Emergent topological and half semimetallic Dirac Fermions at oxide interfaces
将拓扑量子相的最新进展与技术相关材料相结合是非常可取的。二氧化铬（CrO 2）是一种半金属材料，广泛用于高端数据存储应用。利用第一性原理计算，通过界面轨道设计，我们发现在CrO 2与TiO 2的界面处出现了一类新型的半金属Dirac电子相，其在动量空间（k空间）能带结构中具有四个自旋极化的Dirac点.当自旋和轨道的自由度被允许耦合，CrO 2/TiO 2超晶格成为一个陈绝缘体没有外部的字段或额外的掺杂。由于拓扑能隙相当于43开尔文，陈氏数为2，霍尔电导随之量子化为2e^2/h，这将使这些高度工业化的氧化物在拓扑高保真数据存储和节能电子和自旋电子器件中的应用成为可能。
2013-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetism beyond classical percolation threshold in the site-diluted half-filled one-band Hubbard model in three dimensions
我们调查网站稀释的影响，通过设置在网站上的排斥强度（$U$）为零的分数在一个简单的立方晶格的半填充哈伯德模型的网站。我们采用半经典的蒙特卡罗方法首先恢复零稀释（未稀释的$x=1$）的属性，包括$U$依赖的绝缘体到金属的交叉温度标度$T^*$和长程交错反铁磁有序温度（$T_N$）。对于$U \sim$带宽的非微扰机制，我们发现随着$x$从1降低到0.7，$T^*$的快速抑制。然而，$T_N$在此稀释范围内保持不变，显示出绝缘状态的减弱，但不是磁序的减弱。在$x \leq 0.7$处，$T^*$和$T_N$重合，并随着位点稀释度的进一步增加而一起受到抑制。最后，系统失去了磁序和绝缘状态的$x=0.15$，明显低于经典的渗流阈值$x_p^{sc} (\sim 0.31$）。我们表明，诱导的$U=0$网站驱动的磁秩序低于经典的渗流极限，通过研究本地矩系统学和有限尺寸分析的磁秩序。最后，我们发现，无论是增加$U$到大的值或提高温度超过$U$依赖的临界值，抑制诱导的局部时刻的$U=0$网站和恢复的经典渗流阈值。
2021-12-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Possible Half Metallic Antiferromagnetism in a Double Perovskite Material with Strong Spin-Orbit Couplings
采用第一性原理密度泛函方法研究了最近合成的双钙钛矿结构材料Pr $_2$ MgIrO $_6$（PMIO）.计算结果表明，PMIO是一种磁性Mott-Hubbard绝缘体，它受到Ir-5 $d$和Pr-4 $f$电子的自旋轨道耦合（SOC）和库仑相互作用以及晶场的共同作用的影响.当Pr逐渐被Sr取代时，该系统表现出自旋电子学应用所需的半金属（HM）状态。在[Pr $_{2-x}$ Sr $_x$ MgIrO $_6$ ] $_2$中，$x=1$在晶胞中获得了零自旋磁化强度的HM反铁磁性（HMAFM），而$x=0.5$和1.5 HM亚铁磁性（HMFiM）分别在每个晶胞中观察到$μ_{\rm tot}=3μ_{\rm B}$和$μ_{\rm tot}=-3μ_{\rm B}$。强调了费米能级上自旋带和自旋带之间的大的交换分裂使得半金属丰度即使在强SOC下也是可能的。
2014-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Doping of Mn$_2$VAl and Mn$_2$VSi Heusler alloys as a route to half-metallic antiferromagnetism
半金属反铁磁体是自旋电子学应用的理想材料，因为它们的零磁化导致较低的杂散场，从而微小的能量损失。从Mn $_2$ VAl和Mn $_2$ VSi合金开始，我们用Co或Fe代替Mn，并通过第一原理电子结构计算表明所得化合物是亚铁磁体。当化合物的价电子总数达到幻数24时，Fe掺杂的化合物是半金属的，因此是非磁性的，而Co掺杂的化合物则表现出理想的半金属反铁磁特性。由于母体化合物Mn $_2$ VAl和Co $_2$ VAl已经在Heusler $L2_1$晶格结构中生长，因此化合物很可能通过实验合成。
