Thermodynamic, elastic, and electronic properties of substances with a chiral crystal structure: MnSi, FeSi, and CoSi

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Transition metal silicides crystallizing in a B20 chiral structure whose space group $P2_{1}3$ does not contain an inversion center feature a number of remarkable properties that have been studied for many decades. We analyze investigations of MnSi, FeSi, and CoSi, the most studied materials of this class, which are a sequence of a magnetic metal, a semiconductor, and a semimetal. Each of these materials exhibits the influence of spatial symmetry on certain features of the electronic and phonon spectra, some of which have been discovered quite recently.

About the authors

Sergei Mikhailovich Stishov

P. N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: stishovsm@lebedev.ru
Doctor of physico-mathematical sciences, Professor

Alla E. Petrova

P. N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: allaepetrova@yandex.ru
ResearcherId: K-1014-2018
Candidate of physico-mathematical sciences

References

  1. Armitage N. P., Mele E. J., Vishwanath A., Rev. Mod. Phys., 90 (2018), 015001
  2. Vanderbilt D., Berry Phases in Electronic Structure Theory: Electric Polarization, Orbital Magnetization and Topological Insulators, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2018
  3. Williams H. J. et al, J. Appl. Phys., 37 (1966), 1256
  4. Dzyaloshinsky I., J. Phys. Chem. Solids, 4 (1958), 241
  5. Moriya T., Phys. Rev., 120 (1960), 91
  6. Ishikawa Y. et al, Solid State Commun., 19 (1976), 525
  7. Стишов С. М., Петрова А. Е., УФН, 181 (2011), 1157
  8. Стишов С. М., Петрова А. Е., УФН, 187 (2017), 1365
  9. Brando M. et al, Rev. Mod. Phys., 88 (2016), 025006
  10. Belemuk A. M., Stishov S. M., Phys. Rev. B, 95 (2017), 224433
  11. Белемук А. М., Стишов С. М., ЖЭТФ, 158 (2020), 866
  12. Jaccarino V. et al, Phys. Rev., 160 (1967), 476
  13. Schlesinger Z. et al, Phys. Rev. Lett., 71 (1993), 1748
  14. Mandrus D. et al, Phys. Rev. B, 51 (1995), 4763
  15. Paschen S. et al, Phys. Rev. B, 56 (1997), 12916
  16. Fäth M. et al, Phys. Rev. B, 58 (1998), 15483
  17. Mazurenko V. V. et al, Phys. Rev. B, 81 (2010), 125131
  18. Ishizaka K. et al, Phys. Rev. B, 72 (2005), 233202
  19. Arita M. et al, Phys. Rev. B, 77 (2008), 205117
  20. Klein M. et al, Phys. Rev. Lett., 101 (2008), 046406
  21. Поносов Ю. С. и др, Письма ЖЭТФ, 103 (2016), 359
  22. Tajima K. et al, Phys. Rev. B, 38 (1988), 6954
  23. Lue C. S. et al, Phys. Rev. B, 69 (2004), 12511
  24. Asanabe S., Shinoda D., Sasaki Y., Phys. Rev., 134 (1964), A774
  25. Sakai A. et al, J. Phys. Soc. Jpn., 76 (2007), 093601
  26. Nakanishi O., Yanase A., Hasegawa A., J. Magn. Magn. Mater., 15–18 (1980), 879
  27. Mattheiss L. F., Hamann D. R., Phys. Rev. B, 47 (1993), 13114
  28. Imai Y. et al, Intermetallics, 9 (2001), 261
  29. Jeong T., Pickett W. E., Phys. Rev. B, 70 (2004), 075114
  30. Delaire O. et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 108 (2011), 4725
  31. Stishov S. M. et al, Phys. Rev. B, 76 (2007), 052405
  32. Stishov S. M. et al, J. Phys. Condens. Matter, 20 (2008), 235222
  33. Petrova A. E. et al, Phys. Rev. B, 82 (2010), 155124
