高压合成同构 CeCN$_5$ 与 TbCN$_5$ 的电子结构与氧化态
材料科学
2026-04-28 v2 强关联电子
摘要
理解含稀土元素材料中 4 电子的行为是凝聚态物理学中的基本问题之一。在本工作中，我们利用密度泛函理论（DFT）计算研究了最近在极端压力下合成的同构 CeCN 和 TbCN 的电子性质。我们在静态 DFT+U 框架内纳入了局域 4 态之间的在位库仑排斥；DFT+U 的结果通过与准原子（Hubbard-I）近似下的 DFT+动态平均场理论（DMFT）计算进行交叉验证。尽管 CeCN 和 TbCN 是同构化合物，Ce 和 Tb 表现出不同的氧化态，分别为 4+ 和 3+。这导致了截然不同的电子性质：前者化合物为绝缘体，而后者为金属。由 Ce 贡献给聚合 C-N 网络的额外电子分布在整个网络中。这导致 CeCN 相比 TbCN 的键长发生改变。尽管如此，聚合 C-N 网络能够在同构镧系碳氮（LnCN）化合物中容纳不同的氧化态。我们的结果强调，高压下的 LnCN 化合物为探测 4 电子行为与结构复杂性之间的相互作用提供了一个独特的平台。
引用
@article{arxiv.2604.19629,
title = {Electronic structure and oxidation states in high-pressure synthesized isostructural CeCN$_5$ and TbCN$_5$},
author = {Amanda Ehn and Florian Trybel and Talha Bin Masood and Leonid V. Pourovskii and Igor A. Abrikosov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.19629},
year = {2026}
}