利用对称性指标高效发现拓扑材料
介观与纳米尺度物理
2019-05-14 v1 材料科学
摘要
尽管空间对称性的丰富性导致了电子拓扑晶体(TC)相可能性的快速扩展，但由于在实际计算中确定能带拓扑的实用困难，其物理实现一直进展缓慢。在此，我们将最近建立的能带拓扑对称性指标理论整合到第一性原理能带结构计算中，并在先前合成的晶体数据库上进行了测试。我们发现该组合算法能高效发掘拓扑材料并预测受保护表面态等拓扑性质。仅将算法应用于230个空间群中的8个，我们就已发现众多展现多种拓扑现象的材料候选者，且这些现象在一次扫描中同时被捕获。该列表包括此前无材料实现的近期提出的TC绝缘体类，以及其他拓扑相，包括：(i) 螺旋轴保护的3D TC绝缘体β-MoTe2，其表面除一维螺旋“铰链”态外均有能隙；(ii) 旋转保护的TC绝缘体BiBr，具有共存的表面狄拉克锥与铰链态；(iii) 无法用成熟的宇称判据探测的非中心对称Z2拓扑绝缘体AgXO (X=Na,K,Rb)；(iv) 狄拉克半金属MgBi2O6；(v) 狄拉克 nodal-line 半金属AgF2；以及 (vi) 费米能附近具有三重简并能带交叉的金属AuLiMgSn。我们的工作展示了近期关于能带结构基础的理论洞见如何助力发现新拓扑材料的实用目标。
引用
@article{arxiv.1805.07314,
title = {Efficient Topological Materials Discovery Using Symmetry Indicators},
author = {Feng Tang and Hoi Chun Po and Ashvin Vishwanath and Xiangang Wan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.07314},
year = {2019}
}