下通量筛选仄带质料 收了一篇Nature – 质料牛

发布时间：2025-03-10 05:19:50 来源： 作者：窥探世界

【导读】

正在费米能级周围的下通选仄拓扑电子仄带是寻寻具备非老例超导功能战尽缘形态的一种止之实用的格式。可是量筛料收料牛，该典型的下通选仄魔难魔难小大多规模于工程质料，好比摩我系统。量筛料收料牛不但寻寻难题，下通选仄贫乏章法，量筛料收料牛而且工程量宏大大。下通选仄正在此，量筛料收料牛做者独创性的下通选仄列出了费米能级周围为仄带的质料纠散系统，竖坐了仄带质料数据库网站，量筛料收料牛可能用于下效、下通选仄锐敏的量筛料收料牛筛选电荷中间偏偏移的仄带质料。

【功能掠影】

做者从有机晶体挨算数据库中，下通选仄经由历程对于Topological Quantum Chemistry网站妨碍编排，量筛料收料牛提供了55206种质料的下通选仄挨算参数、空间群组、能带挨算、态稀度战拓扑教特色。散漫质料的直接特色，对于残缺晶体挨算妨碍下通量阐收，收现仄带挨算。同时，做者阐收了可能导致仄带的两维或者三维线图战晶格质料。

不但如斯，做者竖坐了一个具备强盛大搜查功能的质料仄带数据库网站，用于将去的实际争魔难魔难钻研。做者操做该数据库提与了一份露有2379种下量量仄带质料的列表，从中确定了345种有远景的备选质料，那些质料电荷中间与簿本面产去世赫然偏偏移，具备启载仄带的潜量。同时，做者提醉了五种有代表性的质料，经由历程S矩阵法对于费米能级周围的仄带前导收端妨碍了实际批注。

【中间坐异面】

做者独创性的列出了一个费米能级周围为仄带的质料纠散系统，创坐了仄带质料数据库网站，可能用于下效、锐敏的筛选潜在的电荷中间与簿本面赫然偏偏移的仄带质料。

【数据概览】

图1：三种可能的仄带典型示诡计

a，FABs：与仄带相闭的Wannier函数正在簿本位面上呈指数级定位。

b，FTBs：Bloch形态正在晶格的至少一个标的目的上被扩大（可能存正在指数衰减）。

c，FOAB：与FABs相同，吸应的Wannier函数是空地上的指数级定位。

两维晶格的簿本位面用红色球体展现。晶格下圆是与其衰变纪律相闭的仄带位置r的Bloch波函数，其中R_i是簿本i的位置，t是晶格矢量，α是正相闭连数。

图2：典型仄带质料的晶体战能带挨算。

a-e, (a) KAg(CN)₂的晶体挨算：它收罗银簿本（红色）组成的远似的Kagome亚晶格。(b) Pb₂Sb₂O₇的晶体挨算：Pb簿本位于Wyckoff位置16d，组成为了一个焦宝石亚晶格。（c）Rb₂CaH₄的晶体挨算，H簿本位于4c位置（黄色的H¹簿本），而Ca簿本正在2a位置组成一个Lieb亚晶格。（d）Ca₂NCl的晶体挨算：它是由Ca₂N战Cl交替重叠组成，经由合计，Ca₂N层被确定为一个票据晶格。（e）WO₃的晶体挨算：W簿本战O簿本为裂分晶格。

f-j,每一种质料的能带挨算战争带的轨讲特色图及阐收。

经由历程对于能带挨算阐收，对于费米能级周围的仄带用S矩阵格式妨碍了深入钻研。

晶体挨算图上圆为质料的SG、化教式战亚晶格宿主的典型。带状挨算图中，接远费米水仄的仄带段由绿色真线展现，玄色带的轨讲特色正在图片上圆。

五、【功能开辟】

做者对于费米级周围的仄带妨碍了下通量筛选，寻寻正在费米级周围的仄带，并从随机的晶体挨算中检测线图战票据挨算中的亚晶格。所患上下场皆可能正在质料仄带数据系统中完好立室。那些质料散漫了拓扑挨算战相互熏染感动，会导致配合的量子征兆，如磁性、非费米液体动做战超导性。该魔难魔难下场为将去的实际争魔难魔难钻研展仄了蹊径。

Nicolas Regnault, Yuanfeng Xu, Ming-Rui Li, Da-Shuai Ma, Luis Elcoro, Zhi-Da Song, B. Andrei Bernevig为论文做出了划一贡献。好国普林斯顿小大教物理系Nicolas Regnault，B. Andrei Bernevig教付与德国马普所Xu Yuanfeng为论文配激进讯做者，该论文以“Catalogue of flat-band stoichiometric materials”为题正在线宣告。

本文由Iron-man供稿。

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