Kagome金属CoSn和CoGe拓扑电子性质的应变和Hubbard-U调控研究

摘要

层状Kagome金属由于包含平带和线性交叉的狄拉克（Dirac）带等奇异电子性质，正逐渐成为探索阻挫晶格和量子拓扑的新兴电子材料.该文采用第一性原理方法研究了应变和Hubbard相互作用U对CoSn和CoGe两种层状Kagome金属拓扑电子性质的调控.研究结果表明，对两种Kagome金属施加a和b单轴应变时，能够较大地减少六边形Co原子d轨道的局域化程度，导致Kagome金属中平带宽度发生较大的改变，并且单轴应变破坏了晶体的C₆对称性，从而使得Dirac点发生劈裂，且劈裂程度随应变的增加而增加.而c轴应变对Co原子d轨道的局域化程度影响较小，因而平带宽度变化较小.当施加ab双轴应变时，平带宽度变化没有单轴应变明显，表明对称性对保持Kagome晶格中六边形金属原子的d轨道消相干效发挥了重要作用.并且由于双轴应变没有破缺晶体对称性，Dirac点在拉伸应变下只发生移动，而在压缩应变下由于自旋劈裂导致四重简并Dirac点劈裂为两个二重简并的外尔（Weyl）点，形成平带-Weyl带的新型能带结构.研究还表明，较大的库仑相互作用（Hubbard-U）对Kagome电子结构同样存在重要影响.当U> 1.60 eV时，不仅能带发生了自旋劈裂，而且平带宽度和Dirac点位置发生了明显的改变，Hubbard-U对Kagome晶格中局域化的Co原子d轨道产生了重要的影响.这些发现为进一步深入探讨Kagome金属的拓扑电子性质和关联效应提供了研究思路，也为其在能源、催化等领域中的实际应用提供了理论参考.

关键词

第一性原理 / Kagome金属 / 平带 / Dirac带