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Quantum Anomalous Hall Effect and Tunable Topological States in 3d Transition Metals Doped Silicene

机译:3d过渡金属掺杂硅中的量子异常霍尔效应和可调谐拓扑状态。

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摘要

Silicene is an intriguing 2D topological material which is closely analogous to graphene but with stronger spin orbit coupling effect and natural compatibility with current silicon-based electronics industry. Here we demonstrate that silicene decorated with certain 3d transition metals (Vanadium) can sustain a stable quantum anomalous Hall effect using both analytical model and first-principles Wannier interpolation. We also predict the quantum valley Hall effect and electrically tunable topological states could be realized in certain transition metal doped silicene where the energy band inversion occurs. Our findings provide new scheme for the realization of quantum anomalous Hall effect and platform for electrically controllable topological states which are highly desirable for future nanoelectronics and spintronics application.
机译:硅石是一种有趣的二维拓扑材料,与石墨烯极为相似,但具有更强的自旋轨道耦合效应,并且与当前基于硅的电子行业具有自然兼容性。在这里,我们证明,使用解析模型和第一性原理Wannier插值法,用某些3d过渡金属(钒)装饰的硅石可以维持稳定的量子异常霍尔效应。我们还预测,在某些能带反转的掺杂过渡金属硅硅中,可以实现量子谷霍尔效应和电可调谐拓扑状态。我们的发现为实现量子异常霍尔效应提供了新的方案,并为电可控制的拓扑状态提供了平台,这对于未来的纳米电子学和自旋电子学的应用是非常需要的。

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