پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 25 |
| تعداد شماره‌ها | 932 |
| تعداد مقالات | 7,652 |
| تعداد مشاهده مقاله | 12,493,077 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,884,757 |
بررسی گذارفاز توپولوژی آلیاژهای NbxTa1-xSb (x=0,0.25,0.5,0.75,1) از نیمفلز دیراک به نیمفلز وایل با استفاده از روش ابتدا به ساکن | ||
| فیزیک کاربردی ایران | ||
| دوره 13، شماره 4 - شماره پیاپی 35، دی 1402، صفحه 129-143 اصل مقاله (2.96 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22051/ijap.2023.42095.1305 | ||
| نویسندگان | ||
| سمیرا سادات نوری زاده1؛ امین اله واعظ* 2 | ||
| 1دانشجوی دکترا، دانشکده فیزیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان | ||
| 2استادیار، دانشکده فیزیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان | ||
| چکیده | ||
| نیمفلزهای وایل حالتهای کوانتومی ویژه و بسیار جالبی از ماده را نشان میدهند که دارای ویژگیهای توپولوژی غیربدیهی بوده و کاربردهای یکتایی در صنعت اسپینترونیک دارند. یکی از روشهای ساختن این مواد استفاده از روش آلیاژسازی است. در این مقاله آلیاژهای با استفاده از روشهای ابتدا به ساکن ساخته شدهاند و بعد از بررسی پایداری آنها، ویژگیهای ساختاری، الکترونی و توپولوژی آنها مورد مطالعه قرارگرفته است. برای بررسی ویژگیهای ساختاری و الکترونی آلیاژها از برنامه محاسباتی وین، که بر اساس نظریه تابعی چگالی است، بهره گرفته شده است. همچنین، ویژگیهای توپولوژی این آلیاژها با استفاده از برنامه محاسباتی وانیرتولز، که بر اساس روش تنگ-بست است، محاسبه شدهاند. محاسبهها نشان دادند که آلیاژهای در نبود برهمکنش اسپین- مدار، دارای نقطههای برخوردی با تبهگنی چهارگانه و وارونی نواری هستند و در نتیجه نیمفلز توپولوژی دیراک می‌باشند. با در نظر گرفتن برهمکنش اسپین- مدار، مشاهده شد که آلیاژهایی با غلظتهای 75/0 ،5/0 ،25/0 ،0 x = با بازشدن شکاف انرژی تبدیل به نیمفلز معمولی میشوند؛ ولی آلیاژ با غلظت 1x = به نیمفلز توپولوژی وایل با 16 جفت فرمیون وایل تبدیل می‌شود. برای یافتن مکان نقطههای وایل کل منطقه اول بریلوئن جستجو شد. بررسیها نشان داد که فرمیونهای وایل با کایرالیتی 1+ یا 1- با تقارن مرکزی در منطقه اول بریلوئن پراکندهاند، ولی همگی دور از مسیرهای پرتقارن منطقه اول بریلوئن هستند. همچنین ویژگی حالتهای سطحی، چون کمان‌های فرمی، برای نیمفلز وایل NbSb با استفاده از برنامه محاسباتی وانیرتولز محاسبه و بررسی شده است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| مواد توپولوژی؛ نیمفلز دیراک؛ نیمفلز وایل؛ نظریه‌ی تابعی چگالی؛ روش تنگ-بست | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Research Paper: Investigation of Topological Phase Transition of Nb_x Ta_(1-x) Sb (x=0,0.25,0.50,0.75,1) Alloys from Dirac Semimetal to Weyl Semimetal using First-principles Approaches | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Samira Sadat Nourizadeh1؛ Aminollah Vaez2 | ||
| 1PhD Student, Faculty of Physics, University of Isfahan, Isfahan, Iran | ||
| 2Assistant Professor, Faculty of Physics, University of Isfahan, Isfahan, Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| Weyl semimetals show special quantum states of matter, which have nontrivial topological features and very interesting and unique applications in the spintronics industry. One method of making these materials is the use of alloying method. In this paper, the alloys are constructed using the first-principles methods. After study of their stability, their structural, electronic, and topological properties have been studied. To study the structural and electronic properties of the alloys, the Wien2k package, based on density functional theory, has been used. Furthermore, the topological properties of the alloys have been calculated using the Wanniertools packages, based on the tight-binding method. Calculations show that the alloys, in the absence of spin-orbit coupling, have crossing points with fourfold degeneracy and band inversion. Therefore, they are topological Dirac semimetal. Considering the spin-orbit coupling, it is seen that alloys with concentrations of x = 0, 0.25, 0.5, 0.75 change to the normal semimetal by opening the band gap; but, the alloy with x = 1 concentration changes to the topological Weyl semimetal with 16 Weyl fermions couple. The full area of the first Brillouin zone (FBZ) was scanned to find the positions of the Weyl points. The results show that the Weyl points, with chirality of either +1 or -1, were scattered in the FBZ with the central symmetry, but all of them are far from the high-symmetry paths of FBZ. Furthermore, the surface state properties, like Fermi arcs, were calculated and studied for the NbSb Weyl semimetal using the Wanniertools computational packages. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Topological Materials, Dirac Semimetal, Weyl Semimetal, Density Functional Theory, Tight-binding Method | ||
| مراجع | ||
|
