AV$_3$Sb$_5$ 体系中磁性与电荷不稳定性的第一性原理理论

具有层状 kagome 晶格结构的钒基材料 AV$_3$Sb$_5$（A=K, Rb, Cs）因拓扑非平庸能带结构、电荷密度波态、巨反常霍尔效应以及低温下反常超导相的发现而近期备受关注。本文基于第一性原理计算，从理论上研究此类材料的磁性与电荷不稳定性。我们发展了一种在子晶格-轨道-自旋空间中计算广义磁化率张量的方法，其中库仑相互作用效应由广义随机相位近似（RPA）处理。RPA 磁化率计算表明在 $\Gamma$ 点存在三种主导的铁磁不稳定性模式，其进一步由包含在位和位间库仑相互作用的无限制自洽 Hartree-Fock 计算所验证。位间相互作用的引入因电荷从 V 向 Sb 位点转移而倾向于抑制自旋铁磁性，导致每个 V 原子具有微弱的自旋磁矩 $\sim 0.1\mu_{\textrm{B}}$ 及较小的本征反常霍尔电导。在此弱自旋铁磁态中，可因自旋轨道耦合效应产生电流环。铁磁态中的电子结构被显著重构，来自两个能带的电子与空穴载流子近乎补偿。另一方面，我们未发现由电子-电子库仑相互作用在 $M$ 点驱动的任意发散不稳定性模式。第一性原理声子计算表明存在不稳定声子模式，倾向于驱动系统进入反 David 星结构。我们的结果表明该系统的磁性与电荷通道中可能存在独立的相变。