具有大有效自旋轨道耦合的轻元素材料设计数据集

数据集内容： 本数据集面向轻元素体系中有效自旋轨道耦合增强机制和二维量子反常霍尔材料设计，内容包括晶体对称性、轨道简并、电子占据和电子关联协同作用的理论分析，C2DB二维材料数据库筛选，以及Fe₂S₂、Fe₂Se₂等候选材料的第一性原理和拓扑性质计算。该数据集通过VASP、GGA+U、WannierTools、ISOTROPY/FINDSYM等方法，建立了从对称性准则到候选材料筛选、能带拓扑验证和边缘态计算的完整数据链条。 该数据集最直接对应指标1.1，因为其核心成果是预测具有大有效SOC和潜在高温量子反常霍尔效应的低维磁性拓扑材料。同时，该数据集也对应指标1.2，体现高通量第一性原理筛选和拓扑性质计算方法；并对应指标4.2，因为其揭示了晶体场、轨道简并、电子关联和SOC之间的协同调控机制。 采集方案： 本数据集为理论设计与高通量筛选数据。研究从晶体对称性、轨道简并、电子占据和电子关联出发，建立轻元素材料中增强有效自旋轨道耦合的设计准则；随后在二维材料数据库C2DB中筛选含3d/4d元素且具有合适轨道简并的候选材料，并对Fe₂S₂、Fe₂Se₂等候选体系开展第一性原理计算。计算采用VASP软件，PAW方法，GGA-PBE泛函，平面波截断能500eV，真空层15Å；对Fe3d电子采用Dudarev形式GGA+U，U在0–3eV范围内变化；结构优化至每个原子受力小于0.01eV/Å，总能量收敛阈值为10⁻⁵eV。随后投影到Fe-3d、S-3p、Se-4p轨道构建Wannier表象，并用WannierTools计算边缘态和Berry曲率；材料筛选中使用ISOTROPY软件的FINDSYM模块检查空间群和Wyckoff位置对称性。 采集地点： 理论分析和计算由南方科技大学深圳量子科学与工程研究院/物理系、广东省计算科学与材料设计重点实验室，以及南京大学固体微结构物理国家重点实验室完成。 采集时间： 2021年 数据量： 98.8MB