Bi(111) 的第一性原理晶格动力学与电子 - 声子耦合
材料科学
2015-06-22 v1
摘要
我们在密度泛函微扰理论框架内，对 Bi(111) 表面的结构、电子、晶格动力学及电子 - 声子耦合性质进行了全面的第一性原理研究。一致地考虑了自旋轨道耦合引起的相对论修正。由于计算是在周期性平板几何结构中进行的，因此特别关注了关于平板厚度的收敛性。虽然 Bi(111) 薄膜的电子结构随厚度显著变化，但我们发现 Bi(111) 的晶格动力学相当稳健，且对于薄至 6 个双层的平板似乎已收敛。原子间耦合的变化主要局限于前两个双层，导致出现频率高于光学体谱的超体模，以及第一双层原子在较低频率处的态密度增强。与空穴费米面外部相关的表面能带电子态表现出约 0.45 的中等电子 - 声子耦合，该值大于体相 Bi 的耦合常数。位于空穴面内部以及形成靠近区中心电子袋的态，由于向 Gamma_bar 附近的体投影态跃迁，显示出显著增强的耦合。对于这些情况，依赖于态的 Eliashberg 函数在低能处表现出明显的峰值，且在形状上与德拜谱显著偏离，表明基于此简单模型从测量的电子自能中提取耦合强度可能会失败。
引用
@article{arxiv.1409.3054,
title = {Ab initio lattice dynamics and electron-phonon coupling of Bi(111)},
author = {M. Alcántara Ortigoza and I. Yu. Sklyadneva and R. Heid and E. V. Chulkov and T. S. Rahman and K. -P. Bohnen and P. M. Echenique},
journal= {arXiv preprint arXiv:1409.3054},
year = {2015}
}
备注
30 pages, 11 figures