Везде

ОФНПисьма в Журнал экспериментальной и теоретической физики JETP Letters (Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters)

  • ISSN (Print) 0370-274X
  • ISSN (Online) 3034-5766

Магнитные топологические сплавы на основе дираковского полуметалла Cd3As2: легирование атомами Cr, Mn и Fe

Вы можете
Код статьи
S0370274X25050104-1
DOI
10.31857/S0370274X25050104
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Козловa М. В.
  • Аффилиация: Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН
Кугель К. И.
  • Аффилиация:
    Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН
    Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”
Том/ Выпуск
Том 121 / Номер выпуска 9-10
Страницы
771-781
Аннотация
Согласно теоретическим моделям, внесение в дираковский полуметалл магнитных атомов расщепляет конус Дирака на два конуса Вейля, формируя тем самым магнитный вейлевский полуметалл, привлекательный для приложений. В настоящей работе этот процесс исследуется ab initio, на примере легирования дираковского полуметалла Cd3As2 атомами Cr, Mn и Fe. Для случаев ферромагнитного и антиферромагнитного упорядочения спинов в сплавах (Cd1−xMx)3As2,(M=Cr, Mn, Fe) рассчитываются зонная структура, поверхность Ферми, скорость электронов на уровне Ферми и плазменная частота Друде, а также оценивается время релаксации при температуре T → 0K. Из расчетов следует, что в ферромагнитных сплавах один конус Вейля, как правило, разрушается за счет гибридизации электронных состояний Cd3As2 с 3d-орбиталями атомов M.Условием сохранения второго конуса Вейля является его попадание в энергетическое окно, свободное от 3d-состояний атомов M. Существование таких окон тесно связано с энергией и заполнением 3d↑и 3d↓-зон атомов M, типом спинового упорядочения (ферроили антиферромагнитного) и химическим составом сплава. В частности, окна отсутствуют в антиферромагнитных сплавах, за исключением случая M=Mn. Оценки показывают, что конус Вейля, если он сохраняется, доминирует в транспортных свойствах (Cd1−xMx)3As2, что согласуется с результатами экспериментов.
Ключевые слова
Дата публикации
16.09.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
14

