单元素相中的破宇称性：铁电状元素极性金属
材料科学
2022-05-17 v1
摘要
基于二元和三元化合物的极性金属已在文献中得到证实。在此，我们提出一种铁电状元素极性金属的设计原理，并将其与真实材料相联系。该设计原理是：要成为元素极性金属，原子应占据极性空间群晶体中至少两个不等价的 Wyckoff 位置，其中反演对称性被自发破缺。根据此规则，我们提出了第一类潜在铁电状元素极性金属，其具有畸变 α-La 类结构及极性空间群 P63mc，其中两个不等价 Wyckoff 位置 2a (0, 0, z) 和 2b (1/3, 2/3, z) 被第 V 族元素（磷、砷、锑和铋）占据。基于第一性原理计算的分析表明，动力学稳定的极性相源于非极性 P63/mmc 对称相中的孤对电子驱动极性畸变，后者中两个不等价 Wyckoff 位置 2a (0, 0, 0) 和 2c (1/3, 2/3, 1/4) 被占据。该铁电状转变涉及从金属态到半金属态的过渡。这些预测的极性相相对于其对应基态是亚稳的。此外，由于第 V 族原子间 Wyckoff 位置的不等价性，发现了离子键特征。我们的工作为单元素破宇称相开辟了一条路径。
引用
@article{arxiv.2205.06996,
title = {Parity-breaking in single-element phases: Ferroelectric-like elemental polar metals},
author = {Hu Zhang and Bei Deng and Wei-Chao Wang and Xing-Qiang Shi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.06996},
year = {2022}
}
备注
11 pages, 4 figures