?
Магнитные топологические сплавы на основе дираковского полуметалла Cd3As2: легирование атомами Cr, Mn и Fe
Согласно теоретическим моделям, внесение в дираковский полуметалл магнитных атомов расщепляет конус Дирака на два конуса Вейля, формируя тем самым магнитный вейлевский полуметалл, привлекательный для приложений. В настоящей работе этот процесс исследуется ab initio, на примере легирования дираковского полуметалла Cd3As2 атомами Cr, Mn и Fe. Для случаев ферромагнитного и антиферромагнитного упорядочения спинов в сплавах (Cd1‒xMx)3As2, (M=Cr, Mn, Fe) рассчитываются зонная структура, поверхность Ферми, скорость электронов на уровне Ферми и плазменная частота Друде, а также оценивается время релаксации при температуре T→0 K. Из расчётов следует, что в ферромагнитных сплавах один конус Вейля, как правило, разрушается за счёт гибридизации электронных состояний Cd3As2 с 3d-орбиталями атомов M. Условием сохранения второго конуса Вейля является его попадание в энергетическое окно, свободное от 3d-состояний атомов M. Существование таких окон тесно связано с энергией и заполнением 3d↑- и 3d↓-зон атомов M, типом спинового упорядочения (ферро- или антиферромагнитного) и химическим составом сплава. В частности, окна отсутствуют в антиферромагнитных сплавах, за исключением случая M=Mn. Оценки показывают, что конус Вейля, если он сохраняется, доминирует в транспортных свойствах (Cd1‒xMx)3As2, что согласуется с результатами экспериментов.