The Innovation | 自旋极化的三重态激子绝缘体Ta\u2083\uD835\uDC4B\u2088 (\uD835\uDC4B=I, Br)

背景：激子绝缘体是一种奇异的量子物态，传统激子绝缘体具有时间反演不变性，是电荷和自旋输运的完美绝缘体。而自旋极化的三重态激子绝缘体则不同，它是自旋输运的完美导体，其激子的玻色-爱因斯坦凝聚可产生自旋超流，对自旋电子学应用具有重要意义。然而，实现此类材料需要满足苛刻条件，相关真实材料体系鲜有报道。研究目的：本研究旨在通过第一性原理计算，预言一类可实现自旋极化的三重态激子绝缘体的真实二维材料体系。结论：计算表明，Ta₃X₈ (X=I, Br)家族的铁磁单层材料是理想平台。其具有呼吸Kagome晶格，为双极磁性半导体，带边电子态具有相同轨道宇称和相反自旋，有效抑制了介电屏蔽，导致极低的二维极化率。GW+BSE计算证实，其激子结合能超过单粒子能隙，最低能激子为自旋极化的三重态暗激子。理论预测该体系中的三重态激子可在适当密度下实现室温玻色-爱因斯坦凝聚，产生自旋超流，为探测激子凝聚和开发无耗散自旋电子器件提供了新途径。