Библиография

  1. 1. N. P. Armitage, E. J. Mele, and A. Vishvanath, Rev. Mod. Phys. 90, 015001 (2018).
  2. 2. B. Q. Lv, T. Qian, and H. Ding, Rev. Mod. Phys. 93, 025002 (2021).
  3. 3. A. A. Burkov, Nat. Mater. 15, 1145 (2016).
  4. 4. A.-Q. Wang, X.-G. Ye, D.-P. Yu, Z. M. Liao, ACS Nano 14, 3755 (2020).
  5. 5. S. Wang, B. C. Lin, A.Q. Wang, D. P. Yu, and Z. M. Liao, Adv. Phys.: X 2, 518 (2017).
  6. 6. P. Liu, J. R. Williams, and J. J. Cha, Nat. Rev. Mater. 4, 479 (2019)
  7. 7. L. X. Wang, C. Z. Li, D. P. Yu, and Z. M. Liao, Nat. Commun. 7, 10769 (2016).
  8. 8. W. Yu, W. Pan, D. L. Medlin, M. A. Rodriguez, S. R. Lee, Z. Q. Bao, and F. Zhang, Phys. Rev. Lett. 120, 177704 (2018).
  9. 9. L. P. He, X. C. Hong, J. K. Dong, J. Pan, Z. Zhang, J. Zhang, and S. Y. Li, Phys. Rev. Lett. 113, 246402 (2014).
  10. 10. B. Bernevig, C. Felser, and H. Beidenkopf, Nature 603, 41 (2022).
  11. 11. M.-X. Deng, W.Luo, R.-Q. Wang, L. Sheng, and D. Y. Xing, Phys. Rev. B 96, 155141 (2017).
  12. 12. M. N. Ali, Q. Gibson, S. Jeon, B. B. Zhou, A. Yazdani, and R. J. Cava, Inorg. Chem. 53, 4062 (2014).
  13. 13. M. Neupane, S.-Y. Xu, R. Sankar, N. Alidoust, G. Bian, C. Liu, I. Belopolski, H. Lin, A. Bansil, F. Chou, M. Z. Hasan, T.-R. Chang, and H.-T. Jeng, Nat. Commun. 5, 3786 (2014).
  14. 14. Z. K. Liu, J. Jiang, B. Zhou, Z. J. Wang, Y. Zhang, H.M. Weng, D. Prabhakaran, S.-K. Mo, H. Peng, P. Dudin, T. Kim, M. Hoesch, Z. Fang, X. Dai, Z. X. Shen, D. L. Feng, Z. Hussain, and Y. L. Chen, Nat. Mater. 13, 677 (2014).
  15. 15. L. Liang, Q. Gibson, M. Ali, M. Liu, R. Cava, and N. Ong, Nat. Mater. 14, 280 (2015).
  16. 16. Z. Wang, H. Weng, Q. Wu, X. Dai, and Z. Fang, Phys. Rev. B 88, 125427 (2013).
  17. 17. H. Wang, H. Wang, H. Liu, H. Lu, W. Yang, S. Jia, X.-J. Liu, X. C. Xie, J. Wei, and J. Wang, Nat. Mater. 15,38 (2015).
  18. 18. W. Lu, S. F. Ge, X. F. Liu, H. Lu, C. Z. Li, J. W. Lai, C. A. Zhao, Z. M. Liao, S. Jia, and D. Sun, Phys. Rev. B 95, 024303 (2017).
  19. 19. Q. Wang, C.-Z. Li, S. Ge, J.-G. Li, W. Lu, J. Lai, X. Liu, J. Ma, D.-P. Yu, Z.-M. Liao, and D. Sun, Nano Lett. 17, 834 (2017).
  20. 20. X. Yuan, P. Cheng, L. Zhang, C. Zhang, J. Wang, Q. Sun, P. Zhou, D. W. Zhang, Z. Hu, X. Wan, H. Yan, Z. Li, F. Xiu, and Y. Liu, Nano Lett. 17, 2211 (2017).
  21. 21. Y. Liu, R. Tiwari, A.Narayan, Z. Jin, X. Yuan, C. Zhang, F. Chen, L. Li, Z. Xia, S. Sanvito, P. Zhou, and F. Xiu, Phys. Rev. B 97, 085303 (2018).
  22. 22. Ю. В. Горюнов, А. Н. Натепров, ФТТ 65, 367 (2023).
  23. 23. H. Wang, J. Ma, Q. Wei, and J. Zhao, J. Semicond. 41, 072903 (2020).
  24. 24. L. N. Oveshnikov, A. I. Ril’, A. B. Mekhiya, A. B. Davydov, S. F. Marenkin, and B. A. Aronzon, Eur. Phys. J. Plus 137, 374.(2022).
  25. 25. E. T. Kulatov, Yu. A. Uspenskii, L. N. Oveshnikov, A. B. Mekhiya, A. B. Davydov, A. I. Ril’, S. F. Marenkin, and B. A. Aronzon, Acta Mater. 219, 117249 (2021).
  26. 26. R. Xiao, J. T. Held, J. Rable, S. Ghosh, K. Wang, K. A. Mkhoyan, and N. Samarth, Phys. Rev. Mater. 6, 024203 (2022).
  27. 27. Ю. В. Горюнов, А. Н. Натепров, ФТТ 60, 69 (2018).
  28. 28. E. Arushanov, A. N. Nateprov, G. Cywinski, and W. Knap, AIP Advances 15, 015329 (2025).
  29. 29. В. С. Захвалинский, А. В. Борисенко, А.В. Маширов, А. В. Кочура, М. Н. Япрынцев, Журнал радиоэлектроники 2, 1 (2025).
  30. 30. H. Jin, Y. Dai, Y.-D. Ma, X.-R. Li, W. Wei, L. Yua, and B.-B. Huang, J. Mater.Chem. C 3, 3547 (2015).
  31. 31. E. T. Kulatov, Yu. A. Uspenskii, and K. I. Kugel, J. Phys. Chem. Solids 194, 112215 (2024).
  32. 32. N. M. Shchelkachev and V. G. Yarzhemsky, Inorg. Mater. 54, 1093 (2018).
  33. 33. Э. Т. Кулатов, Ю. А. Успенский, ДАН 512, 24 (2023).
  34. 34. G. Kresse and J. Furthmuller, Phys. Rev. B 54, 11169 (1996).
  35. 35. P. Blaha, K. Schwarz, F. Tran, R. Laskowski, G. K. H. Madsen, and L. D. Marks, J. Chem. Phys. 152, 074101 (2020).
  36. 36. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
  37. 37. P. B. Allen, Phys. Rev. B 17, 3725 (1978).
  38. 38. E. G. Maksimov, I. I. Mazin, S. N. Rashkeev, and Yu. A. Uspenskii, J. Phys. F 18, 833 (1988).
  39. 39. C. Ambrosch-Draxl and J. O. Sofo, Comput. Phys. Commun. 175, 1 (2006).
  40. 40. C. Zener, Phys. Rev. 82, 403 (1951).
  41. 41. P. W. Anderson and H. Hasegawa, Phys. Rev. 100, 675 (1955).
  42. 42. H. A. Kramers, Physica 1,182 (1934).
  43. 43. P. W. Anderson, Phys. Rev. 79, 350 (1950).
  44. 44. A. I. Ril’, L. N. Oveshnikov, A. V. Ovcharov, and S. F. Marenkin, Vacuum 230, 113692 (2024).
  45. 45. C. J. M. Denissen, H. Nishihara, J. C. van Gool, and J. M. de Jonge, Phys. Rev. B 33, 7637 (1986).
  46. 46. Z. Celinski, A. Burlan, B. Rzepa, and W. Zdanowicz, Mat. Res Bull. 22, 419 (1987).
  47. 47. J. Guo, X. Zhao, N. Sunc, X. Xiao, W. Liu, and Z. Zhang, J. Mater. Sci. Technol. 76, 247 (2021).
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека