I4/mcm-Si$_{48}$：一种理想的拓扑节点线半金属
材料科学
2022-02-23 v1
摘要
拓扑半金属（TSMs）因其奇异物性和巨大应用潜力而备受关注。硅基拓扑半金属尤为重要，因其丰度高、无毒且与当前半导体工业天然兼容。本工作中，通过可迁移紧束缚和 DFT-HSE 计算，从数千种硅同素异形体中筛选出一种具有费米能级洁净能带交叉的理想低能拓扑节点线半金属（TNLSM）硅（I4/mcm-Si）。形成能、声子色散、从头算分子动力学和弹性常数的结果表明，I4/mcm-Si48 具有良好的稳定性，且比几种已合成的硅结构更稳定。通过对称性分析揭示，I4/mcm-Si48 的拓扑节点线受镜面对称与反演、时间反演及 SU(2) 自旋旋转对称性保护，并观察到近平坦的鼓面状表面谱。此外，I4/mcm-Si48 表现出奇特的光电性质，其狄拉克费米子具有高费米速度（3.44.3610 m/s），可被低能光子激发。我们的研究为半导体兼容高速光电器件的基础研究与潜在实际应用提供了一种有前景的拓扑节点线半金属。
引用
@article{arxiv.2202.10604,
title = {I4/mcm-Si$_{48}$: An Ideal Topological Nodal-Line Semimetal},
author = {Laiyuan Su and Shifang Li and Jin Li and Chaoyu He and Xu-Tao Zeng and Xian-Lei Sheng and Tao Ouyang and Chunxiao Zhang and Chao Tangand Jianxin Zhong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.10604},
year = {2022}
}
备注
10 pages, 5 figures