《RSC Advances》：Substrate control of the electronic phase of low-buckled plumbeneOpen Access
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低翘曲铅烯是该族中最重的第14族蜂窝状单层，具有该族中最强的自旋轨道耦合（spin–orbit coupling, SOC），然而它是普通绝缘体而非量子自旋霍尔绝缘体（quantum spin Hall insulator, QSHI）。研究人员利用包含范德瓦
低翘曲铅烯是该族中最重的第14族蜂窝状单层，具有该族中最强的自旋轨道耦合（spin–orbit coupling, SOC），然而它是普通绝缘体而非量子自旋霍尔绝缘体（quantum spin Hall insulator, QSHI）。研究人员利用包含范德瓦尔斯密度泛函（van der Waals density functional）和自旋轨道耦合的第一性原理计算，探讨衬底对其产生的影响。在六方氮化硼（hexagonal boron nitride, hBN）上，其能带远离费米能级，铅烯仍保持0.34 eV的绝缘体特性。自适应的收敛第一性原理威尔逊环计算给出该非中心对称界面的Z2 = 0，所采用的占据子空间协议与重现非平庸锡烯和平庸自由铅烯的协议相同。在石墨烯上，对hollow、top和bridge三种堆垛分别进行独立的全SOC弛豫，均得到0.073–0.076 eV的半金属间接重叠；在每次截断能和k网格检验中，hollow堆垛每个原胞至少低3.03 meV。锡烯通过其强结合力对铅烯片产生的翘曲发挥结构作用，并在所测试的相干1 × 1模型中产生稳健的金属态：无论晶格失配如何分配，包括铅烯无应变的情况，金属化均持续存在；且将该翘曲单独施加于自由铅烯片即可自行闭合其带隙。Fu-Kane宇称分析以已知的量子自旋霍尔绝缘体锡烯为基准进行验证，发现自由铅烯在所有有带隙的应变下均为平庸；压缩可在?3.7%至?3.9%之间使其金属化而不发生能带反转。因此，这些非磁性衬底通过不同的电子和结构机制选择普通绝缘、半金属或金属相，但在所测试的共格模型中，没有任何一种衬底诱导出支撑的量子自旋霍尔相。
研究背景：石墨烯的发现引发了人们对二维蜂窝状第14族晶体的广泛兴趣，但其自旋轨道耦合过弱，无法实现Kane-Mele预言的量子自旋霍尔效应。硅
