The tetrachalcogenide TaTe4 is known as an excellent example of a charge-density wave (CDW) system that has a commensurately modulated structure at room temperature. Using density function perturbation theory, we find that the unmodulated phase of TaTe4 has a giant Kohn anomaly at room temperature, which manifests itself as softened phonon modes at the CDW vector . Interestingly, after the application of 8 GPa hydrostatic pressure, this CDW instability can be effectively suppressed and disappears at room temperature. By studying the topology of the Fermi surface and the phonon linewidth, we show that the Kohn anomaly in TaTe4 is driven by a large electron–phonon coupling coefficient at the CDW vector and not by Fermi surface nesting.
References
1.
2.
H.
Fröhlich
, Proc. R. Soc. London, A
223
, 296
(1954
).3.
M. D.
Johannes
and I. I.
Mazin
, Phys. Rev. B
77
, 165135
(2008
).4.
M. D.
Johannes
, I. I.
Mazin
, and C. A.
Howells
, Phys. Rev. B
73
, 205102
(2006
).5.
M.
Maschek
, S.
Rosenkranz
, R.
Heid
, A. H.
Said
, P.
Giraldo-Gallo
, I. R.
Fisher
, and F.
Weber
, Phys. Rev. B
91
, 235146
(2015
).6.
X.
Zhu
, Y.
Cao
, J.
Zhang
, E. W.
Plummer
, and J.
Guo
, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
112
, 2367
(2015
).7.
8.
C.
Lian
, S.-J.
Zhang
, S.-Q.
Hu
, M.-X.
Guan
, and S.
Meng
, Nat. Commun.
11
, 43
(2020
).9.
M. J.
Trott
and C. A.
Hooley
, Commun. Phys.
4
, 37
(2021
).10.
W.
Kohn
, Phys. Rev. Lett.
2
, 393
(1959
).11.
A. M.
Gabovich
, A. I.
Voitenko
, J. F.
Annett
, and M.
Ausloos
, Supercon. Sci. Tech.
14
, R1
(2001
).12.
M.
Leroux
, V.
Mishra
, C.
Opagiste
, P.
Rodière
, A.
Kayani
, W.-K.
Kwok
, and U.
Welp
, Phys. Rev. B
102
, 094519
(2020
).13.
D.
Yan
, Y.
Zeng
, Y.
Lin
, L.
Zeng
, J.
Yin
, Y.
He
, M.
Boubeche
, M.
Wang
, Y.
Wang
, D.-X.
Yao
, and H.
Luo
, arXiv:2003.11463 [cond-mat] (2020
).14.
A.
Chikina
, A.
Fedorov
, D.
Bhoi
, V.
Voroshnin
, E.
Haubold
, Y.
Kushnirenko
, K. H.
Kim
, and S.
Borisenko
, npj Quantum Mater.
5
, 22
(2020
).15.
J. M.
Tranquada
, B. J.
Sternlieb
, J. D.
Axe
, Y.
Nakamura
, and S.
Uchida
, Nature
375
, 561
(1995
).16.
G.
Ghiringhelli
, M.
Le Tacon
, M.
Minola
, S.
Blanco-Canosa
, C.
Mazzoli
, N. B.
Brookes
, G. M.
De Luca
, A.
Frano
, D. G.
Hawthorn
, F.
He
, T.
Loew
, M. M.
Sala
, D. C.
Peets
, M.
Salluzzo
, E.
Schierle
, R.
Sutarto
, G. A.
Sawatzky
, E.
Weschke
, B.
Keimer
, and L.
Braicovich
, Science
337
, 821
(2012
).17.
E. H.
da Silva Neto
, P.
Aynajian
, A.
Frano
, R.
Comin
, E.
Schierle
, E.
Weschke
, A.
Gyenis
, J.
Wen
, J.
Schneeloch
, Z.
Xu
, S.
Ono
, G.
Gu
, M. L.
Tacon
, and A.
Yazdani
, Science
343
, 393
(2014
).18.
T.
Nguyen
, F.
Han
, N.
Andrejevic
, R.
Pablo-Pedro
, A.
Apte
, Y.
Tsurimaki
, Z.
Ding
, K.
Zhang
, A.
Alatas
, E. E.
Alp
, S.
Chi
, J.
Fernandez-Baca
, M.
Matsuda
, D. A.
Tennant
, Y.
Zhao
, Z.
Xu
, J. W.
Lynn
, S.
Huang
, and M.
Li
, Phys. Rev. Lett.
124
, 236401
(2020
).19.
E.
Bjerkelund
and A.
Kjekshus
, Z. Anorg. Allg. Chem.
