Эволюция электронной структуры и транспортных свойств Ca2N при изменении размерности электридного подпространства под давлением

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Используя метод максимально локализованных функций Ванье (MLWF) описаны меузельные квазиатомные состояния (МКС), находящиеся в центрах неядерных аттаркторов, соответствующих определенным позициям Вайкоффа между атомами кальция. Это позволило сделать вывод о том, что именно волновые функции электридной подсистемы формируют зонную структуру вблизи уровня Ферми во всех фазах Ca2N, наблюдаемых под давлением. Используя полученный базис МЛФВ для решения квазиклассических уравнений переноса Больцмана, вычислены электронная проводимость и теплопроводность, а также коэффициент Зеебека. Показано, что экспериментально наблюдаемое, на первый взглядконтринтуитивное, увеличение электрического сопротивления под давлением в Ca2N объясняется ростом локализации межузельных электронных состояний при 2D → 1D → 0D переходах. Кроме того, обнаружена существенная анизотропия электронных транспортных свойств 2D-фазы, а также установлено,что проводимость внутри плоскости электридных слоев обеспечивается электронами, тогда как вдоль нормали к слоям основными носителями являются дырки.

Об авторах

М. А. Мазанникова

Институт физики металлов имени М. Н. Михеева Уральского отделения РАН;Сколковский институт науки и технологий;Уральский федеральный университет

Email: mazannikova@imp.uran.ru
620108, Екатеринбург, Россия;121205, Москва, Россия;620002, Екатеринбург, Россия

Дм. М. Коротин

Институт физики металлов имени М. Н. Михеева Уральского отделения РАН;Сколковский институт науки и технологий

Email: mazannikova@imp.uran.ru
620108, Екатеринбург, Россия;121205, Москва, Россия

В. И. Анисимов

Институт физики металлов имени М. Н. Михеева Уральского отделения РАН;Сколковский институт науки и технологий;Уральский федеральный университет

Email: mazannikova@imp.uran.ru
620108, Екатеринбург, Россия;121205, Москва, Россия;620002, Екатеринбург, Россия

А. Р. Оганов

Сколковский институт науки и технологий

Email: mazannikova@imp.uran.ru
121205, Москва, Россия

Д. Ю. Новоселов

Институт физики металлов имени М. Н. Михеева Уральского отделения РАН;Сколковский институт науки и технологий;Уральский федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: mazannikova@imp.uran.ru
620108, Екатеринбург, Россия;121205, Москва, Россия;620002, Екатеринбург, Россия

Список литературы

  1. P. P. Edwards, Science 333, 49 (2011).
  2. Q. Zhu, T. Frolov, and K. Choudhary, Matter 1, 1293 (2019).
  3. D. Y. Novoselov, D. M. Korotin, A. O. Shorikov, A. R. Oganov, V. I. Anisimov, JETP Lett. 109, 387 (2019).
  4. D. Y. Novoselov, D. M. Korotin, A. O. Shorikov, A. R. Oganov, and V. I. Anisimov, J. Phys.: Condens. Matter 32, 445501 (2020).
  5. D. Y. Novoselov, D. M. Korotin, A. O. Shorikov, V. I. Anisimov, and A. R. Oganov, J. Phys. Chem. C 125, 15724 (2021).
  6. D. Y. Novoselov, V. I. Anisimov, and A. R. Oganov, Phys. Rev. B 103, 235126 (2021).
  7. H. Hosono and M. Kitano, Chem. Rev. 121, 3121 (2021).
  8. Z. Wan, W. Xu, T. Yang, and R. Zhang, Phys. Rev. B 106, L060506 (2022).
  9. S. Liu, C. Wang, H. Jeon, Y. Jia, and J. H. Cho, Phys. Rev. B 105, L220401 (2022).
  10. Z. Liu, Q. Zhuang, F. Tian, D. Duan, H. Song, Z. Zhang, and T. Cui, Phys. Rev. Lett. 127, 157002 (2021).
  11. A. Fujimori, Nat. Mater. 21, 1217 (2022).
  12. M. A. Mazannikova, D. M. Korotin, A. O. Shorikov, V. I. Anisimov, and D. Y. Novoselov, J. Phys. Chem. C 127, 8714 (2023).
  13. K. Lee, S. W. Kim, Y. Toda, S. Matsuishi, and H. Hosono, Nature 494, 336 (2013).
  14. X. Zhang and G. Yang, Phys. Chem. Lett. 11, 3841 (2020).
  15. J. Li, S. Inagi, T. Fuchigami, H. Hosono, and S. Ito, Electrochem.Commun. 44, 45 (2014).
  16. T. Kocabas, A. Ozden, I. Demiroglu, D. C¸ akır, and C. Sevik, J. Phys. Chem. Lett. 9, 4267 (2018).
  17. B. Sa, R. Xiong, C. Wen, Y. L. Li, P. Lin, Q. Lin, and Z. Sun, J. Phys. Chem. C 124, 7683 (2020).
  18. D. Liu and D. Tomanek, Nano Lett. 19, 1359 (2019).
  19. H. Tang, B. Wan, B. Gao, Muraba et al. (Collaboration), Adv. Sci. 5, 1800666 (2018).
  20. D. Y. Novoselov, M. A. Mazannikova, D. M. Korotin, A. O. Shorikov, M. A. Korotin, V. I. Anisimov, and A. R. Oganov, J. Phys. Chem. Lett. 13, 7155 (2022).
  21. I. Souza, N. Marzari, and D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 65, 035109 (2001).
  22. G. Pizzi, D. Volja, B. Kozinsky, M. Fornari, and N. Marzari, Comput. Phys.Commun. 185, 422 (2014).
  23. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. B 77, 3865 (1996).
  24. P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini et al. (Collaboration), Phys. Condens. Matter. 21, 395502 (2009).
  25. A. A. Mosto, J. R. Yates, G. Pizzi, Y.-S. Lee, I. Souza, D. Vanderbilt, and N. Marzari, Comput. Phys.Commun. 185, 2309 (2014).
  26. R. F. Bader, Chem. Rev. 91, 893 (1991).
  27. A. Otero-de-la-Roza, E. R. Johnson, and V. Luan˜a, Comp. Phys.Comm. 185, 1007 (2014).
  28. A. Savin, R. Nesper, S. Wengert, and T. F. F¨assler, Angew Chem.Int. Ed. Engl. 36, 1808 (1997).
  29. Y. Ma, M. Eremets, A. R. Oganov, Y. Xie, I. Trojan, S. Medvedev, and V. Prakapenka, Nature 458, 182 (2009).
  30. T. Matsuoka and K. Shimizu, Nature 458, 186 (2009).
  31. T. Yabuuchi, Y. Nakamoto, K. Shimizu, and T. Kikegawa, J. Phys. Soc. Jpn. 74, 2391 (2005).
  32. N. W. Ashcroft, Nature 458, 158 (2009).
  33. S. Kasap, Thermoelectric e ects in metals: thermocouples, Department of Electrical Engineering University of Saskatchewan, Canada (2001).
  34. D. M. Rowe, CRC handbook of thermoelectrics: macro to nano, RC, Boca Raton, FL. (2006).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023