2007-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Evaluation of Half-metallic Antiferromagnetism in ${\cal A}_2$CrFeO$_6$ ({$\cal A$}=La, Sr
近几年来合成了一种有序的双钙钛矿结构La $_2$ CrFeO $_6$。与以前的理论预测相反，但与实验观察相一致，我们的第一原理计算表明，绝缘亚铁磁体La $_2$ CrFeO $_6$与反对齐S=3/2 Cr $^{3+}$和S=5/2 Fe $^{3+}$离子，使用局域自旋密度近似（LSDA），相关能带理论LDA+U，和半局域功能修改的贝克-约翰逊方法。另外，我们研究了双钙钛矿Sr $_2$ CrFeO $_6$，其尚未合成。在LSDA计算中，该系统显示形式上四价的Cr和Fe离子都具有反取向的$S$ =1的矩，但它是一种简单的金属。一旦在Cr和Fe离子上施加原位库仑排斥U，该系统就变成半金属的，并且Fe的磁矩大幅降低，导致净磁矩为零。这些结果与我们对固定自旋力矩的研究是一致的。我们的研究结果表明，精确补偿半金属Sr $_2$ CrFeO $_6$。
2012-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetism and superconductivity in the half-Heusler semimetal HoPdBi
我们观察到超导性和反铁磁秩序共存的单晶三元磷属元素化物HoPdBi，一个合理的拓扑半金属。该化合物在$T_N =$ 1.9 K时具有反铁磁性，在低于$T_c =$ 0.7 K时具有超导电性，并通过磁、电输运和比热测量得到证实.比热的反常对应于反铁磁有序转变和晶场效应，而不对应于超导转变。单晶中子衍射结果表明，该反铁磁结构具有（1/2，1/2，1/2）传播矢量的特征。电阻率的温度变化揭示了半导体和金属特性的两个平行导电通道。在弱磁场下，磁电阻表现出弱的反局域化效应，而在强磁场和低于50 K的温度下，磁电阻则很大且为负。在温度低于7 K时，电阻率出现具有两个频率的Shubnikov-de Haas振荡。这些振荡具有非平凡的Berry相位，这是狄拉克费米子的一个显著特征。
2015-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Breathing distortions in the metallic, antiferromagnetic phase of LaNiO$_3$
我用密度泛函理论研究了LaNiO $_3$的结构和磁不稳定性。从非自旋极化的结构弛豫中，我发现几个具有不同格雷泽倾斜的结构在能量上很接近。在我的计算中，与$R\overline{3}c$结构相比，$Pnma$结构略微有利，这表明存在有限温度结构波动，并且可能接近结构量子临界点。在自旋极化弛豫中，两种结构都表现出$\uparrow\!\!0\!\!\downarrow\!\!0$反铁磁有序，并具有八面体呼吸畸变的岩盐排列。由于呼吸扭曲的能量增益大于由于反铁磁有序。这些相是具有小的三维费米口袋的半金属，这与最近通过Li \textit{et al.}在LaNiO $_3$单晶中观察到的反铁磁性和金属性共存基本一致[arXiv：1705.02589]。
2018-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Canted antiferromagnetism in phase-pure CuMnSb
本文报道了用光学浮区法生长的纯相半Heusler化合物CuMnSb单晶的低温性质。我们的单晶的磁化强度、比热、电阻率和霍尔效应在$T_{\mathrm{N}} = 55~\mathrm{K}$处表现出反铁磁转变，在温度$T^{*} \approx 34~\mathrm{K}$处表现出第二异常。粉末和单晶中子衍射建立了有序的$(3.9\pm0.1)~μ_{\mathrm{B}}/\mathrm{f.u.}$磁矩，与从居里-外斯磁化率依赖性推断的有效磁矩一致。低于$T_{\mathrm{N}}$，Mn亚晶格显示相称的II型反铁磁顺序与传播矢量和磁矩沿$\langle111\rangle$（磁空间群$R[I]3c$）。令人惊讶的是，在$T^{*}$以下，磁矩以有限角度$δ\approx 11^{\circ}$倾斜远离$\langle111\rangle$，形成倾斜的反铁磁结构，没有与磁空间群$C[B]c$一致的均匀磁化。我们的研究结果表明，第二类反铁磁性是不是零温度磁基态的CuMnSb的面心立方Mn亚晶格的预期。
