Wurtzite LiZnAs中的交织超铝电性、可调多拓扑相及巨型Rashba效应
材料科学
2025-11-04 v1 计算物理
摘要
复合量子化合物为发现凝聚态物理学中看似不同现象之间的复杂关联提供了肥沃的土壤，以实现先进的非易失存储和自旋电子器件。除了拓扑超导体和轴子绝缘体之外，交织超铝电性(HyFE)、多个拓扑相及Rashba自旋分裂伴随可逆自旋纹理，分别代表局部、全局及对称性驱动的量子材料特征，为增强功能性提供了独特的途径。我们通过第一性计算发现，LiZnAs化合物中的晶体对称性和自旋轨道耦合构成了实现这一协同效应的统一框架。HyFE表现出即使存在去极化电场，仍能在开路边界条件下维持自发极化的能力，而Rashba效应则表现为动量空间中具有切向矢量场的典型性自旋纹理。不稳定的振动模式导致自由能最小值具有显著的势垒深度和极化值，分别为-66 meV和，表明HyFE具有稳定性。稳定的HyFE源于模式特异的有效电荷和较大的高频介电常数。本研究还讨论了关键点拓扑相变是否因来自VASP和WIEN2k得到的Rashba自旋分裂值差异显著偏移的问题。此外，观察到二轴应变(BAS)诱导的Weyl半导体(在3.4% BAS时)及拓扑绝缘体相(在3.4% BAS后)伴随巨型Rashba系数5.91 eV {\AA}和2.42 eV {\AA}。此外，bulk极化的切换导致自旋纹理的反转，为这些超铝电性Rashba拓扑材料中的自旋度的自由度提供了稳健的机制。
引用
@article{arxiv.2511.01370,
title = {Intertwined Hyperferroelectricity, Tunable Multiple Topological Phases and Giant Rashba Effect in Wurtzite LiZnAs},
author = {Saurav Patel and Paras Patel and Shaohui Qiu and Prafulla K. Jha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.01370},
year = {2025}
}