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2025 article

Flat phonon soft modes and unconventional charge density wave formation in ScV 6 Sn 6 : Microscopic and effective theory

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Rattachement africain : es, cn, us, de. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Kagome materials with flat bands exhibit wildly different physical properties depending on symmetry group and electron number. We analyze the case of the kagome 166 material ${\mathrm{ScV}}_{6}{\mathrm{Sn}}_{6}$ in symmetry group 191, with the Fermi level away from the flat bands. Experimentally, an $\ensuremath{\sim}95$ K charge density wave (CDW) at vector $\overline{K}=(\frac{1}{3},\frac{1}{3},\frac{1}{3})$ exists, with no nesting or peaks in the electron susceptibility at $\overline{K}$. We show that ${\mathrm{ScV}}_{6}{\mathrm{Sn}}_{6}$ has a collapsed phonon mode at $H=(\frac{1}{3},\frac{1}{3},\frac{1}{2})$ and an imaginary flat phonon band in the $H$ vicinity. The soft phonon is supported on the triangular Sn (${\mathrm{Sn}}^{T}$) $z$-directed mirror-even vibration, which is faithfully described by a three-degree-of-freedom simple force constant model. We show that the phonon softening comes from the electron-phonon coupling between mirror-even electron orbitals at ${\mathrm{Sn}}^{T}$ and the mirror-even vibration of ${\mathrm{Sn}}^{T}$ atoms. We model it using a (Gaussian) approximation of the hopping parameter Yu et al., Nat. Phys. 20, 1262 (2024) and show that the resulting field-theoretical renormalization of the phonon frequency reproduces the collapse of the $H$ phonon and induces small in-plane dispersion away from $H$. To explain the appearance of the $\overline{K}$ CDW we build an effective model of two order parameters (OPs): one at the collapsed phonon $H$ and one at the CDW $\overline{K}$. Comparing our results with experimental data [Korshunov et al., Nat. Commun. 14, 6646 (2023)], we show that the $H$ OP undergoes a second-order phase transition; however, its flatness around $H$ induces large fluctuations and stabilizes a $\overline{K}$ CDW via a first-order transition. We construct CDW OPs in the electron and phonon fields that match the ab initio calculations. Our results not only explain the CDW in ${\mathrm{ScV}}_{6}{\mathrm{Sn}}_{6}$ but also show an unprecedented level of modeling of complex electronic systems that open different collaboration between ab initio calculations and analytics.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé, mais le titre doit être comparé manuellement.

Titre Crossref
Flat phonon soft modes and unconventional charge density wave formation in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>ScV</mml:mi> <mml:mn>6</mml:mn> </mml:msub> <mml:msub> <mml:mi>Sn</mml:mi> <mml:mn>6</mml:mn> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> : Microscopic and effective theory
Date Crossref
20/02/2025
Éditeur
American Physical Society (APS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Donostia International Physics Center pays non établi dans la notice
    Institution
  • Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la notice
    Organisme public
  • University of Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Princeton University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • University of the Basque Country pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • IKERBASQUE pays non établi dans la notice
    Institution

Donostia International Physics Center, Chinese Academy of Sciences et University of Chinese Academy of Sciences, avec 4 autres affiliations.

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