半金属闪锌矿型结构能否通过外延稳定？

对具有与传统半导体衬底相同闪锌矿型晶体结构的自旋注入器的需求，引发了对可能的亚稳态“半金属”闪锌矿铁磁体的理论预测的极大兴趣，这些铁磁体通常在其他结构类型（例如NiAs）中更稳定。过去的此类预测基于各自块体晶体形式（闪锌矿和NiAs）的总能差$\Delta_{\rm bulk}$。我们在此表明，合适的判据是比较外延总能差$\Delta_{\rm epi}(a_s)$。这表明，即使$\Delta_{\rm bulk}$很小，对于MnAs、CrSb、CrAs、CrTe，在所有衬底晶格常数$a_s$下均有$\Delta_{\rm epi}(a_s) > 0$，因此闪锌矿相未被稳定。对于CrS，我们发现$\Delta_{\rm epi}(a_s) < 0$，但该系统是反铁磁的，因此不是半金属。最后，预测闪锌矿CrSe在$a_s > 6.2$ \AA\ 时外延稳定且具有半金属性。