F.; Yao, M.-Y.; Zhu, F.; Song, Y. R.; Wang, M.-X.; Xu, J.-P.; Fedorov, A. V.; Sun, Z.; Zhang, G. B.; Liu, C.; Liu, F.; Qian, D.; Gao, C. L.; Jia, J.-F. Phys. Rev. Lett. 2012, 109, 16801
27. Miao, L.; Wang, Z. F.; Ming, W.; Yao, M.-Y.; Wang, M.-X.; Yang, F.; Song, Y. R.; Zhu, F.; Fedorov, A. V.; Sun, Z.; Gao, C. L.; Liu, C.; Xue, Q.-K.; Liu, C.-X.; Liu, F.; Qian, D.; Jia, J.-F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013, 110, 2758-2762
28. Wang, Z. F.; Yao, M.-Y.; Ming, W.; Miao, L.; Zhu, F.; Liu, C.; Gao, C. L.; Qian, D.; Jia, J.-F.; Liu, F. Nat. Commun. 2013, 4, 1384
29. Zhang, P. F.; Liu, Z.; Duan, W.; Liu, F.; Wu, J. Phys. Rev. B 2012, 85, 201410
30. Yan, B. H.; Jansen, M.; Felser, C. Nat. Phys. 2013, 9, 709-711
31. Jin, H.; Rhim, S. H.; Im, J.; Freeman, A. J. Sci. Rep. 2013, 3, 1651
32. Wu, J.; Xie, L. M.; Li, Y.; Wang, H.; Ouyang, Y.; Guo, J.; Dai, H. G. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19668-19671
33. Jiang, S. S.; Butler, S.; Bianco, E.; Restrepo, O. D.; Windl, W.; Goldberger, J. E. Nat. Commun. 2014, 5, 3389
34. Becerril, H. A.; Mao, J.; Liu, Z.; Stoltenberg, R. M.; Bao, Z.; Chen, Y. ACS Nano 2008, 2, 463-470
35. Dahn, J. R.; Way, B. M.; Fuller, E.; Tse, J. S. Phys. Rev. B 1993, 48, 17872-17877
36. Yamanaka, S.; Matsuura, H.; Ishikawa, M. Mater. Res. Bull. 1996, 31, 307-316
37. Nemanick, E. J.; Hurley, P. T.; Brunschwig, B. S.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 14800-14808
38. Knapp, D.; Brunschwig, B. S.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 12300-12307
39. Kresse, G.; Furthmüller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15-50
40. Kresse, G.; Furthmüller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169-11186
41. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1992, 45, 13244-13249
42. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868
43. Blöchl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953-17979
44. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758-1775
45. Hobbs, D.; Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 2000, 62, 11556-11570
46. Clark, S. J.; Segall, M. D.; Pickard, C. J.; Hasnip, P. J.; Probert, M. I. J.; Refson, K.; Payne, M. C. Z. Kristallogr. 2005, 220, 567-570
47. Refson, K.; Tulip, P. R.; Clark, S. J. Phys. Rev. B 2006, 73, 155114
48. Fu, L.; Kane, C. L. Phys. Rev. B 2007, 76, 045302
49. Fu, L.; Kane, C. L.; Mele, E. J. Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 106803
50. Ma, Y. D.; Dai, Y.; Yu, L.; Niu, C. W.; Huang, B. B. New J. Phys. 2013, 15, 073008
51. Zhu, Z.; Cheng, Y.; Schwingenschlögl, U. Phys. Rev. Lett. 2012, 108, 266805
52. Wu, S.-C.; Shan, G. C.; Yan, B. H. Phys. Rev. Lett. 2014, 113, 256401