Antiferroelectric topological insulators in orthorhombic $A$MgBi compounds ($A=$ Li, Na, K)
介绍了反铁电拓扑绝缘体作为一类新型的功能材料,它可以通过外加电场来控制拓扑有序性,并诱导拓扑相变。使用第一性原理方法,我们预测,几个碱镁铋正交的$ABC$家族的化合物的成员是反铁电拓扑绝缘体。我们还表明,外延应变和静水压力可以用来调整这些$ABC$化合物的拓扑顺序和带隙。反铁电拓扑绝缘体可以利用电场精确控制拓扑结构,增强拓扑材料在电子学和自旋电子学中的应用。
2017-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Topological insulators vs. topological Dirac semimetals in honeycomb compounds
材料有趣的物理性质源于它们的化学成分,而它们之间的联系往往不清楚。在这里,我们揭示了蜂窝ABX结构中的两个量子相的一般化学分类--拓扑绝缘体(TI)和拓扑狄拉克半金属(TDSM)。首先,我们发现在816(现有的以及假设的)计算的化合物,160 TI的(没有注意到之前),96 TDSM的,282正常绝缘体(NI的),和278金属。第二,基于这种分类,我们已经提炼出一个简单的化学规律,基于化合物公式的TI和TDSM之间的选择性:属于TDSM的ABX化合物具有B原子,(BX蜂窝层的一部分),其来自周期表第XI列(Cu,Ag,Au)或XII(Zn,Cd,Hg)或Mg(II族),而其B原子来自I列(Li,Na,K,Rb,Cs)或II列(Ca,Sr,Ba)的ABX化合物是TI。第三,聚焦于化学稳定的ABX Bismide化合物,我们发现了同时提供拓扑绝缘和稳定性的结构基序。这项研究开辟了一条道路,同时设计新的拓扑材料的基础上的组成规则在这里指出。
2018-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Screening potential topological insulators in half-Heusler compounds via compressed-sensing
三元半Heusler化合物具有广泛的可调电子结构,为发现拓扑绝缘体提供了一个新的平台。然而,由于耗时的计算和综合过程,新的拓扑绝缘体的识别是一项艰巨的任务。本文采用压缩传感方法快速筛选半Heusler族中的势拓扑绝缘体,该方法通过只依赖于组成原子基本性质的二维描述子实现.除了有限的训练数据,建议的描述符被用来筛选许多新的半Heusler化合物,包括那些与整数和分数的化学计量比,并预测了大量的可能的拓扑绝缘体。
2020-04-26 cond-mat.mtrl-sci
The crystal and magnetic structure of the magnetocaloric compound FeMnP0.5Si0.5
用中子衍射和X射线粉末衍射研究了磁热化合物FeMnP_(0.5)Si_(0.5)的晶体结构和磁结构。用滴注法制备了名义成分为FeMnP_(0.5)Si_(0.5)的单相样品。该化合物的晶体结构为Fe_2 P型(P-62 m),磁矩沿a轴取向。结果表明,Fe原子主要位于四面体3g位,而Mn原子更倾向于位于金字塔3f位。该材料是铁磁性的(TC = 382 K),在296 K时总磁矩为4.4 μB/f. u。结果表明,3f位的磁矩(2.5 μB)大于3g位的(1.9 μB)。
2011-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning approaches for feature engineering of the crystal structure: Application to the prediction of the formation energy of cubic compounds
在这项研究中,我们提出了一种新的方法,以及所需的计算策略,有效的和可扩展的功能工程的晶体结构的化合物的不同化学组成。这种方法利用了一个通用的和可扩展的框架,用于量化的三维(3-D)体素化的晶体结构的形式的2点空间相关性的多个原子属性,并执行主成分分析,以提取低维功能,可用于建立代理模型的材料性能的兴趣。所提出的功能工程框架的应用程序演示的情况下,涉及使用两个截然不同的代理模型建设策略-本地高斯过程回归和神经网络的结晶化合物的形成能的预测研究。具体地,示出了顶部25个特征(即,主成分得分)作为两种模型构建策略的结晶物质的形成能的良好回归量。
2021-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Charge transfer on the metallic atom pair bond, and the crystal structures adopted by intermetallic compounds
鲍林提出,在金属合金化过程中,电荷从电负性较强的原子转移到电负性较弱的原子。最近,利用这一概念推导出了不同原子对键能量的表达式。本文进一步证明了Pauling的观点,指出二元金属合金中不同原子间的电负性差和价差具有所需的大小和方向,从而使电荷转移引起的金属半径比R_A/R_B达到金属间化合物中理想堆积的r_A/r_B值。它还表明,属于几种晶体结构类型的金属间化合物的晶格参数可以得到具有良好的精度从原子对键的长度。
2011-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis, crystal structure, polymorphism and microscopic luminescence properties of anthracene derivative compounds
