卤化物缩减电子化合物的第一性原理设计：磁性与拓扑相
材料科学
2021-04-28 v2 强关联电子
摘要
我们提出一种由常规材料衍生潜在电子化合物的设计方案。从稀土基三元卤化物出发，我们排除卤素并进行全局结构优化，以获得热力学稳定或亚稳相，但具有束缚于间隙空穴内的过剩电子。随后，通过磁性镧系元素的化学替代诱导出自旋极化的间隙态。为展示我们方法的能力，我们以 11 种三元卤化物进行测试，成功预测了 30 种受 3 种不同化学计量类别约束的非磁性电子化合物的稳定与亚稳相，并进而通过用 Gd 进行化学替代得到 28 种磁性电子化合物。这 58 种设计电子化合物中有 56 种为首次发现。单斜 C ( La, Gd) 与正交 Ge ( Y, Gd) 两个电子化合物体系被深入研究以例证所预测的晶体集合。有趣的是，两个体系在无自旋轨道耦合时均为拓扑节点线电子化合物 (TNLE)，并在 Gd 时呈现自旋极化间隙态。我们的工作建立了一种功能电子化合物设计的新型计算方法，并凸显了电子化合物中嵌入的磁性与拓扑相。
引用
@article{arxiv.2011.01595,
title = {First-Principles Design of Halide-Reduced Electrides: Magnetism and Topological Phases},
author = {Tonghua Yu and Motoaki Hirayama and José A. Flores-Livas and Marie-Therese Huebsch and Takuya Nomoto and Ryotaro Arita},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.01595},
year = {2021}
}
备注
13 pages, 10 figures