EuMn$_2$Bi$_2$中涌现的拓扑态：第一性原理预测

Amarjyoti Choudhury; T. Maitra

EuMn$_2$Bi$_2$中涌现的拓扑态：第一性原理预测

材料科学 2024-02-05 v1 介观与纳米尺度物理

作者: Amarjyoti Choudhury , T. Maitra

摘要

具有磁序驱动拓扑相的新材料因其巨大的应用潜力而备受追捧。在这项工作中，我们通过第一性原理密度泛函理论计算，提出了一种新化合物EuMn $_2$ Bi $_2$ ，它在能量上彼此接近的不同磁态中承载了新颖的拓扑相，如狄拉克/外尔半金属和拓扑绝缘体。我们从同构化合物EuMn $_2$ As $_2$ 开始，该化合物的磁结构已通过实验研究。通过我们的计算，我们能够解释该体系中实验观察到的两个磁相变的性质，并确定了正确的磁基态。我们的电子结构计算揭示了基态的绝缘性质，这与实验一致。通过用Bi替换EuMn $_2$ As $_2$ 中的所有As并优化新结构，我们得到了新化合物EuMn $_2$ Bi $_2$ 。我们的声子计算表明该化合物是动力学稳定的，支持其未来的实验制备。通过比较各种可能磁结构的总能量，我们确定了基态。尽管磁基态被发现是具有微小带隙的绝缘体，其带隙比EuMn $_2$ As $_2$ 中的小一个数量级，但存在能量上非常接近基态的其他磁态，这些磁态显示出显著的非平庸能带拓扑，例如费米能级附近的狄拉克/外尔点以及拓扑绝缘体态。这些磁序驱动拓扑相的能量接近性使得它们可以通过外部手段进行调控，这表明所提出的新材料EuMn $_2$ Bi $_2$ 将是一种非常多功能的磁性拓扑材料。

关键词

拓扑态 EuMn$_2$Bi$_2$ 第一性原理计算密度泛函理论狄拉克半金属外尔半金属拓扑绝缘体磁序

引用

@article{arxiv.2402.01328,
  title  = {Emerging topological states in EuMn$_2$Bi$_2$: A first principles prediction},
  author = {Amarjyoti Choudhury and T. Maitra},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2402.01328},
  year   = {2024}
}

备注

9 pages, 10 figures

EuMn$_2$Bi$_2$中涌现的拓扑态：第一性原理预测

摘要

关键词

引用

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