蒽衍生物化合物由于其独特的物理性质(例如,明亮的发光和发射可调谐性),这使它们成为先进光电子器件的理想候选者。分子间的相互作用是这些化合物的光学和电子性质的可调谐性的基础,其预测和开发受益于晶体结构和堆积结构的知识。由于分子间相互作用较弱,可能会发生多晶型现象,需要进行详细的结构分析,以澄清观察到的材料性质变化的来源。在这里,两个甲硅烷基乙炔取代的蒽化合物,其特征在于单晶同步辐射X射线衍射,确定一个新的多晶型。此外,激光共聚焦显微镜和荧光寿命成像显微镜证实了通过X射线衍射表征获得的结果,即,取代基向蒽单元的外苯环移动有利于π-π相互作用,影响晶体的形态和微观光学性质。具有更多孤立蒽单元的化合物具有更短的寿命和更类似于孤立分子的发射光谱。在光学研究的支持下,晶体学研究揭示了非共价相互作用对蒽衍生物的晶体堆积和发光特性的影响,为有效地将其用作光源和光子网络的有源组件提供了进一步的步骤。
2020-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of topological insulating behavior in Hg2CuTi-type Heusler compounds from first principles
采用密度泛函理论中的第一性原理计算,研究了具有Hg 2CuTi结构的X2 YZ Heusler化合物的拓扑能带结构.我们的研究结果清楚地表明,大量的Hg_2CuTi型Heusler化合物自然地表现出明显的带反转特征,这主要是由Y-Z锌双晶亚晶格控制的。Hg 2CuTi型Heusler化合物与半Heusler族化合物相似,其拓扑能带阶对晶格常数的变化非常敏感,且大多数化合物具有负的形成能,这使得它们更适合于材料生长,并且通过合金化或适当的应变可以容易地实现拓扑绝缘行为。
2012-11-01 cond-mat.mtrl-sci
A new family of two-dimensional crystals: open-framework T$_{3}$X (T=C, Si, Ge, Sn; X=O, S, Se, Te) compounds with tetrahedral bonding
为了加速创新材料的开发,具有有用功能的建模和预测至关重要。在这里,基于最近开发的晶体结构预测方法,我们发现了一个新的家庭的稳定的二维晶体与开放通道四面体键合网络,呈现潜在的电子和能源应用。所提出的具有Cmme空间群的结构原型具有至少十三种不同的具有IV族(T=C,Si,Ge,Sn)和VI族(X=O,S,Se,Te)元素的独立式T $_{3}$ X化合物。此外,所提出的材料显示出不同的电子性质,从直接带隙半导体到拓扑绝缘体,在其原始形式,这是进一步可调的机械应变。
2019-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Reentrant topological phase in half-Heusler compounds
本研究聚焦半赫斯勒化合物的拓扑相,结合第一性原理计算与k·p模型揭示其三带拓扑机制,探究了拉伸下拓扑相的鲁棒性,为该类材料拓扑性质研究提供了新视角。
2024-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Topological Insulators in Hexagonal Wurtzite-type Binary Compounds
基于第一性原理计算,我们在六方纤锌矿型二元化合物中提出了新的拓扑绝缘体。结果表明,AgI和AuI是三维拓扑绝缘体,在费米能级上具有自然开的带隙。从能带反转机制的角度来看,这类新的拓扑绝缘体与HgTe类似,具有s(γ 6)- p(γ 8)能带反转。我们的研究结果有力地支持了自旋轨道耦合不是能带反转机制的一个重要因素,相反,它是导致所研究的拓扑绝缘体形成全局带隙的主要原因.我们进一步从理论上探索了用两种类型的菌株调整所研究化合物的拓扑顺序的可行性。结果表明,单轴应变对能带反转行为有着极其显著的影响,这为诱导拓扑相变提供了一条有效途径。
2013-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Direction dependent thermoelectric properties of layered compound In2Te5 single crystal
我们分析的各向异性的电和热输运测量在单晶In2Te5属于单斜空间群C12 C1的温度梯度施加平行和垂直于晶体的晶体学c轴。在整个温度范围内,发现沿着c轴热导率平行线的热导率比沿着垂直于c轴的方向的热导率小2倍。与此相反,沿c轴平行的塞贝克系数被发现是高于其值沿垂直于c轴的方向。在室温下,发现平行的品质因数ZT比垂直的品质因数ZT大4倍。
2021-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Strain driven onset of non-trivial topological insulating states in Zintl Sr$_2X$ compounds ($X$=Pb, Sn)
我们利用标准和混合密度泛函理论研究了碱土金属基化合物Sr $_2$ Pb和Sr $_2$ Sn的二元Zintl相的拓扑行为。结果发现,Sr $_2$ Pb位于拓扑不稳定性的边缘,可以通过施加小的单轴膨胀应变($>$ 3%)进行适当的调整。在Sr $_{2}$ Pb(010)表面上,非平凡的拓扑绝缘态显示出明确的金属态,并研究了其随膜厚的变化.