[1] Hasan. M. Z, Kane. C. L, "Colloquium: topological insulators", Reviews of Modern Physics, 82 , 3045-3067,2010. [2] Weyl. H, "Elektron und gravitation. I", Zeitschrift für Physik, 56 , 330-352,1929. [3] Gross. F, "Relativistic quantum mechanics and field theory", John Wiley & Sons,119-169, 2008. [4] Sun. Y, Wu. S.C, Yan. B, "Topological surface states and Fermi arcs of the noncentrosymmetric Weyl semimetals TaAs, TaP, NbAs, and NbP", Physical Review B, 92 , 335304-335328,2015. [5] Xu. S.Y, Alidous. N. t, Belopolski. I, Yuan. Z, Bian. G, Chang. T. R, Zheng. H, Strocov. V.N, Sanchez. D.S, Chang. G, "Discovery of a Weyl fermion state with Fermi arcs in niobium arsenide", Nature Physics, 11 , 748-754, 2015. [6] Chang. G, Wieder. B.J, Schindler. F, Sanchez. D.S, Belopolski. I, Huang. S. M, Singh. B, Wu. D, Chang. T. R, Neupert. T, Xu. S. Y, Lin. H, Hasan. M.Z, "Topological quantum properties of chiral crystals", Nature Materials, 17 , 978-985, 2018. [7] Wang. X, Zhang. M, "Layered topological semimetals for spintronics, in: Spintronic 2D Materials", Elsevier,1, 273-298, 2020. [8] Yan. B, Felser. C, "Topological materials: Weyl semimetals", Annual Review of Condensed Matter Physics, 8 , 337-354, 2017. [9] Chang. G, Wieder. B.J, Schindler. F, Sanchez. D.S, Belopolski. I, Huang. S.M, Singh. B, Wu. D, Chang. T. R, Neupert. T, Xu. S.Y, Lin. H, Hasan. M.Z, "Topological quantum properties of chiral crystals", Nature Materials, 17 , 978-985, 2018. [10] Wan. X, Turner. A.M, Vishwanath. A, Savrasov. S.Y, "Topological semimetal and Fermi-arc surface states in the electronic structure of pyrochlore iridates", Physical Review B, 83 , 205101-205110, 2011. [11] Xu. G, Weng. H, Wang. Z, Dai. X, Fang. Z, "Chern semimetal and the quantized anomalous Hall effect in HgCr2Se4", Physical Review Letters, 107 , 186806-186824, 2011. [12] Weng. H, Fang. C, Fang. Z, Bernevig. B.A, Dai. X, "Weyl Semimetal Phase in Noncentrosymmetric Transition-Metal Monophosphides", Physical Review X, 5 , 011029-011039, 2015 [13] Lv. B, Weng. H, Fu. B, Wang. X.P, Miao. H, Ma. J, Richard. P, Huang. X, Zhao. L, Chen. G, "Experimental discovery of Weyl semimetal TaAs", Physical Review X, 5 , 217601-217606, 2015. [14] Dai. T, Li. Y, Zhao. L, Zhao. X, Zhong. J, Meng. L, "Alloying Driven Multifold Fermion‐to‐Weyl Semimetal Transition in CoSi1− xAx (A= Ge, Sn)", Physica Status Solidi (RRL)–Rapid Research Letters, 16 , 2200115-2200123, 2022. [15] Su. Y.H, Shi. W, Felser. C, Sun. Y, "Topological Weyl semimetals in Bi1− xSbx alloys", Physical Review B, 97 ,155431-155439, 2018. [16] Huang. H, Jin. K. H, Liu. F, "Alloy engineering of topological semimetal phase transition in MgTa2− x NbxN3", Physical Review Letters, 120 , 136403-136410, 2018. [17] Kong. X, Li. L, Peeters. F.M, "Topological Dirac semimetal phase in GexSny alloys", Applied Physics Letters, 112 , 251601-251609, 2018. [18] Kumar. P, Nagpal. V, Patnaik. S, "Chiral anomaly induced negative magnetoresistance and weak anti-localization in Weyl semimetal Bi0. 97Sb0. 03 alloy", Journal of Physics: Condensed Matter, 34 , 055601-055608, 2021. [19] Blaha. P, Schwarz. K, Tran. F, Laskowski. R, Madsen. G.K, Marks. L.D, "WIEN2k: An APW+ lo program for calculating the properties of solids", The Journal of Chemical Physics, 152 , 074101-074113, 2020. [20] Hohenberg. P, Kohn. W, "Density functional theory (DFT)", Physical Review, 136 ,864-871, 1964. [21] Mostofi. A.A, Yates. J.R, Lee. Y.S, Souza. I, Vanderbilt. D, Marzari. N, "wannier90: A tool for obtaining maximally-localised Wannier functions", Computer Physics Communications, 178 ,685-699, 2008. [22] Marzari. N, Mostofi. A.A, Yates. J.R, Souza. I, Vanderbilt. D, "Maximally localized Wannier functions: Theory and applications", Reviews of Modern Physics, 84 ,1419-1476, 2012. [23] Wu. Q, Zhang. S, Song. H.F, Troyer. M, Soluyanov. A.A, "WannierTools: An open-source software package for novel topological materials", Computer Physics Communications, 224 , 405-416, 2018. [24] Perdew. J.P, Burke. K, Ernzerhof. M, "Generalized gradient approximation made simple", Physical Review Letters, 77 , 3865-3868, 1996. [25] Smidstrup. S, Stradi. D, Wellendorff. J, Khomyakov. P.A, Vej-Hansen. U.G, Lee M.E, Ghosh. T, Jónsson. E, Jónsson. H, Stokbro. K, "First-principles Green's-function method for surface calculations: A pseudopotential localized basis set approach", Physical Review B, 96, 195309-195326, 2017. [26] Brown. T.E, LeMay. H.E, Bursten. B.E, Murphy. C.J, Woodward. P.M, "Chemistry", The central science, 15, Pearson Prentice Hall, 2021. [27] Lomnytska. Y.F, Kuz’ma. Y.B, "The Nb–Sb system", Journal of Alloys and Compounds, 413, 114-117, 2006. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 554 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 450 |
||