In the framework of first-principles calculations, we investigate the structural and electronic properties of graphene in contact with as well as sandwiched between WS2 and WSe2 monolayers. We report the modification of the band characteristics due to the interaction at the interface and demonstrate that the presence of the dichalcogenide results in quantum spin Hall states in the absence of a magnetic field.
References
1.
K. S.
Novoselov
, V. I.
Fal'ko
, L.
Colombo
, P. R.
Gellert
, M. G.
Schwab
, and K.
Kim
, Nature
490
, 192
(2012
).2.
A. K.
Geim
, Nature
499
, 419
(2013
).3.
S.
Bertolazzi
, D.
Krasnozhon
, and A.
Kis
, ACS Nano
7
, 3246
(2013
).4.
T.
Georgiou
, R.
Jalil
, B. D.
Belle
, L.
Britnell
, R. V.
Gorbachev
, S. V.
Morozov
, Y.-J.
Kim
, A.
Gholinia
, S. J.
Haigh
, O.
Makarovsky
, L.
Eaves
, L. A.
Ponomarenko
, A. K.
Geim
, K. S.
Novoselov
, and A.
Mishchenko
, Nat. Nanotechnol.
8
, 100
(2013
).5.
B. A.
Bernevig
, T. L.
Hughes
, and S. C.
Zhang
, Science
314
, 1757
(2006
).6.
A.
Roth
, C.
Brüne
, H.
Buhmann
, L. W.
Molenkamp
, J.
Mauciejko
, X. L.
Qi
, and S. C.
Zhang
, Science
325
, 294
(2009
).7.
C. L.
Kane
and E. J.
Mele
, Phys. Rev. Lett.
95
, 226801
(2005
).8.
Y.
Yao
, F.
Ye
, X. L.
Qi
, S. C.
Zhang
, and Z.
Fang
, Phys. Rev. B
75
, 041401
(2007
).9.
C.
Weeks
, J.
Hu
, J.
Alicea
, M.
Franz
, and R.
Wu
, Phys. Rev. X
1
, 021001
(2011
).10.
J.
Balakrishnan
, G. K. W.
Koon
, M.
Jaiswal
, A. H.
Castro Neto
, and B.
Özyilmaz
, Nat. Phys.
9
, 284
(2013
).11.
L.
Kou
, F.
Hu
, B.
Yan
, T.
Wehling
, C.
Felser
, T.
Frauenheim
, and C.
Chen
, e-print arXiv:1309.6653v1.12.
A. F.
Young
, J. D.
Sanchez-Yamagishi
, B.
Hunt
, S. H.
Choi
, K.
Watanabe
, T.
Taniguchi
, R. C.
Ashoori
, and P.
Jarillo-Herrero
, Nature
505
, 528
(2014
).13.
W.
Bao
, Z.
Zhao
, H.
Zhang
, G.
Liu
, P.
Kratz
, L.
Jing
, J.
Velasco
, D.
Smirnov
, and C. N.
Lau
, Phys. Rev. Lett.
105
, 246601
(2010
).14.
P.
Giannozzi
, S.
Baroni
, N.
Bonini
, M.
Calandra
, R.
Car
, C.
Cavazzoni
, D.
Ceresoli
, G. L.
Chiarotti
, M.
Cococcioni
, I.
Dabo
, A.
Dal Corso
, S.
de Gironcoli
, S.
Fabris
, G.
Fratesi
, R.
Gebauer
, U.
Gerstmann
, C.
Gougoussis
, A.
Kokalj
, M.
Lazzeri
, L.
Martin-Samos
, N.
Marzari
, F.
Mauri
, R.
Mazzarello
, S.
Paolini
, A.
Pasquarello
, L.
Paulatto
, C.
Sbraccia
, S.
Scandolo
, G.
Sclauzero
, A. P.
Seitsonen
, A.
Smogunov
, P.
Umari
, and R. M.
Wentzcovitch
, J. Phys.: Condens. Matter
21
, 395502
(2009
).15.
S.
Grimme
, J. Comput. Chem.
27
, 1787
(2006
).16.
G.
Kresse
and J.
Furthmüller
, Comput. Mater. Sci.
6
, 15
(1996
).17.
W. S.
Yun
, S. W.
Han
, S. C.
Hong
, I. G.
Kim
, and J. D.
Lee
, Phys. Rev. B
85
, 033305
(2012
).18.
D.
Braga
, I. G.
Lezama
, H.
Berger
, and A. F.
Morpurgo
, Nano Lett.
12
, 5218
(2012
).19.
W.
Ki
, X.-Y.
Huang
, J.
Li
, D. L.
Young
, and Y.
Zhang
, J. Mater. Res.
22
, 1390
(2007
).20.
A.
Matthaus
, A.
Ennaoui
, S.
Fiechter
, S.
Tiefenbacher
, T.
Kiesewetter
, K.
Diesner
, I.
Sieber
, W.
Jaegermann
, T.
Tsirlina
, and R.
Tenne
, J. Electrochem. Soc.
144
, 1013
(1997
).21.
S.-S.
Li
and C.-W.
Zhang
, J. Appl. Phys.
114
, 183709
(2013
).22.
C.
Liu
, T. L.
Hughes
, X.-L.
Qi
, K.
Wang
, and S.-C.
Zhang
, Phys. Rev. Lett.
100
, 236601
(2008
).23.
L.
Seixas
, J. E.
Padilha
, and A.
Fazzio
, Phys. Rev. B
89
, 195403
(2014
).24.
Y.
Xu
, B.
Yan
, H.-J.
Zhang
, J.
Wang
, G.
Xu
, P.
Tang
, W.
Duan
, and S.-C.
Zhang
, Phys. Rev. Lett.
111
, 136804
(2013
).25.
Z.
Qiao
, W.
Ren
, H.
Chen
, L.
Bellaiche
, Z.
Zhang
, A. H.
MacDonald
, and Q.
Niu
, Phys. Rev. Lett.
112
, 116404
(2014
).26.
C.-H.
Chang
, X.
Fan
, S.-H.
Lin
, and J.-L.
Kuo
, Phys. Rev. B
88
, 195420
(2013
).27.
A.
Ramasubramaniam
, Phys. Rev. B
86
, 115409
(2012
).28.
B.
Amin
, T. P.
Kaloni
, and U.
Schwingenschlögl
, RSC Adv.
4
, 34561
(2014
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
