- PII
- S0370274X25050104-1
- DOI
- 10.31857/S0370274X25050104
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume 121 / Issue number 9-10
- Pages
- 771-781
- Abstract
- 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.
- Keywords
- Date of publication
- 16.09.2025
- Year of publication
- 2025
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 16
References
- 1. N. P. Armitage, E. J. Mele, and A. Vishvanath, Rev. Mod. Phys. 90, 015001 (2018).
- 2. B. Q. Lv, T. Qian, and H. Ding, Rev. Mod. Phys. 93, 025002 (2021).
- 3. A. A. Burkov, Nat. Mater. 15, 1145 (2016).
- 4. A.-Q. Wang, X.-G. Ye, D.-P. Yu, Z. M. Liao, ACS Nano 14, 3755 (2020).
- 5. S. Wang, B. C. Lin, A.Q. Wang, D. P. Yu, and Z. M. Liao, Adv. Phys.: X 2, 518 (2017).
- 6. P. Liu, J. R. Williams, and J. J. Cha, Nat. Rev. Mater. 4, 479 (2019)
- 7. L. X. Wang, C. Z. Li, D. P. Yu, and Z. M. Liao, Nat. Commun. 7, 10769 (2016).
- 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. 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. B. Bernevig, C. Felser, and H. Beidenkopf, Nature 603, 41 (2022).
- 11. M.-X. Deng, W.Luo, R.-Q. Wang, L. Sheng, and D. Y. Xing, Phys. Rev. B 96, 155141 (2017).
- 12. M. N. Ali, Q. Gibson, S. Jeon, B. B. Zhou, A. Yazdani, and R. J. Cava, Inorg. Chem. 53, 4062 (2014).
- 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. 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. L. Liang, Q. Gibson, M. Ali, M. Liu, R. Cava, and N. Ong, Nat. Mater. 14, 280 (2015).
- 16. Z. Wang, H. Weng, Q. Wu, X. Dai, and Z. Fang, Phys. Rev. B 88, 125427 (2013).
- 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. 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. 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. 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. 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. Ю. В. Горюнов, А. Н. Натепров, ФТТ 65, 367 (2023).
- 23. H. Wang, J. Ma, Q. Wei, and J. Zhao, J. Semicond. 41, 072903 (2020).
- 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. 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. R. Xiao, J. T. Held, J. Rable, S. Ghosh, K. Wang, K. A. Mkhoyan, and N. Samarth, Phys. Rev. Mater. 6, 024203 (2022).
- 27. Ю. В. Горюнов, А. Н. Натепров, ФТТ 60, 69 (2018).
- 28. E. Arushanov, A. N. Nateprov, G. Cywinski, and W. Knap, AIP Advances 15, 015329 (2025).
- 29. В. С. Захвалинский, А. В. Борисенко, А.В. Маширов, А. В. Кочура, М. Н. Япрынцев, Журнал радиоэлектроники 2, 1 (2025).
- 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. E. T. Kulatov, Yu. A. Uspenskii, and K. I. Kugel, J. Phys. Chem. Solids 194, 112215 (2024).
- 32. N. M. Shchelkachev and V. G. Yarzhemsky, Inorg. Mater. 54, 1093 (2018).
- 33. Э. Т. Кулатов, Ю. А. Успенский, ДАН 512, 24 (2023).
- 34. G. Kresse and J. Furthmuller, Phys. Rev. B 54, 11169 (1996).
- 35. P. Blaha, K. Schwarz, F. Tran, R. Laskowski, G. K. H. Madsen, and L. D. Marks, J. Chem. Phys. 152, 074101 (2020).
- 36. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
- 37. P. B. Allen, Phys. Rev. B 17, 3725 (1978).
- 38. E. G. Maksimov, I. I. Mazin, S. N. Rashkeev, and Yu. A. Uspenskii, J. Phys. F 18, 833 (1988).
- 39. C. Ambrosch-Draxl and J. O. Sofo, Comput. Phys. Commun. 175, 1 (2006).
- 40. C. Zener, Phys. Rev. 82, 403 (1951).
- 41. P. W. Anderson and H. Hasegawa, Phys. Rev. 100, 675 (1955).
- 42. H. A. Kramers, Physica 1,182 (1934).
- 43. P. W. Anderson, Phys. Rev. 79, 350 (1950).
- 44. A. I. Ril’, L. N. Oveshnikov, A. V. Ovcharov, and S. F. Marenkin, Vacuum 230, 113692 (2024).
- 45. C. J. M. Denissen, H. Nishihara, J. C. van Gool, and J. M. de Jonge, Phys. Rev. B 33, 7637 (1986).
- 46. Z. Celinski, A. Burlan, B. Rzepa, and W. Zdanowicz, Mat. Res Bull. 22, 419 (1987).
- 47. J. Guo, X. Zhao, N. Sunc, X. Xiao, W. Liu, and Z. Zhang, J. Mater. Sci. Technol. 76, 247 (2021).
