核心概念
Co$_3$Sn$_2$S$_2$ 的 Co$_3$Sn 表面上的三角形扭曲會產生高階 van Hove 奇點 (HOvHS),導致費米面發生 Pomeranchuk 不穩定性,並形成一系列向列電子態。
書目資訊
Pranab Kumar Nag, Rajib Batabyal, Julian Ingham, Noam Morali, Hengxin Tan, Jahyun Koo, Armando Consiglio, Enke Liu, Nurit Avraham, Raquel Queiroz, Ronny Thomale, Binghai Yan, Claudia Felser, Haim Beidenkopf. (2024). Pomeranchuk Instability Induced by an Emergent Higher-Order van Hove Singularity on the Distorted Kagome Surface of Co$_3$Sn$_2$S$_2$. arXiv preprint arXiv:2410.01994v1.
研究目標
本研究旨在探討 Co$_3$Sn$_2$S$_2$ 的 Co$_3$Sn 表面上出現的高階 van Hove 奇點 (HOvHS) 及其對電子結構的影響。
方法
研究人員結合掃描穿隧顯微鏡 (STM) 和光譜測繪技術,研究了 Co$_3$Sn$_2$S$_2$ 的 Co$_3$Sn 表面的電子結構。他們還進行了第一性原理計算和緊束縛模型,以支持他們的實驗結果。
主要發現
Co$_3$Sn$_2$S$_2$ 的 Co$_3$Sn 表面上的三角形扭曲會產生 HOvHS,導致費米面發生 Pomeranchuk 不穩定性。
這種不穩定性導致形成一系列向列電子態,這些狀態自發地打破了旋轉對稱性,但沒有產生任何額外的平移對稱性破壞。
研究人員通過構建超解析晶胞在實空間中,以及通過布拉格峰的相位和振幅在倒易空間中,追踪了這些向列態。
主要結論
本研究結果表明,扭曲的 Kagome 晶格可以產生 HOvHS,從而導致非常規電子不穩定性和奇異物質態的出現。
意義
這項研究為在其他扭曲的 Kagome 材料以及其三維對應物燒綠石晶格中探索 HOvHS 的產生開闢了道路,其中可能會建立其他形式的不穩定性。
統計資料
Co$_3$Sn$_2$S$_2$ 在 175 K 以下會發生鐵磁有序化。
Weyl 節點位於費米能量以上約 60 meV 處。
Co 離子向內移動約 Co-Co 鍵長的 10%。
沿 M-Γ 方向的空穴側色散非常平坦,其能量在布里淵區的三分之一處僅下降約 20 meV。
表面重建使鞍點能級向下移動約 100 meV。
電子態的薄殼約為費米能級附近的 100 meV,主要由佔據態組成,顯示出快速的重新分佈。