2011-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of crystalline binary and ternary Cd-Te-O compounds
用第一性原理计算研究了CdTe,CdO,$α$ $_2$,CdTeO $_3$和Cd $_3$ TeO $_6$的电子结构.给出了能带结构、总态密度和分态密度以及电荷密度。对于$α$ $_2$和CdTeO $_3$,局域密度近似(LDA)中的密度泛函理论正确地描述了这些化合物的绝缘特性.在前四种化合物中,LDA低估了大约1 eV的光学带隙。基于这种趋势,我们预测的光学带隙为1.7 eV的镉$_3$ TeO $_6$。这种材料显示出一个孤立的导带,有效质量低,从而解释了最近观察到的半导体特性。在所有这些氧化物中,顶部价带主要由O 2 p电子形成。另一方面,在三元化合物中,相对于价带最大值,Cd 4d带的结合能小于CdTe和CdO。
2004-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Crystal growth of copper-rich ytterbium compounds: The predicted giant unit cell structures YbCu4.4 and YbCu4.25
两个新的相YbCu 4.4和YbCu 4.25被发现作为仔细的相图调查的结果。在YbCu4.5和YbCu3.5的同成分和包晶形成之间,分别在934(2)degC和931(3)degC包晶形成YbCu4.4和YbCu4.25相。使用布里奇曼技术实现晶体生长,并且通过电子衍射和单晶X射线衍射分析约50-100 × 10 - 6 μ m的单晶晶粒。由于在组成和形成温度方面仅有轻微差异,因此具有限定超结构的较大单晶的生长具有挑战性。化合物YbCu 4.4和YbCu 4.25符合Cerny的(J. Solid State Chem.174(2003)125)构建原理{(RECu 5)n(RECu 2)},其中RE = Yb,n = 4和3。YbCu 4.4和YbCu 4.25基于AuBe 5/MgCu 2型亚结构,每个晶胞包含约4570和2780个原子。这些新相填补了n = 1,2(DyCu3.5,DyCu4.0)和n = 5(YbCu4.5,DyCu4.5)系列已知富铜稀土化合物的空白。
2008-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Adiabatic transformation as a search tool for new topological insulators: distorted ternary Li$_2$AgSb-class semiconductors and related compounds
我们表明,基于第一性原理的绝热延拓方法是一个非常强大和有效的工具,用于构建拓扑相图和定位非平凡的拓扑绝缘体材料。使用这种技术,我们预测,三元金属间化合物系列锂$_2M'X$,其中$M'$ =铜,银,金,或镉,和$X$ =锑,铋,或锡,主机的数量拓扑绝缘体具有显着的功能变体和可调谐性。我们还预测,一些III-V族半金属化合物是拓扑非平凡的。我们构建了一个拓扑相图中的原子的原子序数的参数空间中的Li $_2M'X$化合物,这将大量的拓扑材料中提出的这项工作,以及在一个单一的统一的拓扑框架内的早期研究。我们的研究结果表明绝热延拓的有效性作为一个有用的工具,探索拓扑非平凡的合金系统,并确定新的拓扑绝缘体,即使在底层的晶格不具有反转对称性,和基于宇称分析的方法是不可行的。
2013-03-09 cond-mat.mtrl-sci
The structure and composition statistics of 6A binary and ternary crystalline materials
元素排列成具有各种晶体结构的固体化合物的基本原理在很大程度上仍然是未知的。本研究对固体化合物的一个重要子集中出现的结构类型,即,6A柱氧化物、硫化物和硒化物的二元和三元化合物。它包含了对这些化合物的分析,包括各种结构类型的流行,它们的对称性,成分,化学计量和晶胞大小。结果发现,这些化合物的家庭,包括优选的化学计量和结构类型,可以反映他们的具体化学和研究的偏见,在现有的经验数据。在这些结构群体中识别非重叠的缺口和缺失的化学计量可用作寻找新材料的指导。
2017-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Single crystals of the anisotropic Kagome staircase compounds Ni3V2O8 and Co3V2O8
已知具有Kagome型晶格的化合物表现出磁阻挫。用浮区法用光学成像炉成功地生长了Ni_3V_2O_8和Co_3V_2O_8两种化合物的大单晶,它们是Kagome网状晶格的变体。单晶是高品质的,并表现出迷人的磁性。
2004-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological insulators in filled skutterudites
基于从头计算,我们在铈填充方钴矿(FS)化合物中发现了新的拓扑绝缘体。我们发现CeOs_4As_(12)和CeOs_4Sb_(12)是Os-d和Ce-f轨道之间具有带反转的零能隙材料,因此它们是二维和三维拓扑绝缘体的母体化合物,就像块体HgTe一样。在低温下,这两种化合物都变成拓扑近藤绝缘体,它们在本体上是近藤绝缘体,但在边界上具有鲁棒的狄拉克表面态。这种新的拓扑绝缘体家族与以前的相比具有两个优点。首先,它们可以与其他超导FS化合物具有良好的邻近效应,实现Majarona费米子。其次,CeOs_4Sb_(12)在低温下的反铁磁性为实现具有新拓扑现象的大质量狄拉克费米子提供了一种途径。
2011-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic structure of the magnetocaloric compound AlFe2B2
用X射线衍射、中子衍射和电子结构计算相结合的方法研究了AlFe_2B_2的晶体结构和磁结构。通过磁化强度测量研究了磁性和磁热性能。使用高温合成和随后的热处理来生产样品。该化合物在正交晶系Cmmm中结晶,并且在285 K下通过二级相变铁磁有序。在低于磁性转变的温度下,磁矩沿结晶学$a$轴排列。在0 ~ 800 kA/m范围内,磁熵变为-1.3 J/Kkg。
2016-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-induced topological insulating phases in group IV-VI semiconductors
