填充数强制的受阻原子绝缘体

拓扑能带理论已在顺磁与磁性晶体材料中对拓扑能带结构的高通量搜索取得巨大成功。然而，显著比例的材料在费米能级处为拓扑平凡绝缘体。本文中我们表明，引人注目的是，对于拓扑平凡绝缘体的一个子集，仅知其电子数与原子的Wyckoff位置即可将它们分为两组：受阻原子绝缘体（OAI）与原子绝缘体（AI）。有趣的一组OAI具有不局域于原子上的电荷中心。利用拓扑量子化学理论，本工作首先推导了1651个Shubnikov空间群中拓扑平凡绝缘体成为填充数强制受阻原子绝缘体（feOAI）的充要条件。引人注目的是，填充数强制判据可在不知能带表示的情况下识别受阻原子能带。因此，填充数强制判据无需第一性原理计算，尽管获取能隙需要此类计算。借助拓扑量子化学网站，我们进行了feOAI的高通量搜索，发现957个ICSD条目（638种独特材料）为顺磁feOAI，其中738（475）种具有间接带隙。若干材料示例展示了feOAI的金属性受阻表面态。