面向 Rashba 或拓扑体系的原子分辨率合金理论
材料科学
2019-04-30 v2 计算物理
摘要
取代无序合金的研究兴趣近来因聚焦于合金中对称敏感的性质（如拓扑绝缘与 Rashba 效应）而重新兴起。取代随机合金呈现出局域环境的分布，形成多态网络。虽然宏观平均（单形态）结构可能具有组成化合物的原始高对称性，许多可观测物理性质对局域对称敏感，因此是 而非 =。多态 与单形态 之间的根本差异导致了常常发散的结果，并缺失了辨别对称相关物理所需的原子尺度分辨率。捕捉多态特性的自然方法是超胞模型，但其受能带折叠（“意面能带”）困难之扰，使得拓扑与 Rashba 物理中所需且在实验中观测到的 E 对 k 色散实际上无法获取。一种保留多态本质但恢复 E 对 k 关系的方案是展开超胞能带。这给出合金有效能带结构（EBS），提供了由 E 和 k 依赖的谱权重构成的三维谱密度图像，包含相干与非相干特征，均由众多局域环境的多态分布自然产生。我们以 CdTe-HgTe、PbSe-SnSe 和 PbS-PbTe 合金为例说明该 EBS 方法。我们发现了对于拓扑相变和 Rashba 分裂至关重要但在传统单形态方法中完全缺失的性质，包括（1）共存的、波矢与能量依赖的相干能带分裂与非相干能带展宽，（2）沿不同 k 空间方向的相干-非相干转变，以及（3）兼具相干与非相干特征的类 Rashba 能带分裂。
引用
@article{arxiv.1901.01289,
title = {Alloy theory with atomic resolution for Rashba or topological systems},
author = {Zhi Wang and Jun-Wei Luo and Alex Zunger},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.01289},
year = {2019}
}
备注
17 pages, 8 figures, 1 table