将铜金属转变为 Weyl 半金属
材料科学
2018-06-13 v2 强关联电子
摘要
寻找新的拓扑量子体系具有挑战性，因为这要求非平凡能带连通性，从而导致受保护的电子表面态。该领域的进展主要归因于偶宇称与奇宇称态之间能带反转机制的 realization，该机制已被证明在预测诸多此类体系以及理解其拓扑性质方面非常有用。尽管许多提出的材料假定了 s 与 p（或 p/d、d/f）电子之间的能带反转，此处我们探索了一种不同的机制：占据的 d 态在四面体晶体场作用下产生一个活性的 t2g 流形，其行为表现为有效轨道角动量等于负一的状态，并将 jeff = 1/2 双重态推至更高能量。通过与最近邻轨道杂化（例如在闪锌矿结构环境中可实现），这允许形成一个奇宇称态，其随后与未占据的 s 能带发生能带反转成为可能，促使我们寻找具有 Cu+1 离子态的化合物。化合价化学论证结合材料数据库搜索，引导我们系统研究 CuY（Y=F、Cl、Br、I）与 CuXO（X=Li、Na、K、Rb）化合物族的电子结构与拓扑性质。我们的理论结果表明 CuF 表现出理想 Weyl 半金属的特征，在体布里渊区具有 24 个 Weyl 节点。我们还发现另两种化合物 CuNaO 与 CuLiO 为 s-d 反转型拓扑绝缘体。给出了它们的电子结构及相应表面态的结果，并就其拓扑性质进行了讨论。
引用
@article{arxiv.1801.06248,
title = {Turning Copper Metal into Weyl Semimetal},
author = {Yongping Du and Er-jun Kan and Hu Xu and Sergey Y. Savrasov and Xiangang Wan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.06248},
year = {2018}
}