第一性原理计算对 Eu 基化合物拓扑区域的高估
强关联电子
2023-08-24 v2
摘要
在局域密度近似及其相关方法下的密度泛函理论对基本带隙值的低估，是第一性原理电子结构计算中众所周知的挑战。受近期光学实验 [D. Santos-Cottin 等, arXiv:2301.08014] 的启发，我们重新审视了早前针对 EuCd2As2 获得的第一性原理结果，并采用杂化泛函方法将计算研究扩展到整个 EuCd2X2 (X = P, As, Sb, Bi) 体系、EuIn2X2 (X = P, As, Sb) 体系以及非磁性 AEIn2As2 (AE= Ca, Sr, Ba) 体系。我们发现，我们的方法给出的 EuCd2As2 能隙大小与实验值一致。实际上，我们的结果表明 EuSn2As2、BaIn2As2、EuCd2Bi2 和 EuCd2SbBi 是稳健的拓扑绝缘体，而所有其他化合物均为拓扑平庸半导体。拓扑平庸的 EuCd2P2、EuCd2As2 和 EuCd2Sb2 的带隙分别在 1.38–1.48 eV、0.72–0.79 eV 和 0.46–0.49 eV 范围内。拓扑平庸的 Eu 基体系是反铁磁性半导体，由于能带态与 Eu 离子 4f 壳层上局域自旋的交换耦合，其在磁场中能隙发生强红移。此外，EuIn2X2 (X = P, As) 化合物表现出交变磁性交换诱导的能带自旋分裂，在源于 5d-Eu 轨道的态中尤为显著。
引用
@article{arxiv.2305.10804,
title = {Ab-initio overestimation of the topological region in Eu-based compounds},
author = {Giuseppe Cuono and Raghottam M. Sattigeri and Carmine Autieri and Tomasz Dietl},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.10804},
year = {2023}
}
备注
16 pages, 18 figures, 1 table