1. Connecting Higher-Order Topology with the Orbital Hall Effect in Monolayers of Transition Metal Dichalcogenides
- Author
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (Brasil), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Brasil), Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nanomateriais de Carbono (Brasil), Fundação para a Ciência e a Tecnologia (Portugal), Instituto de Telecomunicações (Portugal), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (Brasil), Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (España), Agencia Estatal de Investigación (España), European Commission, Costa, Marcio [0000-0003-1029-8202], Focassio, Bruno [0000-0003-4811-7729], Canonico, Luis M. [0000-0001-9266-7213], Schleder, Gabriel R. [0000-0003-3129-8682], Rappoport, Tatiana G. [0000-0002-1878-5956], Costa, Marcio, Focassio, Bruno, Canonico, Luis M., Cysne, Tarik P., Schleder, Gabriel R., Muniz, R. B., Fazzio, Adalberto, Rappoport, Tatiana G., Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (Brasil), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Brasil), Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nanomateriais de Carbono (Brasil), Fundação para a Ciência e a Tecnologia (Portugal), Instituto de Telecomunicações (Portugal), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (Brasil), Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (España), Agencia Estatal de Investigación (España), European Commission, Costa, Marcio [0000-0003-1029-8202], Focassio, Bruno [0000-0003-4811-7729], Canonico, Luis M. [0000-0001-9266-7213], Schleder, Gabriel R. [0000-0003-3129-8682], Rappoport, Tatiana G. [0000-0002-1878-5956], Costa, Marcio, Focassio, Bruno, Canonico, Luis M., Cysne, Tarik P., Schleder, Gabriel R., Muniz, R. B., Fazzio, Adalberto, and Rappoport, Tatiana G.
- Abstract
Monolayers of transition metal dichalcogenides (TMDs) in the 2H structural phase have been recently classified as higher-order topological insulators (HOTIs), protected by C_{3} rotation symmetry. In addition, theoretical calculations show an orbital Hall plateau in the insulating gap of TMDs, characterized by an orbital Chern number. We explore the correlation between these two phenomena in TMD monolayers in two structural phases: the noncentrosymmetric 2H and the centrosymmetric 1T. Using density functional theory, we confirm the characteristics of 2H TMDs and reveal that 1T TMDs are identified by a Z_{4} topological invariant. As a result, when cut along appropriate directions, they host conducting edge states, which cross their bulk energy-band gaps and can transport orbital angular momentum. Our linear response calculations thus indicate that the HOTI phase is accompanied by an orbital Hall effect. Using general symmetry arguments, we establish a connection between the two phenomena with potential implications for orbitronics and spin orbitronics.
- Published
- 2023