【摘要】 以前的实验和理论研究所获得的结构和电子性质仍然不能提供足够清楚的电子电荷密度是如何变化的,以及当存在ETT时电荷密度是如何重新分布的。
碲化铋(Bi2Te3)具有带隙窄、态密度高和热导率低的特点,因此科学界认为碲化铋具有优异的热电性能。目前,它是最好的室温热电材料之一。几十年来,这种化合物一直通过掺杂、高压、改变介观结构等方式来改善其热电性能。同时,科学界对Bi2Te3的研究并不局限于热电,特别是最近的一些研究表明,在约3 Gpa的静水压力下,存在等结构相变(IPT)。通常,压力诱导的IPT被归因于电子拓扑转变(ETT)。当与电子态密度(EDO)的Van Hove奇点有关的能带极值穿过费米能量并导致EDO在费米能量附近发生强烈的重新分布时,就发生了ETT。EDO的重新分布导致了二阶IPT,没有体积不连续或Wyackoff位置没有变化。这种类型的相变经常导致机械、电学、热力学和振动性质的异常。
Zhang等人报道,Bi2Te3的霍尔系数、载流子浓度和迁移率在4 Gpa附近出现异常,证明了ETT的发生。最近, andez等人利用费米能级在2 Gpa附近的变化解释了Bi2Te3中Seebeck系数反常的原因,并证实了在低掺杂时发生了ETT。
根据上述报道,结构和输运性质的异常都可以用压力驱动的ETT来解释。EDOS在费米能级附近,这可以反映成键电子的构型。然而,以前的实验和理论研究所获得的结构和电子性质仍然不能提供足够清楚的电子电荷密度是如何变化的,以及当存在ETT时电荷密度是如何重新分布的。
Zhao等人对晶体结构和电子结构进行了系统的理论研究,揭示了电子态的再分布。这一计算还解释了晶格扭曲与电子电荷密度变化之间的关系。此外,用Bader电荷分析从量上描述了电荷密度的变化,解释了晶体结构反常的原因。他们用有效质量的方法讨论了带边的色散,并解释了由于ETT引起的输运性质反常的本质。
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