用第一性原理方法研究了动态晶格形变下Ⅳ-Ⅵ族化合物中拓扑绝缘相的发展。不同于静态的拓扑相在平衡条件下,我们表明,非平凡的拓扑相诱导的化合物的动态晶格变形选择性声子模式。时间反转极化的计算表明,Z2不变量的化合物被翻转的选择性声子模式的原子位移和化合物的动态晶格变形后表现出振荡的拓扑相位。我们的结果表明,在固体中的元激发可以触发拓扑相平凡带绝缘体。
2013-08-02 cond-mat.mtrl-sci
A first-principles investigation of band inversion in topologically nontrivial Na2AgX (X= As, Sb and Bi) full Heusler compounds
拓扑非平凡性是凝聚态物理中最新发现的物理现象,具有绝缘的体能带隙和拓扑保护的金属表面态,因其独特的性质和潜在的应用前景而成为当前研究的热点之一。本文采用全势能线性Muffin-Tin轨道(FP-LMTO)方法,对Na ${}_{2}$ AgX(X= As,Sb,Bi)全Heusler化合物的结构稳定性和电子行为进行了第一性原理研究.我们认为Hg ${}_{2}$ CuTi结构适用于所有研究的材料。计算的形成能的负值意味着这些化合物是能量稳定的。能带结构的研究有关的存在和不存在的自旋轨道耦合,其中所有的材料被证明是拓扑非平凡的化合物的两种情况下。自旋轨道耦合被注意到有没有显着的电子性质,如拓扑顺序的影响。
2021-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Comment on Synthesis of rhenium nitride crystal with MoS2 structure
川村等等人最近发表了一篇关于合成具有MoS2型结构的氮化钼的文章[APL 100,251910(2012)]。我们不同意川村提议的组成。Kawamura合成的化合物是ReN3或类似成分的化合物。川村所做的是找到氮浓度未知的化合物的Re原子位置。这篇论文被APL拒绝了。评论者的评论(和我们的回复)包括在这里。
2012-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Strain induced topological phase transitions in monolayer honeycomb structures of group-V binary compounds
采用第一性原理计算方法对一类二维蜂窝结构的V族二元化合物的电子结构进行了计算。我们的研究结果表明,这些新的二维材料是稳定的半导体直接或间接的带隙。可以通过施加晶格应变来调节带隙。在它们的可拉伸制度,它们都表现出金属间接间隙半导体直接间隙半导体拓扑绝缘体(TI)的转变,从负(压缩)到正(拉伸)值的应变增加。拓扑相变是晶格应变引起的$Γ$点能带反转的结果,与自旋轨道耦合无关。
2015-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Interplay between spin dynamics and crystal field in multiferroic compound HoMnO$_3$
在多铁性六方晶系锰氧化物HoMnO 3中,非弹性中子散射和基于同步辐射的太赫兹光谱已被用来研究与Mn阶以及Ho晶场激发相关的自旋波。虽然Mn顺序设置在第一低于80 K,自旋重取向发生低于37 K,稀土锰氧化物中的罕见功能。我们表明,在与磁振子相同的能量范围内存在几个Ho晶场激发,并且它们都受到自旋重取向的影响。此外,在低温下的激发中观察到几个异常特征。我们的分析和计算的Mn自旋波和Ho晶体场激发支持Mn-Ho耦合机制,以及耦合到晶格影响的动力学。
2019-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Topological viewpoint of two-dimensional group III-V and IV-IV compounds in the presence of electric field and spin-orbit coupling by density functional theory and tight-binding model
利用紧束缚模型和密度泛函理论,研究了二维III-V族和IV-IV族化合物在外加垂直电场和自旋轨道耦合作用下的拓扑不变量.将认识到,这些参数的临界值改变2D石墨烯类化合物的拓扑不变量。考虑了外加电场和自旋轨道耦合对Slater-Koster模型的双中心重叠积分的影响,这些重叠积分涉及能带结构、带隙的改变以及在普通和量子自旋霍尔区之间的拓扑相变的调节.这表明紧束缚理论和密度泛函理论之间具有很好的一致性。因此,本研究揭示了这些材料的拓扑相变。我们的发现为推广有效哈密顿量铺平了道路,并可能立即清除自旋电子学领域基于第一性原理方法研究的一些计算方面。
2022-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Data Bias on Machine Learning for Crystal Compound Synthesizability Predictions
本文研究训练数据偏差对晶体化合物可合成性二分类模型的影响,通过混合来源与单一来源数据集对比,提出偏差检测及性能、泛化评估流程。
2024-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Detection of antiskyrmions by topological Hall effect in Heusler compounds
具有$\textit{D}$ ${}_{2d}$晶体对称性的Heusler化合物最近受到了广泛关注,这是由于在Mn ${}_{1.4}$ Pt ${}_{0.9}$ Pd ${}_{0.1}$ Sn的薄层中被称为反回旋(antiskyrmion)的涡旋状自旋织构的稳定化,如Nayak $\textit{et al.}$的工作中所报道的[Nature(London)548,561(2017)]。在这里,我们表明,散装锰${}_{1.4}$铂${}_{0.9}$钯${}_{0.1}$锡经历了自旋重取向转变从共线铁磁到非共线配置的Mn时刻低于135 K,这是伴随着出现的拓扑霍尔效应。我们通过改变Pd和Rh取代Mn ${}_{1.4}$ PtSn Heusler化合物的内禀磁性和自旋织构来调节其拓扑霍尔效应。本系统的一个独特之处是观察到零场拓扑霍尔电阻率与符号的变化,这表明强大的形成antiskyrmions。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci
