Cobalt 单锗化物 CoGe 相在压力下的电子与动力学性质

我们报道了六种不同 CoGe 相的电子与动力学性质随压力的变化：正交晶系 Cmmm、六方晶系 P6/mmm 和 P$\bar{6}$2m、单斜晶系 C2/m、立方晶系 P2$_{1}$3 以及正交晶系 Pnma。利用第一性原理 DFT 计算和直接力常数方法，我们研究了这些相在外部压力下的动力学稳定性。我们显示，正交晶系 Cmmm 和六方晶系 P6/mmm 结构在较大的压力范围内是不稳定的，两种情况下都出现最显著的虚 phonon 软化模式，导致六方晶系 P$\bar{6}$2m 结构在室温和低（低于约 3 GPa）外部压力下具有所有研究相中最低基态能。此时，立方晶系 P2$_{1}$3 相能量最高，但与单斜晶系 C2/m 和正交晶系 Pnma 共存且都动态稳定，这三种结构可能作为亚稳定相共存。超过约 3 GPa 后，立方晶系 P2$_{1}$3 相成为最具能量优势的相。我们拟合 Birch-Murnaghan 状态方程，推导出所有提及相的体模，表明 CoGe 对压缩具有较高的抗压能力。这一结论得到能带计算的确认。此外，我们指出，六方晶系 P$\bar{6}$2m 相的电子能带显示出类似六角形结构的特征，而在立方晶系 P2$_{1}$3 相的能带中，可以找到自旋-1 和双 Weyl 费米子。在两种情况下，外部压力都会诱导 Lifshitz 相变，涉及费米面拓扑的修改。