1. Hay dos definiciones de la TIs, uno para el habitual TIs, y otro (amplio), incluyendo HgX?
No, No es sólo una definición 3D de una banda aislante topológico (TI): el $\mathbb{Z}_{2}$ esquema de clasificación propuesto por Fu, Kane, y Mele:
Liang Fu, Charles L. Kane, y Eugene J. Mele. "Los aislantes topológicos en tres dimensiones." Physical Review Letters 98, no. 10 (2007): 106803. (arXiv)
En la literatura en 3D TIs gente a menudo se refieren a estos llamados "fuertes" y "débiles" TIs. Potencialmente, esto puede ser engañoso. Superficialmente, da la impresión de que hay dos tipos de topológicamente trivial aislante de los estados; si ese fuera el caso, entonces la clasificación de no ser $\mathbb{Z}_{2}$. El fuerte de TI es el único "real" de TI con la protegida de la superficie de los estados. Una débil TI es algo que se puede considerar como una pila de 2D TIs. Pero la debilidad de TI es topológicamente trivial; por lo tanto no una verdadera TI. Los estados de la superficie de un débil TI puede ser destruido por cosas como la pasivación de la superficie, el dopaje, la presión, etc. (sin cerrar la mayor parte de la brecha). Sé que tu pregunta no es acerca de la distinción entre el fuerte y el débil TIs, pero ya estaba tan estrechamente relacionadas, pensé que me gustaría mencionar.
De todos modos, volviendo a tu pregunta, el papel más arriba dice que $\beta$-HgS se prevé que sea un fuerte TI de acuerdo a la Ref. 21. Así que no necesita preocuparse acerca de la superficie de la pasivación de la destrucción de los estados de la superficie. La brecha que se está viendo en el extremo derecho de la parcela en la Fig. 2 es simplemente debido a la superposición de los estados de la superficie en el lado opuesto de la superficie de la losa. Los autores utilizaron un 12 de la celda unidad de espesor de la losa de HgS para su análisis, los autores afirman que no pueden ir más allá de 12. Si hacen la losa más grueso que el espacio desaparecen. Usted puede notar que se dice en el texto:
"Para el (110) de la superficie, donde menos colgando de los bonos que existe al (001), nos encontramos con una situación intermedia con peso máximo en la superficie, pero alrededor de 2 nm de longitud de la caída."
Dado que la superficie de los estados penetrar más profundamente en la mayor parte de la superficie después de la pasivación (2 nm en lugar de 1 nm), es más fácil para los estados en el lado opuesto de la superficie de la losa se superponen; el más grande de la superposición de la más grande la brecha. Los autores aumento (de 8 a 12), el espesor de la losa por 4 unidad de las células después de la pasivación. Evidentemente, eso no era suficiente.
Como cuestión de hecho, hay una muy pequeña brecha (con 9 de la celda unidad de la losa) en la Dirac cono incluso en el extremo izquierdo de la parcela de la Fig. 2. Los autores incluso mencionar el tamaño de la brecha: 2.7 meV. Una vez más, esto (apenas visible) brecha en la (110) de la superficie es también un resultado del estado de la superficie de superposición en frente de la superficie de la losa. En conclusión, la diferencia que se puede ver en la Dirac cono en el pasivado (001) de la superficie de HgS es nada de que preocuparse; es simplemente un resultado de limitaciones computacionales.
2. Son estos (HgX) aislantes topológicos resultado de la fuerte acoplamiento spin-órbita y el tiempo de reversión de simetría?
Sí, lo son. Como he explicado anteriormente, hay sólo un tipo de aislante topológico. Así que "estos" aislantes topológicos (HgX) heredan las mismas propiedades que (dicen) Bi$_{1-x}$Sb$_{x}$, Bi$_{2}$Se$_{3}$, etc.
3. No eran estados de la superficie de un TI topológicamente protegido? Ha HgS dejó de ser un TI por pasivación de su dangling bonds? (una brecha ha aparecido)
No, HgS es a TI, incluso después de la pasivación. Sería no (por definición) ser un TI de otra manera. Por las razones que he dicho anteriormente, la brecha que ver en que la trama es sólo un artefacto. La brecha no se producen en el Dirac cono (pasivado o no) si tuviéramos la superficie de un macroscópica HgS (no una losa).
Descargo de responsabilidad: yo no he ido a través de los documentos alegando que HgS es un fuerte de TI. Acabo de tomar por sentado. Sin embargo, mi comentario anterior no se limitan a HgS.
