面心立方 LiMgBi 中拓扑相变的第一性原理研究

拓扑绝缘体（TI）在表面态上表现出鲁棒的自旋锁定无耗散费米子输运。在当前研究中，我们使用第一性原理计算来研究 Half-Heusler（HH）化合物 LiMgBi 中由体积膨胀压力（VEP）驱动的拓扑相变（TPT），该压力归因于本征空隙、热扰动和/或称为空腔核的现象的存在。我们发现，动态稳定的面心立方（FCC）结构 LiMgBi（属于 F$\overline{4}$3m[216] 空间群）在超过 4.0% 的临界 VEP 时发生 TPT。从 0.0% 到 8.0% 连续施加 VEP 导致从带绝缘体到狄拉克半金属性质的相变。定性地，狄拉克锥的形成以及布里渊区（BZ）高对称点 $\mathbf{\Gamma}$ 处的能带反转通过电子能带结构（EBS）和投影局域态密度（LDOS）进行分析。该 TPT 进一步由 $\mathbb{Z}_2$ 不变量刻画，沿 (0001) 表面的（$\nu_0$, $\nu_1$ $\nu_2$ $\nu_3$）$\equiv$（1, 0 0 0）定量表明 HH LiMgBi 是强拓扑绝缘体。因此我们提出，以压电、热电和半导体应用而闻名的 HH LiMgBi 是一种强拓扑绝缘体，在电子学、自旋电子学和量子计算领域具有潜在的多用途应用。