2018-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio study on the possible magnetic topological semimetallic state in MnMg$_{2}$O$_{4}$}
利用第一性原理计算研究了反尖晶石化合物MnMg $_{2}$ O $_{4}$的电子态.在金刚石晶格上的Mn离子中实现了高自旋态，导致发现该材料是具有约3eV的少数自旋带隙的半金属半金属，并且在布里渊区中也具有线节点。的固有的异常霍尔电导率（AHC）也计算为假设刚性能带结构的系统的化学势的函数，并发现表现出一个峰值结构，最大值为200 S/cm，仅15 meV以上的费米能级。本文还讨论了布里渊区大的AHC与Berry曲率的关系。
2022-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic diluted antiferromagnetic semiconductors
在第一性原理电子结构计算的基础上，强调了稀磁半导体中存在半金属反铁磁性的可能性，这是亚铁磁性的一种特殊情况，具有补偿磁化.作为典型的例子，讨论了3d过渡金属离子对（V，Co）和（Fe，Cr）掺杂的II-VI族化合物半导体的电磁性质。
2006-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Study of the structural and electronic properties of semimetallic InBi: first-principles calculation of compound with peculiarities of the electronic structure
本文通过第一性原理计算研究半金属InBi的结构与电子性质，揭示其B10结构下能带特殊性导致计算精度偏低，并提出考虑布里渊区高对称点处补偿半金属条件畸变以改善与实验的一致性。
2024-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic antiferromagnets in double perovskites: LaAVRuO$_6$ (A=Ca, Sr, and Ba)
在电子结构理论研究的基础上，我们提出LaAVRuO $_6$和LaVO $_3$ /ARuO $_3$（001）超晶格（A = Ca，Sr和Ba）是半金属反铁磁体的强候选者. %LaAVRuO $_6$和LaVO $_3$ /ARuO $_3$在费米能级具有% 100%自旋极化，但具有0%总磁矩。我们已经表明，HM-AFM性质的LaAVRuO $_6$是非常强大的，无论（i）在A-网站的二价离子置换，（ii）氧网站松弛，（iii）包括库仑相关，和（iv）阳离子无序。一种双交换相互作用被认为是这些体系中半金属性和反铁磁性的原因。
2001-12-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Compensated magnetism by design in double perovskite oxides
考虑到Goodenough的超交换规则，包括完全结构弛豫和自旋轨道耦合，并检查强相关效应，我们在氧化物双钙钛矿材料类别中寻找补偿半金属。识别可能的半金属（或半半金属）反铁磁体，包括轨道磁性的全部复杂性，以达到现实的预测设计的磁性化合物（近）消失的净矩。在对先前未考虑的几种候选物进行分类之后，两种材料K $_2$ MnRhO $_6$和La $_2$ CrWO $_6$仍然是可行的候选物。一个重要的因素是获得具有非常小的诱导轨道矩（通过封闭的子壳层帮助）或具有补偿自旋-轨道驱动的半金属特性退化的轨道矩的化合物。虽然不能确保这些材料的热力学稳定性，但逐层氧化物沉积技术的发展不要求材料在合成时是热力学稳定的。
2009-05-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable phase transitions in half-Heusler TbPtBi compound
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；M.B. Patel Science college（M.B.帕特爾理科學院）；Indian Institute of Technology, Gandhinagar（甘地納格爾印度理工學院）
本研究基于密度泛函理论发现半赫斯勒TbPtBi化合物的物相可通过自旋轨道耦合和应变调控，能实现金属、拓扑半金属、平庸半金属、半导体相间的转变，在量子器件领域有应用潜力。
