Estudio ab-initio de las propiedades topológicas de Antiperovskitas A3BO

Abstract

Se presenta un estudio teórico y computacional ab-initio de la familia de antiperovskitas cúbicas A3BO, caracterizadas por su grupo espacial Pm¯3m, con A = Ca, Ba y B = Sn, Pb, Ge. Mediante cálculos basados en la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT), implementados en el paquete Vienna Ab-initio Simulation Package (VASP), se determinó la estructura electrónica de estos materiales, incluyendo efectos de acoplamiento espín-órbita (SOC). Los resultados revelan la existencia de inversiones de bandas inducidas por SOC, junto con brechas energéticas compatibles con valores reportados en la literatura. A partir de las bandas calculadas y sus correspondientes representaciones irreducibles en los puntos de alta simetría de la zona de Brillouin, se realizó una clasificación topológica utilizando los invariantes Z2 y Z4. Este análisis permitió identificar cuatro de estos compuestos como aislantes topológicos de orden superior (HOTIs), y se discute su potencial para albergar modos de conducción unidimensionales en bisagras protegidos por simetrías cristalinas, en ausencia de conducción superficial o volumétrica. Los resultados consolidan a las antiperovskitas como una familia prometedora de materiales funcionales con aplicaciones emergentes en transporte topológicamente protegido. (Tomado de la fuente)

A theoretical and ab-initio computational study is presented for the family of cubic antiperovskites A3BO, characterized by the Pm¯3m space group, with A = Ca, Ba and B = Sn, Pb, Ge. Using Density Functional Theory (DFT) calculations implemented in the Vienna Ab-initio Simulation Package (VASP), the electronic structure of these materials was determined, including spin-orbit coupling (SOC) effects. The results reveal band inversions induced by SOC, together with energy gaps consistent with values reported in the literature. Based on the calculated band structures and their corresponding irreducible representations at the high-symmetry points of the Brillouin zone, a topological classification was carried out through the evaluation of the Z2 and Z4 invariants. This analysis identifies four of these compounds as higher-order topological insulators (HOTIs), and discusses their potential to host one-dimensional hinge conduction modes protected by crystalline symmetries, in the absence of surface or bulk conduction. These results establish antiperovskites as a promising material family for emerging applications in topologically protected electronic transport.