诱导拓扑声子相变的原子间相互作用非局域性与强度

从拓扑物理视角理解半导体中的声子行为，为揭示与声子传输和电声子相互作用相关的非凡物理提供了更多机会。尽管在不同晶体固体中已报道了多种拓扑声子，但其微观起源尚未得到定量揭示。本工作针对纤锌矿 GaN 和 AlN 采用了四种典型的解析原子间力常数 (IFC) 模型，以帮助建立声子拓扑与实空间 IFC 之间的关系。特别地，在这些模型中可以实现各种最近邻 IFC（即不同级别的非局域性），以及由特征系数控制的 IFC 强度。结果表明，IFC 强度和非局域相互作用的变化均可诱导 GaN 和 AlN 中的声子相变，导致现有 Weyl 声子的消失和新 Weyl 声子的出现。这些新 Weyl 声子是能带反转的结果，且 Chern 数为 1。它们大多成对位于 $kz=0$ 平面，而其中一些位于不可约布里渊区内部或边界。在观测到的各种 Weyl 点中，某些在两种材料中保持相同，而另一些则根据具体情况表现出变异性。与 IFC 强度相比，非局域相互作用在诱导拓扑声子相变中显示出更为显著的作用，特别是在由 IFC 模型和 SW 势建模的情况下。与 GaN 相比，AlN 中更大数量的第三近邻 (3NN) 原子为纤锌矿 AlN 拓扑声子相的变化提供了更多空间，导致 AlN 中更丰富的变化。