2023-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Insulating Half-Heusler TmPdSb with Unusual Band Order and Metallic Surface States
本研究通过理论和实验揭示了半赫斯勒化合物TmPdSb在绝缘体中的异常能带反转和金属表面态，并证实了其体绝缘性及表面导电特征。
2025-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Half Metal Transition Driven by Doping Effects in Osmium Double Perovskite
采用第一性原理密度泛函方法研究了新近合成的双钙钛矿结构材料Ca $_2$ FeOsO $_6$.计算结果表明，Ca $_2$ FeOsO $_6$是一种铁磁Mott绝缘体，其形成受到Fe-3 $d$和Os-5 $d$电子的自旋轨道耦合（SOC）、库仑相互作用以及晶场的共同作用.当用Ni代替Fe时，系统表现出自旋电子学应用所期望的半金属（HM）状态。在[Ca $_2$ Fe $_{1-x}$ Ni $_x$ OsO $_6$ ] $_2$中，观察到HM亚铁磁性，对于掺杂率$x=0.5$，每个晶胞具有$μ_{\rm tot}=2μ_{\rm B}$，而对于$x=1$，每个晶胞具有几乎为零的自旋磁化。由于费米能级附近自旋上、自旋下能带之间存在较大的交换劈裂，即使在SOC效应下，半金属度仍能保持。
2014-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab-initio design of half-metallic fully-compensated ferrimagnets: the case of Cr$_2$MnZ (Z= P, As, Sb, Bi) compounds
利用第一性原理的电子结构计算方法，设计了一些新的半金属全补偿亚铁磁体（或半金属反铁磁体），这些材料在自旋电子学中有着广泛的应用。Cr $_2$ MnZ（Z= P，As，Sb，Bi）化合物每个晶胞有24个价电子，计算表明，在较宽的晶格常数范围内，它们的总自旋矩近似为零，符合理想半金属的Slater Pauling行为。同时，Cr和Mn原子的自旋磁矩是反平行的，化合物是亚铁磁体。平均场近似估计他们的居里温度，超过室温的合金与Sb。我们的研究结果表明，Cr $_2$ MnSb的化合物的选择进一步的实验研究。与上述合金相反，Cr $_2$ FeZ（Z= Si，Ge，Sn）合金的半金属反铁磁性是不稳定的。
2007-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced half-metallic ferromagnetism in zinc blende CrP/MnP superlattice: First-principles study
采用广义梯度近似下的第一性原理计算，研究了Zn掺杂（zb）CrP/MnP超晶格的电子和磁性.平衡晶格常数计算为$5.33\,$ ε。研究了铁磁zb CrP/MnP超晶格在反铁磁作用下的稳定性，发现铁磁CrP/MnP超晶格比反铁磁CrP/MnP超晶格稳定。结果表明，在平衡晶格常数下，CrP/MnP超晶格不具有半金属性，主要是由于Cr和Mn的少数$t_{2g}$态。然而，如果应变施加在CrP/MnP超晶格上，则少数$t_{2g}$电子转移到更高的能量，并且所提出的超晶格变成半金属铁磁体。讨论了四方畸变和正交畸变对zbCrP/MnP超晶格半金属度的影响。InP-CrP/MnP/InP是一种真正的半金属铁磁体。这些超晶格的半金属度和磁化强度对四方晶系/正交晶系变形是鲁棒的。
2010-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Role of defects and disorder in the half-metallic full-Heusler compounds
半金属铁磁体，特别是含Co的全Heusler合金，由于其在自旋电子学中的潜在应用而处于科学研究的中心。对于实际的器件，重要的是精确控制这些合金中缺陷的产生。我们回顾了我们的一些后期结果在这些化合物中的缺陷和杂质的作用。更准确地说，我们目前的结果为以下情况（i）掺杂和无序的Co $_2$ Cr（Mn）Al（Si）合金，（ii）半金属亚铁磁性出现由于创建的Cr（Mn）在这些合金中的反位，（iii）共掺杂Mn $_2$ VAl（Si）合金导致半金属反铁磁性，最后（iv）的空位的出现在全赫斯勒合金含有Co和Mn。这些结果是易于鼓励进一步的理论和实验研究这些化合物的性质。
