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温度与压力驱动的 LaN 结构与拓扑相变

材料科学 2021-08-26 v2

摘要

我们通过第一性原理计算研究一氮化镧 LaN。稀土单磷族化物常见的 Fm3ˉmFm\bar{3}m 对称性岩盐结构在零温下对 LaN 被发现有动力学不稳定性。利用密度泛函理论与演化晶体预测,我们发现了一种在 0 K 下具有 P1P1 对称性的新的动力学稳定结构。该 P1P1-LaN 呈现自发电极化。我们对有限温度声子谱的从头算分子动力学模拟进一步表明,当温度升高时,LaN 将经历从 P1P1Fm3ˉmFm\bar{3}m 对称性的铁电与结构相变。此外,在 0 K 下 P1P1-LaN 将在临界压力 P=18P=18 GPa 转变为具有 P4/nmmP4/nmm 对称性的四方结构。采用先进杂化泛函计算的电子结构显示,高温岩盐相 LaN 可在 P14P \sim 14 GPa 由平庸绝缘体变为强拓扑绝缘体。综上,我们的结果表明当 P=1418P=14 - 18 GPa 时,LaN 可呈现同时由温度诱导的结构、铁电与拓扑相变。稀土单磷族化物从而为进一步探索由温度与压力驱动的新奇相与相变提供了丰富平台。

关键词

引用

@article{arxiv.2104.12879,
  title  = {LaN Structural and Topological Transitions Driven by Temperature and Pressure},
  author = {Wei-Chih Chen and Chia-Min Lin and Joseph Maciejko and Cheng-Chien Chen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2104.12879},
  year   = {2021}
}