迈向理想拓扑材料：利用对称性指示符的完备数据库搜索

拓扑材料（TMs）展现出违背常规材料预期的引人入胜的物理性质，并为开发具新功能的器件带来希望。尽管若干理论提出的拓扑材料已被实验证实，但由于缺乏可将平庸费米面态干扰最小化的优异拓扑材料，拓扑性质的广泛实验探索及在现实器件中的应用一直受阻。我们在本工作中通过将近期发展的对称性指示符方法应用于 230 个空间群中所有非磁性化合物来解决此问题。穷举数据库搜索揭示了数千个拓扑材料候选。其中，我们高亮了优异拓扑材料：258 个拓扑绝缘体与 165 个拓扑晶体绝缘体，它们具有显著的全能隙或可观的直接带隙以及小的平庸费米袋。我们还给出了 489 个拓扑半金属列表，其能带交叉点靠近费米能级。所有通过标准广义梯度近似（GGA）计算获得的预言均经适用于窄带隙材料的修正 Becke-Johnson（MBJ）势计算交叉验证。由于费米能级附近的电子与光学行为由拓扑非平庸能带主导，这些新发现的拓扑材料候选为在下一代电子器件中实现拓扑材料的潜力开辟了广阔可能。