近日，四川师范大学团队和北京理工大学团队合作在国际一流期刊《ACS nano》（中科院一区top期刊，IF=18）上发表题为《2D Ladder Polyborane: An Ideal Dirac Semimetal with a Multi-Field-Tunable Band Gap》的研究论文。四川师范大学物理与电子工程学院的付波涛博士为第一作者，北京理工大学物理学院的张润午博士和刘铖铖教授为共同通讯作者。

作为二维狄拉克半金属石墨烯的对应物，二维硼烯具有丰富的物理和化学性质，在凝聚态物理学和材料科学中引起了广泛的研究兴趣。然而，本征的硼烯在大气环境条件下易于氧化特性极大地阻碍了硼烯在未来电子器件中的应用。因此，设计出理想的硼基拓扑材料，使得它既能继承硼烯中有趣狄拉克电子态又兼具优异稳定性和易调控性具有重要的实际意义。

研究人员通过第一性原理和低能有效模型计算发现了一种满足上述条件的理想二维狄拉克半金属材料：二维梯子形聚硼烷。它拥有干净简洁的低能电子结构，在费米能级上有一对各向异性且倾斜的狄拉克锥，可由两能带紧束缚模型所描述。通过引入各种外场如电场或圆偏振光场，还可以在梯子形聚硼烷中诱导出有质量的狄拉克费米子。基于这些特性，研究人员设计出四类多场调控的拓扑畴壁结构，可以实现谷极化且无耗散手性边界态。此外，这种二维梯子形聚硼烷具有优良的热力学稳定性，并支持高度可调控的狄拉克费米子，有望成为实现和探索各种多场可调谐的狄拉克费米子提供理想的材料载体。本研究获得到国家自然科学基金委的资助。

二维梯子形聚硼烷的结构、狄拉克电子态以及多场调控的谷极化手性边界态

论文链接： https://doi.org/10.1021/acsnano.2c11612