Влияние многочастичных эффектов на ширину энергетической щели в топологических изоляторах $\mathrm{Bi}_2\mathrm{Te}_2X$ ($X=\mathrm{Te}, \mathrm{Se}, \mathrm{S}$)

В работе представлены результаты теоретического исследования спектра квазичастиц объемных топологических изоляторов $\mathrm{Bi}_2\mathrm{Te}_2X$ ($X =\mathrm{Te}, \mathrm{Se}, \mathrm{S}$). Исследование проводилось в рамках $GW$-приближения с учетом спин-орбитального взаимодействия при построении функции Грина и собственно-энергетической части. Показано, что в $\mathrm{Bi}_2\mathrm{Te}_2X$ учет многочастичных поправок к состояниям Кона–Шема приводит к увеличению фундаментальной энергетической щели подобно обычным полупроводникам. Однако при этом энергетическая щель в точке $\Gamma$ уменьшается. Полученные в согласии с экспериментальными данными величины щели квазичастичного спектра соответствуют разнице между минимумом зоны проводимости, расположенным на $\Gamma$–$\mathrm{Z}$-линии, и максимумом валентной зоны, лежащим вне симметричных направлений в плоскости отражения.