スピン軌道結合によって安定化された2次元正方格子ポロニウム

Two-dimensional square lattice polonium stabilized by the spin-orbit coupling.

• Shota Ono

抄録

ポロニウムは、3次元の単純立方格子を持つ唯一の単純金属として知られています。この安定化されたSC構造がスカラー相対論的効果によるものか、スピン軌道結合(SOC)によるものかについては議論があります。ここでは、密度汎関数法を用いて2次元(2D)ポロニウム(ポロニウムエン)という別の相を研究した。その結果、2次元ポロニウムは正方格子構造を基底状態としていることを示し、SOCが(スカラー相対論的近似を超えて)ペイエルス不安定性を抑制し、ブリルアン帯上の虚数フォノン周波数を得るために必要であることを示す。

Polonium is known as the only simple metal that has the simple cubic (SC) lattice in three dimension. There is a debate about whether the stabilized SC structure is attributed to the scalar relativistic effect or the spin-orbit coupling (SOC). Here, we study another phase, two-dimensional (2D) polonium (poloniumene), by performing density-functional theory calculations. We show that the 2D polonium has the square lattice structure as its ground state and demonstrate that the SOC (beyond the scalar relativistic approximation) suppresses the Peierls instability and is necessary to obtain no imaginary phonon frequencies over the Brillouin zone.