BaFe$_2$Al$_9$中电荷密度波态的起源
材料科学
2024-11-07 v1
摘要
最近，在金属间化合物BaFeAl中观察到低温下与电荷密度波（CDW）相关的一级相变。然而，这一相变在其同构姊妹化合物BaCoAl中却不存在。因此，一个引人入胜的问题随之而来：区分BaFeAl与BaCoAl并驱动BaFeAl发生CDW相变的潜在因素是什么？在此，我们通过对它们高温相的电子结构、晶格动力学以及电子-声子相互作用进行比较性的第一性原理研究，来着手解决这一问题。我们发现，两种化合物均动力学稳定，且具有相似的声子色散。电子结构计算表明，两种化合物均为非磁性金属；然而，它们在费米能级附近展现出截然不同的能带结构。特别是，BaFeAl在费米能级处具有更高的态密度，其中部分填充的Fe-态占主导地位，并且其费米面更为复杂。这导致了BaFeAl朝向CDW相变的电子不稳定性，表现为在CDW波矢=(0.5, 0, 0.3)处电子极化率的实部和虚部均发散。相反，BaCoAl并未表现出此类行为，这与实验观测结果吻合良好。尽管BaFeAl中的电子-声子相互作用强度比BaCoAl高出两个数量级，但在CDW波矢处其强度相对较弱，这表明BaFeAl中的CDW主要由电子因素驱动。
引用
@article{arxiv.2410.22734,
title = {Origin of the charge density wave state in BaFe$_2$Al$_9$},
author = {Yuping Li and Mingfeng Liu and Jiangxu Li and Jiantao Wang and Junwen Lai and Dongchang He and Ruizhi Qiu and Yan Sun and Xing-Qiu Chen and Peitao Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.22734},
year = {2024}
}
备注
9 pages, 6 figures