掺杂磁性杂质对拓扑 Dirac 半导体的电子结构影响：Mn 掺杂 Cd$_3$As$_2$ 的计算研究
材料科学
2025-09-18 v1 介观与纳米尺度物理
量子物理
摘要
将 Dirac 拓扑半导体（TSM）通过掺杂磁性杂质转化为 Weyl TSM 是 TSM 应用的核心前景。磁性杂质的 polarized 能级产生局部结构清晰的磁场。磁性杂质以何种方式类似于外部磁场作用，以及此类磁场对 Dirac TSM 电子结构的影响是本文的研究对象。我们对 CdAs 基体中掺杂 Mn 杂质进行电子结构计算，涵盖稀疏合金范围。采用准粒子 （QS）ab initio 电子结构计算方法，结合 模型哈密顿量计算。如预期，观察到 Dirac 点被分裂为 Weyl 点对。我们还表明，Mn 掺杂 CdAs 的电子结构可由对原生 CdAs施加适当外部磁场的电子结构所模拟。此外，还研究了 CdAs 在不同磁场取向下的导电性质。我们的结果为基于带结构调谐的独特器件功能开发提供了机遇，这些功能在传统磁性 Weyl TSM 中难以实现。
引用
@article{arxiv.2505.06662,
title = {Doping Topological Dirac Semimetal with magnetic impurities: electronic structure of Mn-doped Cd$_3$As$_2$},
author = {H. Ness and I. Leahy and A. Rice and D. Pashov and K. Alberi and M. van Schilfgaarde},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.06662},
year = {2025}
}