三维碳同素异形体中的实拓扑声子
材料科学
2024-05-21 v1
摘要
具有时空反演对称性（PT）且缺乏自旋轨道耦合的实拓扑系统一直备受关注。虽然实拓扑的理论分类已经建立，但在三维（3D）材料中实现此类实拓扑系统方面仍需取得更多进展。为了解决这一关键问题，我们选取碳基材料候选者作为目标，通过高通量计算来检查 Samara Carbon Allotrope Database (SACADA) 中三维碳同素异形体声子谱中的实拓扑。在 1192 种三维碳同素异形体中，我们发现了 65 个具有声子实陈绝缘体（PRCI）态的实拓扑系统，2 个具有声子实节线（PRNL）态的实拓扑系统，10 个具有声子实 Dirac 点（PRDP）态的实拓扑系统，以及 8 个具有声子实三重点对（PRTPP）态的实拓扑系统。这极大地扩展了具有实拓扑的材料候选者，特别是对于无能隙拓扑声子。我们展示了 27-SG. 166-pcu-h、1081-SG. 194-42T13-CA、52-SG. 141-gis 和 132-SG. 191-3,4T157 的 PRCI、PRNL、PRTPP 和 PRDP 态作为示例，并探索了二阶边界模式，即声子铰链模式。在这四个示例中，材料 1081-SG. 194-42T13-CA 和 52-SG. 141-gis 非常理想，其 PRNL 和 PRTPP 与其他能带分离良好，并且可以清晰地观察到声子铰链模式。本研究旨在拓宽对三维拓扑声子的理解，并强调三维碳同素异形体作为探索与声子铰链模式和声子实拓扑相关的迷人物理学的宝贵框架的潜力。
引用
@article{arxiv.2405.12072,
title = {Real topological phonons in 3D carbon allotropes},
author = {Xiaotian Wang and Jingbo Bai and Jianhua Wang and Zhenxiang Cheng and Shifeng Qian and Wenhong Wang and Gang Zhang and Zhi-Ming Yu and Yugui Yao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.12072},
year = {2024}
}