بررسی گذارفاز توپولوژی آلیاژهای nbxta1-xsb (x=0,0.25,0.5,0.75,1) از نیم‌فلز دیراک به نیم‌فلز وایل با استفاده از روش ابتدا به‌ ساکن

نیم فلزهای وایل حالت های کوانتومی ویژه و بسیار جالبی از ماده را نشان می دهند که دارای ویژگی های توپولوژی غیربدیهی بوده و کاربردهای یکتایی در صنعت اسپینترونیک دارند. یکی از روش های ساختن این مواد استفاده از روش آلیاژسازی است. در این مقاله آلیاژهای  با استفاده از روش های ابتدا به ساکن ساخته شده اند و بعد از بررسی پایداری آن ها، ویژگی های ساختاری، الکترونی و توپولوژی آن ها مورد مطالعه قرارگرفته است. برای بررسی ویژگی های ساختاری و الکترونی آلیاژها از برنامه محاسباتی وین، که بر اساس نظریه تابعی چگالی است، بهره گرفته شده است. همچنین، ویژگی های توپولوژی این آلیاژها با استفاده از برنامه محاسباتی وانیرتولز، که بر اساس روش تنگ-بست است، محاسبه شده اند. محاسبه ها نشان دادند که آلیاژهای در نبود برهم کنش اسپین- مدار، دارای نقطه های برخوردی با تبهگنی چهارگانه و وارونی نواری هستند و در نتیجه نیم فلز توپولوژی دیراک می ‌باشند. با در نظر گرفتن  برهم کنش اسپین- مدار، مشاهده شد که آلیاژهایی با غلظت های 0.75 ،0.5 ،0.25 ،0 x =  با بازشدن شکاف انرژی تبدیل به نیم فلز معمولی می شوند؛ ولی آلیاژ با غلظت 1x = به نیم فلز توپولوژی وایل با 16 جفت فرمیون وایل تبدیل می ‌شود. برای یافتن مکان نقطه های وایل کل منطقه اول بریلوئن جستجو شد. بررسی ها نشان داد که فرمیون های وایل با کایرالیتی 1+ یا 1- با تقارن مرکزی در منطقه اول بریلوئن پراکنده اند، ولی همگی دور از مسیر های پرتقارن منطقه اول بریلوئن هستند. همچنین ویژگی حالت های سطحی، چون کمان‌های فرمی، برای نیم فلز وایل nbsb با استفاده از برنامه محاسباتی وانیرتولز محاسبه و بررسی شده است.

investigation of topological phase transition of nb_x ta_(1-x) sb (x=0,0.25,0.50,0.75,1) alloys from dirac semimetal to weyl semimetal using first-principles approaches

weyl semimetals show special quantum states of matter, which have nontrivial topological features and very interesting and unique applications in the spintronics industry. one method of making these materials is the use of alloying method. in this paper, the  alloys are constructed using the first-principles methods. after study of their stability, their structural, electronic, and topological properties have been studied. to study the structural and electronic properties of the alloys, the wien2k package, based on density functional theory, has been used. furthermore, the topological properties of the alloys have been calculated using the wanniertools packages, based on the tight-binding method. calculations show that the alloys, in the absence of spin-orbit coupling, have crossing points with fourfold degeneracy and band inversion. therefore, they are topological dirac semimetal. considering the spin-orbit coupling, it is seen that alloys with concentrations of x = 0, 0.25, 0.5, 0.75 change to the normal semimetal by opening the band gap; but, the alloy with x = 1 concentration changes to the topological weyl semimetal with 16 weyl fermions couple. the full area of the first brillouin zone (fbz) was scanned to find the positions of the weyl points. the results show that the weyl points, with chirality of either +1 or -1, were scattered in the fbz with the central symmetry, but all of them are far from the high-symmetry paths of fbz. furthermore, the surface state properties, like fermi arcs, were calculated and studied for the nbsb weyl semimetal using the wanniertools computational packages.