Topological Insulator of Twisted Transition Metal Dichalcogenide Homobilayer under Pressure. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Thesis_Miftah Hadi S.pdf Restricted to Repository staff only until 9 January 2025. Download (12MB)

Arabic Abstract

المواد ثنائية الطبقة الملتوية، وهي مواد موير، تحتوي على خصائص غريبة، بما في ذلك ظهورمستويات طاقة مسطحة وتأثير هول الكمي الغريب. على وجه الخصوص، فئة من المواد تسمى الكالكوجينيدات المعدنية الانتقالية (TMD) ذات الطبقة ثنائية, ثم التنبؤ أنها تظهر خاصية عازلة غير تافهة توبولوجيًا. هذه الخصائص قابلة للضبط بشكل كبير عبر زاوية الالتواء. في هذه الأطروحة، قمنا بدراسة تأثير الضغط على نظام TMD الملتوي بالإضافة إلى ذلك زاوية الالتواء. نحن نغير المسافة البينية الرأسية لتغيير الضغط ثم نستخدم نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) لحساب الضغط و مستويات الطاقة. نقوم بعد ذلك بملائمة بيانات DFT مع هاميلتون فعال منخفض الطاقة للعثور على معلمات الاقتران المعتمدة على الضغط. ومن خلال استخدام هذه المعلمات، يمكننا بعد ذلك حساب أعداد نطاقات تشيرن لقيم مختلفة من الضغط. ونتيجة لذلك، نلاحظ تحولات متعددة لأرقام تشيرن ضمن نطاق من الضغوط المنخفضة. بمعنى آخر، نحن نتنبأ الحصول على خصائص مواد جديدة قابل للتحكم فيها بدرجة كبيرة عن طريق الضغط دون الحاجة إلى تصنيع عينات جديدة لزوايا مختلفة.

English Abstract

Twisted bilayer materials, which are moiré materials, have been found to host exotic properties, including the appearance of flat bands and quantum anomalous Hall effect. In particular, a class of material called transition metal dicalchogenides (TMD) bilayer has been predicted to exhibit a topologically non-trivial insulating property. These properties are highly tunable via the twist angle. In this thesis, we study the effect of pressure on a twisted TMD homobilayer system in addition to the twist angle. We vary the vertical interlayer distance to change the pressure and then use Density Functional Theory (DFT) to compute the pressure and its effect on band structure. We then fit the DFT data to a low-energy effective Hamiltonian to find pressure-dependent coupling parameters. By employing these parameters, we then are able to compute Chern numbers of bands at various values of pressure. As a result, we observe multiple transitions of the Chern numbers within a range of low pressures. In other words, we predict that material properties are highly tunable in-situ via pressure without having to synthesize new samples for different angles.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Physics
Department:	College of Engineering and Physics > Physics
Committee Advisor:	Vogl, Michael
Committee Members:	Bahlouli, Hocine and Elatresh, Sabri
Depositing User:	MIFTAH HAD ANFA (g202112930)
Date Deposited:	10 Jan 2024 08:33
Last Modified:	10 Jan 2024 08:33
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142769