2007-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Half-Metallic Ferromagnetic Weyl Fermions Related to Dynamic Correlations in the Zinc-blende Compound VAs
本文结合密度泛函理论与动力学平均场理论，预测闪锌矿VAs为具有十二对近费米能级Weyl点和清晰费米弧的全自旋极化关联Weyl半金属。
2024-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Stability of ferromagnetism in the half-metallic pnictides and similar compounds: A first-principles study
基于第一性原理电子结构计算，采用冻结磁振子近似，研究了一系列过渡金属二元合金在锌-镍结构中的交换相互作用，并在平均场近似（MFA）和无规相近似（RPA）下计算了居里温度。我们研究了两种Cr化合物，CrAs和CrSe，以及四种Mn化合物：MnSi，MnGe，MnAs和MnC。MnC、MnSi和MnGe与CrAs等价，MnAs与CrSe等电子。CrAs、MnSi和MnGe的铁磁性特别稳定：这三种化合物的居里温度都在1000 K左右。另一方面，CrSe和MnAs在压缩晶格时表现出反铁磁性的倾向。在MnC的半金属间隙位于多数自旋通道相反，其他五个化合物。大的半金属间隙，非常高的居里温度，相对于晶格参数的变化和半导体上的相干生长的铁磁性的稳定性，使MnSi和CrAs最有希望的候选人用于自旋电子学装置。
2005-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Doping isolated one-dimensional antiferro-magnetic semiconductor Vanadium tetrasulfide ($VS_4$) nanowires with carriers induces half-metallicity
准一维（1D）四硫化钒（$VS_4$）纳米线（NW）是通过范德华相互作用彼此结合以形成体相的合成半导体。然而，这些单独的纳米线的性质仍然未知。然而，我们对它们的稳定性的计算表明，$VS_4$）纳米线可以从它们的体结构中分离出来。因此，我们从理论上研究了体相和孤立的$VS_4$纳米线的几何，电子和磁性。我们的研究结果表明，无论是体相和孤立的$VS_4$纳米线是半导体的带隙分别为2.24和2.64 eV，并根据DFT计算，他们更喜欢反铁磁（AFM）基态。这些计算还表明，孤立的$VS_4$纳米线显示半金属反铁磁性的电子和空穴掺杂，因为载流子掺杂分裂自旋简并诱导局部自旋极化。因此，可以利用局部施加的栅极电压来操纵隔离的$VS_4$ NW中的自旋极化电流。因此，这些一维AFM材料具有很高的潜力，为推进基础研究和自旋电子学应用，因为它们是更耐磁扰动比他们的一维铁磁同行。
2021-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Optimized Effective Potential Model for the Double Perovskites Sr2-xYxVMoO6 and Sr2-xYxVTcO6
为了探索双钙钛矿结构Sr 2-xYxVMoO 6和Sr 2-xYxVTcO 6的半金属性质，我们构建了一个有效的低能模型，该模型描述了这些化合物的t2 g态行为。该模型的所有参数都是基于第一性原理电子结构计算严格导出的。为了求解该模型，我们采用了优化有效势方法，并在无规相位近似下处理了相关相互作用。虽然相关相互作用大大减少了原子内交换分裂的Hartree-Fock方法相比，这种分裂仍然大大超过了局域自旋密度近似（LSDA），这改变了许多预测的基础上LSDA获得的典型值。我们的主要结果概括如下：（i）所有的铁磁态都是半金属态。然而，它们的能量一般高于V-和Mo/Tc-站点（除Sr 2 VMoO 6）之间的亚铁磁有序;（ii）所有亚铁磁状态是金属（除完全绝缘Y2 VTcO 6）和没有半金属反铁磁性已被发现;（iii）此外，许多亚铁磁结构似乎是不稳定的自旋螺旋对齐。因此，这些系统中的大多数的真磁基态预计将更加复杂。此外，我们还讨论了与磁性半金属态和绝缘态的有效势的非唯一性有关的几个方法学问题。
2011-04-13 cond-mat.mtrl-sci