A new class of topological insulators from I-III-IV half-Heusler compounds with strong band inversion strength
本文通过第一性原理计算,系统地研究了一类新的半Heusler族的能带拓扑,其组成为I(A)-III(A)-IV(A).结果清楚地表明,许多I-III-IV半Heusler化合物实际上是有希望的拓扑绝缘体候选者。这些新的拓扑绝缘体的特征在于不含重元素的天然强带反转强度(高达-2eV)。此外,我们发现,带反转强度和拓扑绝缘间隙可以通过应变工程定制,因此将以薄膜的形式外延生长,并在自旋电子学和其他应用中有用。
2013-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Influence of tetragonal distortion on the topological electronic structure of the half-Heusler compound LaPtBi from first principles
在密度泛函理论的框架下,采用全势线性缀加平面和局域自旋密度近似方法,研究了四方畸变半Heuselr化合物LaPtBi在C1b结构下的电子结构.计算结果表明,无论是面内压应变还是面内拉应变,都可以对能带结构和费米能级进行调谐。一个大的散装带隙为0.3 eV,可以通过在LaPtBi中施加压缩的板内应变与松弛体积的单元电池的假设诱导。研究结果对利用应变工程技术在半Heusler化合物中实现拓扑绝缘体具有指导意义。
2011-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Crystal growth with oxygen partial pressure of the $BaCuSi_2O_6$ and $Ba_{1-x}Sr_xCuSi_2O_6$ spin dimer compounds
$BaCuSi_2O_6$是一个准二维自旋二聚体系统,是研究强磁场中磁振子玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的模型材料。新的$Ba_{1-x}Sr_xCuSi_2O_6$混合体系(x < 0.3)和$BaCuSi_2O_6$(均采用提高氧分压的晶体生长方法生长)在室温下具有相同的四元结构($I4_1/acd$)。该混合体系没有表现出结构相变,因此四方晶系结构在低温下是稳定的。氧分压作为生长过程的控制参数。一个详细的了解的晶体结构取决于氧含量将使研究的自旋动力学的场致有序状态在这个模型的磁性化合物的高电流的兴趣,只有一种类型的二聚体层,这表明相同的距离之间的Cu原子,在结构中。
2017-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Frequency estimate for multicomponent crystalline compounds
在N-组分金属合金的晶体结构中,已知N>=4的例子比N=2或3的例子少得多,这显然与元素的可能组合的指数增长数量相矛盾。造成这种短缺的原因有两个。由于N分量合成空间位于d=N-1的d维单纯形内,因此高维中的消失体积减少了不同的N分量合成。此外,增加的表面积使得稳定结构更可能驻留在单形的表面(包含少于N个组件)上,而不是其内部。尽管它们的稀有性,我们建议,N=4-和5-组分合金的实际数量大大超过目前已知的数量。具体的估计是通过应用经验Miedema焓模型。
2016-11-17 cond-mat.mtrl-sci
The crystal structure, chemical bonding and magnetic properties of the intercalation compounds Cr$_x$ZrTe$_2$ ($x$ = 0-0.3)
在x=0-0.3的Cr浓度范围内合成了新的层间化合物Cr $_x$ ZrTe $_2$。对晶体结构和电子结构进行了深入的研究。结果发现,有竞争的分布中的Cr原子的八面体和四面体网站的范德华间隙,取决于Cr含量。Cr原子在x = 0.25时有序化,同时晶格对称性从三角P-3 m1降低到单斜F2/m。这种有序化通过Te原子稳定Cr原子的八面体配位。对实验数据的电子结构分析和DOS计算表明,Cr的3d态是自旋分裂的.
2021-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Highly Tunable Band Inversion in AB2X4 (A=Ge, Sn, Pb; B=As, Sb, Bi; X=Se, Te) Compounds
到目前为止,拓扑材料主要是通过在晶体学数据库中搜索现有的化合物来发现的,但是有潜在的具有所需特征的新拓扑材料尚未合成。理想的特征之一是由具有非常小的直接带隙的带反转导致的高可调谐性,其可以通过压力或应变的变化来调谐以诱导拓扑相变。用密度泛函理论计算了AB_2X_4系列七层化合物,其中A=(Ge,Sn,Pb),B=(As,Sb,Bi),X=(Se,Te).通过对这些系列化合物的DFT热力学稳定性的验证,我们预测了新的稳定的Se化合物,这些化合物在晶体学数据库中没有发现。其中,我们发现GeBi_2Se_4和GeSb_2Se_4在Z点处具有小的直接带隙,非常接近于强拓扑绝缘体,可以通过适当的压力来调谐,从而诱导带反转。重要的是,具有小的直接带隙的拓扑特征在动量和能量窗口中被很好地隔离,这为研究拓扑相变提供了高的可调谐性。
2022-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Single Dirac Cone Topological Surface State in Compounds TlBiTe2 and TlBiSe2 from a New Topological Insulator Family
对新近提出的三维拓扑绝缘体族TlBiTe $_2$和TlBiSe $_2$进行了角分辨光电子能谱(ARPES)研究。对于这两种材料,我们表明,电子能带结构与$ab$ $initio$计算广泛的协议,通过调查整个表面布里渊区(BZ),我们证明,有一个单一的狄拉克锥驻留在BZ的中心,表明其拓扑非平凡性。对于TlBiSe $_2$,观察到的狄拉克点位于体价带的顶部,使其成为大能隙($\geq$ 200 $meV$)拓扑绝缘体;而对于TlBiTe $_2$,我们发现在$M$点的体导带与$Γ$附近的体价带之间存在负间接能隙,使其在适当掺杂下成为半金属。有趣的是,我们观察到的TlBiTe $_2$的独特能带结构进一步表明TlBiTe $_2$可能是拓扑超导体的候选者。
