ايجاد فاز توپولوژيكي شبه فلزي در نانو لايه هاي XN2(X=Cr, Mo, W)

Inducing Topological Semimetal Phase in XN2(X=Cr, Mo, W) nanosheets

شبه فلز دو بعدي خطي گرهي با ويژگيهايي از قبيل پاشندگي خطي مخروط ديراكي و حالتهاي سطحي تقريبا مسطح، بستري مناسب را براي توسعه و ارتقاء دانش موجود در زمينه فرميونهاي ديراكي و وايلي، نانو تجهيزات با سرعت انتقال بالا و ابر رسانايي دماي بالا فراهم آورده است. در اين مقاله، بر اساس محاسبات ابتدا به ساكن، نشان داده مي شود كه اضافه كردن اتم فلز قليايي بر سطح نانو لايه هاي هگزاگونال و تري گونال XN2 باعث بوجود آمدن فاز شبه فلز توپولوژيكي در آنها مي شود. در واقع اضافه شدن اتم قليايي بر سطح نانو لايه XN2 (Mo, W) ، باعث مي شود نوار رسانش الكترون گونه N-pz ، نوار ظرفيت حفره گونه ي X-dz2 را در سطح تراز فرمي قطع كرده و حالت توپولوژيكي خطي گرهي را در اين نانو لايه بوجود آورد. نتايج محاسبات ساختار نواري نانو لايه Li2CrN2 نشان دهنده ي تشكيل يك مخروط ديراكي درسطح تراز فرمي است كه وجود حالت شبه فلز توپولوژيكي ديراكي در آن را تاييد مي كند.

2D nodal line semimetals with novel properties such as linear dispersion of the Dirac cone and nearly flat surface states offers a route to improve our knowledge of Dirac and Weyl fermions, high-speed nano devices and high-temperature super conductivity. On the basis of first principles calculations, we propose that alkali metal atom deposition on the surface of hexagonal (trigonal lattice with H-type geometrical structure) XN2 nanosheets induces topologically nontrivial phases in these systems. The electron-like conduction band from N-pz orbitals crosses the hole-like valence band from X-dz2 orbitals, making a topological nodal-line state in the alkali functionalized XN2 (Mo, W) sheets. The results reveal the emergence of a Dirac cone at the Fermi level of Li2CrN2, implying the existence of topological Dirac semimetal in the nanosheet.