CuS$_2$ 中电荷密度波不稳定性的理论研究
介观与纳米尺度物理
2020-10-07 v1 材料科学
应用物理
计算物理
摘要
自近 50 年前首次实验合成过渡金属二硫化物 CuS 以来，其中是否存在电荷密度波 (CDW) 一直未能确定。尽管关于其低温结构的实验文献相互矛盾，但尚无关于该材料声子性质与晶格稳定性的理论研究。通过研究不同电子温度下 CuS 的第一性原理电子结构与声子性质，我们识别出对温度敏感的软声子模，其揭示了约 100K 处此前未报道的 Kohn 异常。电子温度的变化显示出两个 distinct 相的存在，低温下以与 S 二聚体运动相关的 周期电荷调制为特征。对费米面的考察给出了一个潜在的费米面嵌套矢量，该矢量与 Kohn 异常的位置及展开能带结构中观测到的能带分裂有关。这些结果相结合表明 CuS 中极可能存在 CDW 序。对单层形式 CuS 的进一步研究未发现 CDW 相的证据，因为所识别的体相周期畸变无法在二维中实现。这一行为使该材料区别于其他展现电荷密度波相直至二维极限的过渡金属二硫化物材料。由于 TMDC 材料中的 CDW 被认为与超导竞争，单层 CuS 中 CDW 的缺失暗示其相对其他过渡金属二硫化物可能具有增强的超导性。总体而言，我们的工作将 CuS 确定为研究超导、CDW 序与维度性之间相互作用的此前未被认识到的候选材料。
引用
@article{arxiv.1903.09142,
title = {A Theoretical Investigation of Charge Density Wave Instability in CuS$_2$},
author = {Yuxin Yin and Jennifer Coulter and Christopher J. Ciccarino and Prineha Narang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.09142},
year = {2020}
}
备注
6 pages, 4 figures