2010-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure and magnetic properties of spin-$1/2$ frustrated two-leg ladder compounds (C$_4$H$_{14}$N$_2$)Cu$_2X_6$ ($X$= Cl and Br)
本文合成了新型铜卤化物双 legs 梯状化合物并解析其结构,通过磁化率测量与理论计算证实其可用阻挫双腿梯模型描述,并发现两者在高温下仍保持强量子纠缠。
2023-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Topological Insulators in Ternary Compounds with a Honeycomb Lattice
固体物理学中最令人兴奋的课题之一是单层石墨,它表现出各种非常规的新特性。它的电子结构的关键特征是线性色散带,在费米能量处交叉在一个点上。这种所谓的狄拉克锥与最近发现的拓扑绝缘体的表面态密切相关。三元化合物如LiAuSe和KHgSb的Au-Se和Hg-Sb层具有蜂窝结构,其带反转非常类似于HgTe,这是拓扑表面态存在的强先决条件。与在K和K'点处具有两个狄拉克锥的石墨烯相反,这些材料表现出仅由在Γ点处的单个狄拉克锥形成的表面态以及由体中的强自旋轨道耦合(SOC)打开的小的直接带隙。这些材料是中心对称的,因此,可以确定它们的波函数的奇偶性,从而确定它们的拓扑特征。令人惊讶的是,具有强SOC的化合物KHgSb是拓扑平凡的,而LiAuSe被发现是拓扑非平凡的绝缘体。
2010-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Single crystal synthesis and magnetic properties of a Shastry-Sutherland lattice compound BaNd2ZnS5
本文合成了 Shastry-Sutherland 晶格化合物 BaNd2ZnS5 单晶,通过多种测量手段表征其磁性,发现其在 2.9 K 反铁磁有序并表现出方向依赖的变磁转变,磁熵分析表明每个 Nd 离子具有双重基态。
2022-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure and low-energy Einstein mode in ErV$_2$Al$_{20}$ intermetallic cage compound
用自熔法生长了一种新的三元铝化物ErV $_2$ Al $_{20}$的单晶。通过粉末X射线衍射测量和Rietveld细化确定晶体结构,并通过电阻率、磁化率和比热测量研究物理性质。测量结果表明,ErV $_2$ Al $_{20}$在1.95 K以下是居里-外斯顺磁体,有效磁矩$μ_{eff}$ = 9.27(1)$μ_B$,居里-外斯温度$Θ_{CW}$ = -0.55(4)K。的热容测量显示了广泛的异常,在低温下,这是由于存在一个低能量的爱因斯坦模式的特征温度$Θ_E$ = 44 K,约两倍高的同构“爱因斯坦固体”VA 1 $_{10.1}$。
2016-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Ternary Tetradymite Compounds as Topological Insulators
通过理论研究发现三元碲铋矿Bi2Te2S、Bi2Te2Se和Bi2Se2Te是稳定的块状拓扑绝缘体,在V族和VI族pz轨道之间显示带反转。我们确定Bi2Se2Te作为一个很好的候选人,研究大量的狄拉克费米子,与(111)解理面衍生的狄拉克点(DP)隔离在体带隙中的费米能量Ef像Bi2Se3,但与自旋纹理层化学变化。相比之下,Bi2Te2S和Bi2Te2Se(111)的行为类似于Bi2Te3,DP低于Ef,埋在体带中。Bi2Te2S提供器件所需的大的体电阻率。
2011-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Composition/structure directed search for new chalcogenide compounds
Tel Aviv University(特拉维夫大学);NRCN(以色列核子研究中心);Duke University(杜克大学)
通过邻近原子结构类型适应,高效发现新型硫化物和硒化物化合物,预测十个新化合物并验证近邻搜索的高效性。
2025-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Metastability relationship between two- and three-dimensional crystal structures: A case study of the Cu-based compounds
一些三维(3D)晶体结构通过堆叠二维(2D)层来构造。目前还不清楚这种几何概念是否与有序化合物的稳定性有关,以及这是否可以用于计算材料设计。在这里,使用第一性原理计算,我们调查的动态稳定性的铜基化合物Cu $X$(金属元素$X$)在B $_h$和L1 $_1$结构构造的屈曲蜂窝(BHC)结构和B2和L1 $_0$结构构造的屈曲方形(BSQ)结构。我们证明了(i)如果BHC结构中的Cu $X$是动态稳定的,则B $_h$和L1 $_1$结构中的Cu $X$也是稳定的。尽管BSQ和3D结构(B2和L1 $_0$)之间的亚稳性相互关系尚不清楚,但我们发现(ii)如果B2(L1 $_0$)结构中的Cu $X$动态稳定,则L1 $_0$(B2)中的亚稳性是不稳定的,类似于元素金属中bcc和fcc结构之间的亚稳性关系。研究了Cu $X$沿四方和三方轨道的总能量曲线。
2021-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Topological Hall Effect with Real and Momentum Space Berry Curvature in the Antiskrymion Hosting Heusler Compound Mn$_{1.4}$PtSn
拓扑霍尔效应(THE)是拓扑非平凡磁自旋织构的关键特征之一,其中电子感受到施加电流的附加横向电压。与反常的霍尔效应相比,THE的幅度通常较小。在这里,我们发现了一个大的THE为0.9 $μΩ$厘米,这是在单晶反kyrmion托管赫斯勒化合物Mn $_{1.4}$ PtSn,一个非中心对称的四元化合物的异常霍尔效应相同的顺序。THE是高度各向异性的,并且在自旋结构为非共面的整个温度范围内(<170 K)都存在。在170 K的自旋重取向转变温度以上,THE为零,其中磁化将具有共线和铁磁对准。大的THE值需要动量空间Berry曲率以及实空间Berry曲率的显著贡献,这是以前从未观察到的。
2019-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Crystal Structure of Silver Pentazolates AgN5 and AgN6
五唑银是一种高能量密度的含环N5-阴离子的化合物。然而,由于对辐射的高灵敏度,其晶体结构尚未确定。在这项工作中,银氮晶体化合物在环境条件和高压,高达100 GPa,预测和其特征在于执行第一性原理进化晶体结构搜索与可变化学计量。结果表明,在42 ~ 80 GPa压力范围内,新发现的AgN 5和AgN 6是唯一的银氮化合物。与AgN 5相反,五唑基AgN 6化合物除了环-N5-之外还含有N2双原子分子。这些AgN 5和AgN 6晶体在环境条件下是亚稳态的,正形成能量分别为54.95 kJ/mol和46.24 kJ/mol。环-N5-银五唑配合物稳定性的根本原因是通过从银原子到氮环的电荷转移实现的增强的芳香性。为了帮助这些材料的实验鉴定,计算的拉曼光谱报告在环境压力下:N5-AgN 5的振动模式的频率是在实验中测得的那些很好的协议。
2021-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Lattice distortion in TmCo$_2$: a poly- and single- crystal study
在RCo $_2$系列化合物中,可以观察到与临界温度附近的磁有序开始相关的结构畸变。较少研究的RCo $_2$化合物之一是TmCo $_2$,这可能是由于其居里温度低。例外的是,这种化合物,由于其位置在亚铁磁系列的末尾,显示差异的Co子晶格的顺序,因为弱外斯分子场。本文主要研究了TmCo $_2$在$T_{C}\sim3.6$ ~K的临界温度附近的结构畸变和磁有序化。在我们的实验中使用了TmCo $_2$的多晶和单晶。对于这两种样品,我们观察到了从立方Fd $\bar{3}$ m到R $\bar{3}$ m空间群沿[111]方向的相同类型的菱面体畸变。在此化合物中观察到的磁性和结构性质之间的关系进行了讨论。
2020-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic physical properties of PrRhAl$_4$Si$_2$ single crystal a non-magnetic singlet ground state compound
我们已经生长出PrRhAl $_4$ Si $_2$的单晶,其以四方晶体结构结晶。从低温物理性质的测量,如,磁化率,磁化强度,热容和电阻率,我们发现,该化合物不显示任何磁有序低至70 mK。通过对样品磁化率和比热测量的晶场计算表明,PrRhAl $_4$ Si $_2$中Pr原子的9重简并$(2J+1)$能级在123 K处分裂为7个能级,其中有一个单重态基态和一个分离良好的激发二重态,总能级分裂能为320 K.
2015-08-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Crystallographic and magnetic structures of the VI$_3$ and LiVI$_3$ van der Waals compounds
二维(2D)层状磁性材料由于其与自旋动力学相关的显著特性而引起了下一代电子器件的极大兴趣。最近发现的层状VI $_3$铁磁相属于这个家族,尽管对其性质的充分理解受到不明确的晶体结构的限制。这不再是真的。在这里,我们调查的VI $_3$晶体结构冷却时,使用同步辐射X射线和中子粉末衍射,并提供两个结构转变发生在76 K和32 K的结构模型。此外,我们证实了磁性测量,VI $_3$成为铁磁性在50 K和讨论的困难,解决其完整的磁结构的中子。我们同样确定了我们最近报道的LiVI $_3$相的磁性,它在电子和晶体结构方面与众所周知的CrI $_3$铁磁相相似,并令我们惊讶地发现了反铁磁行为,Néel温度为12 K。这一发现为更好地理解这些低维化合物的磁性提供了额外的线索。最后,通过化学/电化学方法制备新型Li基2D磁性材料的容易性为设计具有奇异特性的材料提供了广阔的机会。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Transforming common III-V and II-VI semiconductor compounds into topological heterostructures: The case of CdTe/InSb superlattices
目前已知的拓扑绝缘体(TI)限于掺入重元素的窄隙化合物,因此严重限制了可用于这种应用的材料池。我们通过第一性原理计算表明,如何由常见的半导体构建块制成的异价超晶格可以将其非TI组件转化为拓扑纳米结构,如III-V/II-VI超晶格InSb/CdTe。在没有界面原子交换的情况下,这种界面的异价性质建立了一个自然的内部电场,该电场与量子限制一起导致带反转,将这些半导体转化为拓扑相,同时也形成了巨大的Rashba自旋分裂。我们揭示了界面稳定性和拓扑转变之间的关系,找到了一个机会窗口,这两个条件都可以优化。当InSb层的临界厚度达到~ 1.5 nm时,[111]和[100]超晶格的相对能量都比原子交换界面高5-14 meV/A2,激发能隙高达~150 meV,从而在半导体超晶格中产生室温量子自旋霍尔效应。从这项研究中获得的理解可以通过创建下一代超结构功能材料来显着拓宽当前单个化合物的功能,而这些功能非常有限。
2016-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Crystal Growth of the Quasi-2D Quarternary Compound AgCrP$_2$S$_6$ by Chemical Vapor Transport
本文报道了四元化合物AgCrP $_2$ S $_6$的化学气相传输法晶体生长的优化条件。通过能量色散X射线光谱和粉末X射线衍射对所得晶体进行了组成和结构表征。AgCrP $_2$ S $_6$在结构上与$M_2$ P $_2$ S $_6$家族密切相关,该家族包含作为2D磁体正在研究的几种化合物。生长的晶体表现出板状,层状形态以及六边形的惯习。AgCrP $_2$ S $_6$在空间群$P2/a$(No.13)中以单斜对称性结晶。大的高质量的单晶体的成功生长铺平了道路,在未来的低维磁性及其各向异性的进一步调查,并可能进一步允许通过剥离制造少层(甚至单层)样品。
