近期，我院计算凝聚态物理课题组在一维孤立平带的形成机理和理论设计方面取得重要进展。相关成果以题为“Designing one-dimensional well-isolated flat bands in untwisted bilayer black phosphorus by asymmetric uniaxial strain”的论文发表在《Physical ReviewResearch》(2025年第7卷,033081)。巩朋来博士为第一作者和唯一通讯作者。
低维材料中的一维平带为研究一系列奇异关联相（如键密度波、Luttinger液体和Mott绝缘体）提供了理想平台。然而，其形成机制尚不明朗，在现实可实现体系中获得良好孤立的一维平带也存在较大挑战。本研究提出了一种通用且可行的方法：通过在无扭转的双层黑磷中引入非对称单轴应变，从而实现上下层间的差异应变，构建具有调控性的一维平带。基于第一性原理计算，研究发现高度各向异性的层间堆叠效应，以及摩尔杂质（即局部堆叠构型）之间的各向异性层内轨道杂化，是一维平带形成的关键因素。特别是非对称的扶手椅方向应变，因其显著的堆叠模式效应，可在实验可达的应变范围内实现良好孤立的一维平带结构，为利用角分辨光电子能谱（ARPES）直接观测一维平带色散提供了现实路径。此外，研究还表明，通过施加非对称双轴应变，可以实现从一维平带向二维平带的可控过渡。本工作确立了非对称应变作为双层材料中平带调控的有效手段，为探索一维强关联电子体系和发展新型低维器件功能开辟了新方向。
该研究得到了河北省计算物理基础学科研究中心的有力支持，并受到国家自然科学基金项目、河北省自然科学基金、中央引导地方基金、河北大学高层次引进人才项目、河北大学科研创新团队及青年创新团队项目的资助。
论文链接：https://journals.aps.org/prresearch/abstract/10.1103/xkwq-k2gp