  34. Petrova A. E., Stishov S. M., Phys. Rev. B, 86 (2012), 174407
  35. Stishov S. M. et al, Phys. Rev. Lett., 105 (2010), 236403
  36. Lamago D. et al, Phys. Rev. B, 82 (2010), 144307
  37. Alekseev P. A. et al, J. Phys. Condens. Matter, 273 (2011), 012129
  38. Stishov S. M. et al, Phys. Rev. B, 86 (2012), 064433
  39. Petrova A. E., Stishov S. M., Phys. Rev. B, 91 (2015), 214402
  40. Petrova A. E., Stishov S. M., Phys. Rev. B, 94 (2016), 020410
  41. Stishov S. M., Petrova A. E., Phys. Rev. B, 94 (2016), 140406
  42. Lebech B., Bernhard J., Freltoft T., J. Phys. Condens. Matter, 1 (1989), 6105
  43. Jorgensen J.-E., Rasmussen S. E., Powder Diffraction, 6:4 (1991), 194
  44. Sales B. C. et al, Phys. Rev. B, 50 (1994), 8207
  45. Wong-Ng W. et al, Powder Diffraction, 2 (1987), 257
  46. Boren B., Arkiv Kemi Mineralogi Geologi A, 11:1 (1933), 1
  47. Harrison W. A., Elementary Electronic Structure, World Scientific, Singapore, 1999
  48. Ou-Yang T. Y., Shu G. J., Fuh H. R., Europhys. Lett., 120 (2017), 17002
  49. Nii Y. et al, Phys. Rev. B, 2021, 081101
  50. Baroni S., Giannozzi P., Isaev E., Rev. Mineralogy Geochem., 71:1 (2010), 39
  51. Zinoveva G. P., Andreeva L. P., Geld P. V., Phys. Status Solidi A, 23 (1974), 711
  52. Bauer A., Garst M., Pfleiderer C., Phys. Rev. Lett., 110 (2013), 177207
  53. Fang Y. et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 115 (2018), 8558
  54. Vočadlo L. et al, Phys. Chem. Min., 29 (2002), 132
  55. Marklund K. et al, Phys. Scr., 9 (1974), 47
  56. Krannich S. et al, Nat. Commun., 6 (2015), 8961
  57. Zhang T. et al, Phys. Rev. Lett., 120 (2018), 016401
  58. Miao H. et al, Phys. Rev. Lett., 121 (2018), 035302
  59. Petrova A. E., Stishov S. M., J. Phys. Condens. Matter, 21 (2009), 196001
  60. Sarrao J. L. et al, Physica B, 199–200 (1994), 478
  61. Nii Y. et al, Phys. Rev. Lett., 113 (2014), 267203
  62. Luo Y. et al, Phys. Rev. B, 97 (2018), 104423
  63. Mühlbauer S. et al, Science, 323 (2009), 915
  64. Nagaosa N., Tokura Y., Nat. Nanotechnol., 8 (2013), 899
  65. Adams T. et al, Phys. Rev. Lett., 121 (2018), 187205
  66. Pshenay-Severin D. A., Burkov A. T., Materials, 12 (2019), 2710
  67. Dutta P., Pandey S. K., Computational Condens. Matter, 16 (2018), e00325
  68. Mooij J. H., Phys. Status Solidi A, 17 (1973), 521
  69. Wiesmann H. et al, Phys. Rev. Lett., 38 (1977), 782
  70. Allen P. B., Physics of Transition Metals, 1980, Inst. Phys. Conf. Ser., 55, eds. Ed. P. Rhodes, The Institute of Physics, Bristol, 1981, 425
  71. Lee P. A., Ramakrishnan T. V., Rev. Mod. Phys., 57 (1985), 287
  72. Tang P., Zhou Q., Zhang S.-C., Phys. Rev. Lett., 119 (2017), 206402
  73. Pshenay-Severin D. A. et al, J. Phys. Condens. Matter, 30 (2018), 135501
  74. Rao Z. et al, Nature, 567 (2019), 496
  75. Xu X. et al, Phys. Rev. B, 100 (2019), 045104
  76. Habe T., Phys. Rev. B, 100 (2019), 245131
  77. Takane D. et al, Phys. Rev. Lett., 122 (2019), 076402
  78. Wu D. S. et al, Chinese Phys. Lett., 36 (2019), 077102
  79. Wang H. et al, Phys. Rev. B, 102 (2020), 115129
  80. Ni Z. et al, Nat. Commun., 12 (2021), 154
  81. Seo K. et al, Nano Lett., 7 (2007), 1240
  82. Petrova A. E., Sobolevskiy O. A., Stishov S. M., Phys. Rev. B, 107 (2023), 085136

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».