2021-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Synthesis and structure of carbon doped H3S compounds at high pressure
最近报道的C-S-H化合物在267 GPa下的推定接近室温的超导性的理解需要可重复的合成方案以及其结构和组成的知识。我们在高压下由元素C和甲烷CH 4、硫S和分子氢H2合成了具有各种碳组成的C-S-H化合物。在这里,我们专注于使用甲烷合成的化合物,因为这些化合物可以通过结合单晶X射线衍射(XRD)和拉曼光谱直接确定其结构和组成。我们应用两阶段合成((CH_4)_x(H_2S)_(1-x))_2 H_2化合物,首先使硫和混合甲烷-氢流体反应并在0.5- 3GPa下形成CH_4掺杂的H_2S晶体,然后通过生长所需富氢化合物的单晶。应用于这种材料的拉曼光谱显示存在的CH 4分子纳入晶格,并允许确定CH 4含量,而单晶X射线衍射结果表明,甲烷分子取代H2S分子。这些化合物的结构行为是非常相似的,以前研究的甲烷自由化合物,证明过渡从Al 2Cu型I4/mcm结构的调制结构在20-30 GPa,并返回到相同的基本结构,在一个扩展的修改大大修改拉曼光谱。后一个相在132-159 GPa时表现出变形为Pnma结构,然后在更高压力下转变为常见的Im-3 m H3 S相,然而,在220 GPa附近没有检测到结构异常,其中Tc急剧上升。
2021-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Saddle-like topological surface states on the TT'X family of compounds (T, T' = Transition metal, X= Si, Ge)
拓扑线半金属是一类奇异的导体,在其体电子光谱中具有受保护的导电线,在表面具有非平凡的鼓面态。基于第一性原理计算和有效的模型分析,我们在不存在自旋轨道耦合(SOC)的情况下,确定了TT 'X族化合物(T,T' =过渡金属,X= Si,Ge)中拓扑线半金属态的存在.以ZrPtGe为例,我们证明了这种材料在$k_y=0$平面上只有一条节线,它受到$M_y$镜面对称性的保护.表面电子结构的计算进一步揭示了存在一个鼓面表面态嵌套在(010)表面上的节线投影与鞍状的能量色散。当包含SOC时,节线间隙消失,并且系统过渡到具有$Z_2=(1;000)$的强拓扑绝缘体状态。拓扑表面态通过共享其在体能隙内的鞍状能量色散而从鼓面表面态演化。这些特征明显不同于目前已知的拓扑绝缘体,如Bi $_2$ Se $_3$与Dirac锥类能量色散的拓扑表面状态。
2017-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Co-existence of Topological Non-trivial and Spin Gapless Semiconducting Behavior in MnPO$_4$: A Composite Quantum Compound
复合量子化合物(CQC)是量子材料的经典例子,它在物理学中具有一种以上明显不同的量子现象。磁性、拓扑超导性、Rashba物理等是在几种功能材料中普遍观察到的少数这样的量子现象,并且可以在CQC中共存。在这封信中,我们使用{ \it ab-initio}计算预测两个不相容的现象,即拓扑非平凡Weyl半金属和自旋无隙半导体(SGS)行为,在一个单晶系统中的共存。SGS属于一类特殊的自旋电子学材料,其表现出独特的能带结构,该能带结构涉及一个自旋通道的半导体态和另一个自旋通道的无隙态。我们报告了这样的SGS行为与MnPO $_4$的拓扑非平凡的多Weyl费米子。有趣的是,这些外尔节点位于非常接近费米能级的最小平凡带密度。在布里渊区的Y点周围的节点环起源于一个鼓面状的表面状态被观察到。一个大的数值的模拟异常霍尔电导率(1265 $Ω^{-1} cm^{-1}$)间接反映了该化合物的拓扑非平凡的行为。这种共存的量子现象在凝聚态系统中并不常见,因此它为探索和实现更新的功能材料开辟了沃土。
2021-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Crystal and magnetic structures of $R_2$Ni$_2$In compounds ($R$ = Tb and Ho)
用粉末中子衍射研究了$R_2$ Ni $_2$ In($R$ = Tb和Ho)的低温晶体和磁性结构。该化合物以Mn $_2$ AlB $_2$型的正交晶体结构结晶。在低温下,磁矩仅局限于稀土原子上,形成反铁磁结构。Tb磁矩等于8.65(6)$μ_B$并平行于$c$轴,形成由传播矢量$\boldsymbol{k} = [\frac{1}{2}, \frac{1}{2}, \frac{1}{2}]$描述的共线磁结构。这种磁性结构在Néel温度等于40 K时是稳定的。对于Ho $_2$ Ni $_2$在一个复杂的,温度依赖的磁性结构被检测到。在3.5-8.6 K的温度范围内,观察到由传播矢量$\boldsymbol{k}_1 = [0.76, 0, 0.52]$描述的无公度磁结构,而在2.2-3.1 K的温度区间内,磁序由两个传播矢量描述,即$\boldsymbol{k}_2 = [\frac{5}{6}, 0.16, \frac{1}{2}]$和它的三次谐波$3\boldsymbol{k}_2 = [\frac{5}{2}, 0.48, \frac{3}{2}]$。低于2 K,在较高的温度下检测到的所有磁结构的共存观察。对于所有的磁相,Ho磁矩平行于$c$轴。低温热容数据证实了在3 K附近的一级相变。
2022-07-15 cond-mat.mtrl-sci
An isolated Dirac cone on the surface of ternary tetradymite-like topological insulators
我们已经将对拓扑绝缘体的研究扩展到三元类碲铋矿化合物M2 X2 Y(M = Bi或Sb; X和Y = S、Se或Te),它们是众所周知的二元化合物Bi 2Se 3和Bi 2 Te 3的变体。我们的第一性原理计算表明,五个现有的化合物是强拓扑绝缘体的表面上的一个狄拉克锥。特别是,化学计量的Bi 2Se 2S,Sb 2 Te 2Se和Sb 2 Te 2S被预测在它们的自然解理表面上具有孤立的狄拉克锥。这一发现为拓扑输运机制的实现铺平了道路。
2012-05-15 cond-mat.mtrl-sci