Influencia del acoplamiento espín–órbita en la estructura electrónica de MnBi2Te4 y Bi2Te3
DOI:
https://doi.org/10.29057/icbi.v14iEspecial2.17123Palabras clave:
SIESTA, propiedades electrónicas, aislante topológico, simulaciónResumen
Se llevó a cabo un estudio teórico sobre los sistemas Bi2Te3 y MnBi2Te4 utilizando el código computacional SIESTA, con el objetivo de establecer una metodología adecuada para realizar simulaciones en este programa. Para determinar los parámetros más apropiados, se emplearon dos tipos de pseudopotenciales basados en la aproximación de densidad local (LDA) y en la aproximación de gradiente generalizado (GGA), considerando tanto casos no relativistas como totalmente relativistas. Además, se realizaron cálculos adicionales incorporando correcciones DFT+U y el acoplamiento spin-órbita (SOC). Los resultados obtenidos mostraron que las bandas prohibidas del sistema MnBi2Te4 fueron de 0,17 eV con LDA y 0,21 eV con GGA, mientras que para el sistema Bi2Te3 se obtuvieron valores de 0,17 eV con LDA y 0,30 eV con GGA. Los resultados del estudio resaltan la importancia de incluir los efectos del acoplamiento spin-órbita en los cálculos de las propiedades electrónicas de este tipo de materiales y presentan una comparación con resultados reportados en otras investigaciones.
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Aliabad, H. A. R., & Kheirabadi, M. (2013). Electronic and structural properties of Sb2Te3. Physica B: Condensed Matter, 433, 157-161. https://doi.org/10.1016/j.physb.2013.10.035
Chen, Y. L., Analytis, J. G., Chu, J.-H., Liu, Z. K., Mo, S.-K., Qi, X. L., Zhang, H. J., Lu, D. H., Dai, X., Fang, Z., Zhang, S. C., Fisher, I. R., Hussain, Z., & Shen, Z.-X. (2009). Experimental realization of a three-dimensional topological insulator, Bi2Te3. Science, 325(5937), 178-181. https://doi.org/10.1126/science.1173034
Dudarev, S. L., Botton, G. A., Savrasov, S. Y., Humphreys, C. J., & Sutton, A. P. (1998). Electron-energy-loss spectra and the structural stability of nickel oxide. Physical Review B, 57, 1505-1509. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.57.1505
Fang, T., Li, X., Hu, C., Zhang, Q., Yang, J., Zhang, W., Zhao, X., Singh, D. J., & Zhu, T. (2019). Thermoelectric properties of topological materials. Advanced Functional Materials, 29. https://doi.org/10.1002/adfm.201900677
Gong, Y., Guo, J., Li, J., Zhu, K., Liao, M., Liu, X., Zhang, Q., Gu, L., Tang, L., Feng, X., Zhang, D., Li, W., Song, C., Wang, L., Yu, P., Chen, X., Wang, Y., Yao, H., Duan, W., et al. (2019). Experimental realization of magnetic topological insulators. Chinese Physics Letters, 36, 076801. https://doi.org/10.1088/0256-307X/36/7/076801
Hasan, M. Z., & Kane, C. L. (2010). Colloquium: Topological insulators. Reviews of Modern Physics, 82(4), 3045-3067. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.82.3045
Larson, P., Greanya, V. A., Tonjes, W. C., Liu, R., Mahanti, S. D., & Olson, C. G. (2002). Electronic structure of Sb2Te3. Physical Review B, 65, 085108. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.085108
Larson, P., Mahanti, S. D., & Kanatzidis, M. G. (2000). Electronic structure of Sb2Te3 and related compounds. Physical Review B, 61, 8162-8167. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.8162
Lawal, A., & Shaari, A. (2017). Electronic properties of topological insulators. Malaysian Journal of Fundamental and Applied Sciences, 12.
Lee, D. S., Kim, T.-H., Park, C.-H., Chung, C.-Y., Lim, Y. S., Seo, W.-S., & Park, H.-H. (2013). Crystal growth and characterization of topological insulator materials. CrystEngComm, 15, 5532-5538. https://doi.org/10.1039/C3CE40643A
Li, J., Li, Y., Du, S., Wang, Z., Gu, B.-L., Zhang, S.-C., He, K., Duan, W., & Xu, Y. (2019). Intrinsic magnetic topological insulators in van der Waals layered materials. Science Advances, 5. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw5685
Li, S., Liu, T., Liu, C., Wang, Y., Lu, H.-Z., & Xie, X. C. (2023). Topological materials and their applications. National Science Review, 11. https://doi.org/10.1093/nsr/nwac296
Michiardi, M., Aguilera, I., Bianchi, M., De Carvalho, V. E., Ladeira, L. O., Teixeira, N. G., Soares, E. A., Friedrich, C., Blügel, S., & Hofmann, P. (2014). Bulk band structure of topological insulators. Physical Review B, 90, 075105. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.90.075105
Mishra, S. K., Satpathy, S., & Jepsen, O. (1997). Electronic structure and thermoelectric properties of bismuth telluride and antimony telluride. Journal of Physics: Condensed Matter, 9, 461-470. https://doi.org/10.1088/0953-8984/9/2/014
Otrokov, M. M., Rusinov, I. P., Blanco-Rey, M., Hoffmann, M., Vyazovskaya, A. Y., Eremeev, S. V., Ernst, A., Echenique, P. M., Arnau, A., & Chulkov, E. V. (2019). Prediction and observation of magnetic topological insulators. Physical Review Letters, 122, 107202. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.107202
Sharma, V., Sharda, S., Sharma, N., Katyal, S. C., & Sharma, P. (2019). Topological insulators: A review. Progress in Solid State Chemistry, 54, 31-43. https://doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2019.04.001
Soler, J. M., Artacho, E., Gale, J. D., García, A., Junquera, J., Ordejón, P., & Sánchez-Portal, D. (2002). The SIESTA method for ab initio order-N materials simulation. Journal of Physics: Condensed Matter, 14, 2745-2779. https://doi.org/10.1088/0953-8984/14/11/302
Thouless, D. J., Kohmoto, M., Nightingale, M. P., & Nijs, M. den. (1982). Quantized Hall conductance in a two-dimensional periodic potential. Physical Review Letters, 49(6), 405-408. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.49.405
Tian, W., Yu, W., Shi, J., & Wang, Y. (2017). The properties and applications of topological insulators: A review. Materials, 10(7), 814. https://doi.org/10.3390/ma10070814
Trang, C. X., Li, Q., Yin, Y., Hwang, J., Akhgar, G., Di Bernardo, I., Grubišić-Čabo, A., Tadich, A., Fuhrer, M. S., Mo, S.-K., Medhekar, N. V., & Edmonds, M. T. (2021). Electronic structure of topological materials. ACS Nano, 15, 13444-13452. https://doi.org/10.1021/acsnano.1c03936
Wang, K. L., Lang, M., & Kou, X. (2015). Spintronics of topological insulators. En Spintronics of Topological Insulators (p. 431). Springer. https://doi.org/10.1007/978-94-007-6892-5_56
Zhang, H., Liu, C.-X., Qi, X.-L., Dai, X., Fang, Z., & Zhang, S.-C. (2009). Topological insulators in Bi2Se3, Bi2Te3 and Sb2Te3. Nature Physics, 5, 438-442. https://doi.org/10.1038/nphys1270
Zhou, G., & Wang, D. (2015). Electronic properties of topological insulators. Scientific Reports, 5, 8099. https://doi.org/10.1038/srep08099
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