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Heusler型X2RuPb (X=Lu, Y)合金的反带结构和拓扑绝缘性

王啸天 代学芳 贾红英 王立英 刘然 李勇 刘笑闯 张小明 王文洪 吴光恒 刘国栋

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Heusler型X2RuPb (X=Lu, Y)合金的反带结构和拓扑绝缘性

王啸天, 代学芳, 贾红英, 王立英, 刘然, 李勇, 刘笑闯, 张小明, 王文洪, 吴光恒, 刘国栋

The band inversion and topological insulating state of Heusler alloys:X2RuPb (X=Lu, Y)

Wang Xiao-Tian, Dai Xue-Fang, Jia Hong-Ying, Wang Li-Ying, Liu Ran, Li Yong, Liu Xiao-Chuang, Zhang Xiao-Ming, Wang Wen-Hong, Wu Guang-Heng, Liu Guo-Dong
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  • 采用第一性原理的计算方法,在不同条件下对Heusler型X2RuPb(X=Lu,Y)体系的电子结构展开研究. 计算结果表明,这些合金在适当晶格变形或掺杂条件下,能够具有真正的拓扑绝缘体特性. 杂化作用和自旋-轨道耦合作用都对材料产生反带结构发挥作用. 但是针对不同成分所构成的材料,它们各自所起作用的程度有所不同,二者可以相辅相成. 利用替换掺杂和四角变形双重调控方式可以更理想地进行反带结构调控进而获得理想的拓扑绝缘体,这对于材料的实际制备具有重要意义.
    The electronic structures of Heusler alloys X2RuPb (X=Lu, Y) under different conditions are investigated using the first-principles calculations. It is found that the alloys become the real topological insulators under a proper lattice deformation or doping. The spin-orbital coupling and the interatomic hybridization effect reinforce each other to perform the band inversion in X2RuPb (X=Lu, Y) compounds and they play roles to different degrees for the materials with different compositions. The ideal topological insulators are easier to obtain using simultaneously lattice deformation and doping artifices, which is available in practical material preparation.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51271071,11074160)、教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号:NCET-10-0126)、河北省应用基础研究计划重点基础研究项目(批准号:12965136D)、河北省高等学校科学技术研究青年基金(批准号:Q2012008)和河北省高校百名优秀创新人才支持计划资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51271071, 11074160), the Ministry of Education Program for New Century Excellent Talents, China (Grant No. NCET-10-0126), the Key Basic Research Program of Applied Basic Research Program of Hebei Province, China (Grant No. 12965136D), Hebei Province Higher Education Science and Technology Research Foundation for Youth Scholars, China (Grant No. Q2012008) and 100 Excellent Innovative Talents Program of Hebei Province, China.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-26
  • 修回日期:  2013-10-22
  • 刊出日期:  2014-01-05

Heusler型X2RuPb (X=Lu, Y)合金的反带结构和拓扑绝缘性

  • 1. 河北工业大学材料科学与工程学院, 天津 300130;
  • 2. 中国科学院物理研究所, 磁学国家重点实验室, 北京 100190
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51271071,11074160)、教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号:NCET-10-0126)、河北省应用基础研究计划重点基础研究项目(批准号:12965136D)、河北省高等学校科学技术研究青年基金(批准号:Q2012008)和河北省高校百名优秀创新人才支持计划资助的课题.

摘要: 采用第一性原理的计算方法,在不同条件下对Heusler型X2RuPb(X=Lu,Y)体系的电子结构展开研究. 计算结果表明,这些合金在适当晶格变形或掺杂条件下,能够具有真正的拓扑绝缘体特性. 杂化作用和自旋-轨道耦合作用都对材料产生反带结构发挥作用. 但是针对不同成分所构成的材料,它们各自所起作用的程度有所不同,二者可以相辅相成. 利用替换掺杂和四角变形双重调控方式可以更理想地进行反带结构调控进而获得理想的拓扑绝缘体,这对于材料的实际制备具有重要意义.

English Abstract

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