基于有效边界理论的氮化物元素固体结构

我们提出了对磷化物元素固体晶体结构的有效描述。在这些材料中，每个原子包含三个价电子位于 $p$ 轨道中。它们在相邻原子之间共享，以形成价键。我们提出了一个在简单立方晶格上构建的三价网络模型。作为偶极模型的推广，我们施加约束：每个位置必须有三个偶极接触。我们认为，轨道间库仑排斥会阻止两个相邻平行偶极的形成。这导致每个位置都呈现 tripod 状局部构型。更重要的是，这迫使立方晶格的每一行都交替出现偶极和空位。由于偶极无法在局部重新排列，因此不存在动力学。晶体内的键与边界平面上的 Ising 变量之间出现 bulk-boundary 映射，使得内在的键完全由三个边界平面上的 Ising 变量描述——这是一个可能在真实材料中实现的简单全息示例。为了描述键的能量，我们在边界 Ising 自旋上构建了一个最小模型。对称性将问题简化为三个相同、独立的二维 Ising 模型。抗磁性 Ising 基态对应于反硒结构和灰色砷的 A7 结构。抗磁性双层内的相对应于磷烯的结构。通过叠加这些双层，我们得到黑磷的 A17 结构。Ising 模型的条纹相描述了氮的立方 gauche 结构。作为可测试的特征，我们展示，单个杂质会诱导长程域壁。