ABO3钙钛矿中拓扑绝缘的使能电子基元及其结构稳定性
材料科学
2017-03-21 v3
摘要
能够将传统氧化物功能与拓扑绝缘体的无耗散表面态结合在一起的稳定氧化物拓扑绝缘体已被寻找多年，但至今未果。然而，较重的硫族化物（硒化物、碲化物）很容易被发现是拓扑绝缘体。我们在此澄清了拓扑绝缘性与稳定性之间的基本矛盾，该矛盾对氧化物而言最为突出，并探寻了确定稳定拓扑绝缘体机会窗口所需的基本设计原则。我们首先确定能在ABO3中实现拓扑能带反转（“拓扑基因”）的电子基元为位于八面体位置的富孤对电子B原子（例如Te、I、Bi）。然后我们阐明，具有大反转能的弱屏蔽氧化物体系可以发生降低能量的原子畸变，从而消除能带反转。我们确定了不同压力下拓扑绝缘功能与结构稳定性的共存窗口，并发现常见的立方ABO3结构在零压下其反转能位于该共存窗口之外，但在中等压力下可被移入共存窗口。我们的研究展示了拓扑能带反转与结构稳定性之间的相互作用，并探寻了在环境压力下设计稳定氧化物拓扑绝缘体所需的基本原则。
引用
@article{arxiv.1611.06839,
title = {The enabling electronic motif for topological insulation in ABO3 perovskites and its structural stability},
author = {Xiuwen Zhang and Leonardo B. Abdalla and Qihang Liu and Alex Zunger},
journal= {arXiv preprint arXiv:1611.06839},
year = {2017}
}