Topologie des bandes d'ordre supérieur dans un superréseau moiré tordu

Les matériaux bilayers tordus bidimensionnels (2D) avec couplage van der Waals ont suscité un grand intérêt de recherche, pavant une nouvelle voie pour explorer les phénomènes quantiques émergents par le degré de liberté de torsion. En général, avec la diminution de l'angle de torsion, le couplage inter-couches renforcé aplatira progressivement les bandes d'énergie basse et les isolera par deux gaps énergétiques élevés respectifs à remplissage zéro et complet. Bien que la physique de corrélation et topologique dans les bandes plates d'énergie basse ait été intensivement étudiée, peu d'informations sont disponibles pour ces deux gaps émergents. Dans cette lettre, nous prédisons un isolant topologique d'ordre 2D (SOTI) pour le graphène bilayer tordu et le nitrure de bore bilayer tordu dans les gaps de remplissage zéro et complet. En utilisant un Hamiltonien à liaison forte basé sur des calculs de premiers principes, trois empreintes uniques de SOTI 2D sont identifiées, à savoir un indice topologique de bulk non nul, un état de bord topologique gapé et un état de coin topologique dans le gap. Plus remarquablement, le SOTI 2D existe dans une large gamme d'angles de torsion commensurés, ce qui est robuste face aux désordres de structure microscopique et au centre de torsion, facilitant grandement la mesure expérimentale possible. Nos résultats étendent non seulement la topologie des bandes d'ordre supérieur aux superréseaux moirés tordus sans masse et massiques, mais démontrent également l'importance des bandes d'énergie élevée pour comprendre pleinement l'électronique non triviale.