kagome金属ScV$_6$Sn$_6$中丰富的晶格不稳定性

kagome材料是研究电荷序与自旋序的新兴平台。本工作中，我们通过第一性原理计算揭示了$\mathbb{Z}_2$ kagome金属ScV$_6$Sn$_6$中丰富的晶格不稳定性。除验证近期实验观测到的$\sqrt3 \times \sqrt3 \times 3$电荷密度波(CDW)序外，我们进一步确定了三种可能的CDW结构，即具有$P6/mmm$对称性的$\sqrt3 \times \sqrt3 \times 2$ CDW、具有$Immm$对称性的$2 \times 2 \times 2$ CDW，以及具有$P6/mmm$对称性的$2 \times 2 \times 2$ CDW。前两者比$\sqrt3 \times \sqrt3 \times 3$相在能量上更有利，而第三种能量相当。这些CDW畸变主要涉及Sc和Sn原子的面外运动，而构成kagome网的V原子几乎不变。我们将该晶格不稳定性归因于Sc原子半径较小。相比之下，在其同系化合物$R$V$_6$Sn$_6$($R$为Y或稀土元素)中，由于$R$具有较大半径，此类不稳定性消失。我们的工作表明ScV$_6$Sn$_6$在不同实验条件下可能呈现多样的CDW相，并为探索kagome材料中丰富的电荷序提供了见解。