328
, 235
(1964
).20.
F. W.
Boswell
, A.
Prodan
, and J. K.
Brandon
, J. Phys. C: Solid State Phys.
16
, 1067
(1983
).21.
D. J.
Eaglesham
, D.
Bird
, R. L.
Withers
, and J. W.
Steeds
, J. Phys. C: Solid State Phys.
18
, 1
(1985
).22.
K. D.
Bronsema
, S.
Van Smaalen
, J. L.
De Boer
, G. A.
Wiegers
, F.
Jellinek
, and J.
Mahy
, Acta Crystallogr. B
43
, 305
(1987
).23.
J. C.
Bennett
, F. W.
Boswell
, A.
Prodan
, J. M.
Corbett
, and S.
Ritchie
, J. Phys.: Condens. Matter
3
, 6959
(1991
).24.
Y.
Gao
, L.
Xu
, Y.
Qiu
, Z.
Tian
, S.
Yuan
, and J.
Wang
, J. Appl. Phys.
122
, 135101
(2017
).25.
F. W.
Boswell
, A.
Prodan
, J. C.
Bennett
, J. M.
Corbett
, and L. G.
Hiltz
, Phys. Status Solidi (a)
102
, 207
(1987
).26.
D.
Sahu
and M. B.
Walker
, Phys. Rev. B
32
, 1643
(1985
).27.
M. B.
Walker
, in Charge Density Waves in Solids
, edited by G.
Hutiray
and J.
Sólyom
(Springer
, Berlin
, 1985
), pp. 33
–40
.28.
J.
Corbett
, L.
Hiltz
, F.
Boswell
, J.
Bennett
, and A.
Prodan
, Ultramicroscopy
26
, 43
(1988
).29.
X.
Luo
, F. C.
Chen
, Q. L.
Pei
, J. J.
Gao
, J.
Yan
, W. J.
Lu
, P.
Tong
, Y. Y.
Han
, W. H.
Song
, and Y. P.
Sun
, Appl. Phys. Lett.
110
, 092401
(2017
).30.
X.
Gonze
, B.
Amadon
, G.
Antonius
, F.
Arnardi
, L.
Baguet
, J.-M.
Beuken
, J.
Bieder
, F.
Bottin
, J.
Bouchet
, E.
Bousquet
, N.
Brouwer
, F.
Bruneval
, G.
Brunin
, T.
Cavignac
, J.-B.
Charraud
, W.
Chen
, M.
Côté
, S.
Cottenier
, J.
Denier
, G.
Geneste
, P.
Ghosez
, M.
Giantomassi
, Y.
Gillet
, O.
Gingras
, D. R.
Hamann
, G.
Hautier
, X.
He
, N.
Helbig
, N.
Holzwarth
, Y.
Jia
, F.
Jollet
, W.
Lafargue-Dit-Hauret
, K.
Lejaeghere
, M. A. L.
Marques
, A.
Martin
, C.
Martins
, H. P. C.
Miranda
, F.
Naccarato
, K.
Persson
, G.
Petretto
, V.
Planes
, Y.
Pouillon
, S.
Prokhorenko
, F.
Ricci
, G.-M.
Rignanese
, A. H.
Romero
, M. M.
Schmitt
, M.
Torrent
, M. J.
van Setten
, B. V.
Troeye
, M. J.
Verstraete
, G.
Zérah
, and J. W.
Zwanziger
, Comput. Phys. Commun.
248
, 107042
(2020
).31.
A. H.
Romero
, D. C.
Allan
, B.
Amadon
, G.
Antonius
, T.
Applencourt
, L.
Baguet
, J.
Bieder
, F.
Bottin
, J.
Bouchet
, E.
Bousquet
, F.
Bruneval
, G.
Brunin
, D.
Caliste
, M.
Cˆoté
, J.
Denier
, C.
Dreyer
, P.
Ghosez
, M.
Giantomassi
, Y.
Gillet
, O.
Gingras
, D. R.
Hamann
, G.
Hautier
, F.
Jollet
, G.
Jomard
, A.
Martin
, H. P. C.
Miranda
, F.
Naccarato
, G.
Petretto
, N. A.
Pike
, V.
Planes
, S.
Prokhorenko
, T.
Rangel
, F.
Ricci
, G.-M.
Rignanese
, M.
Royo
, M.
Stengel
, M.
Torrent
, M. J.
van Setten
, B. V.
Troeye
, M. J.
Verstraete
, J.
Wiktor
, J. W.
Zwanziger
, and X.
Gonze
, J. Chem. Phys.
152
, 124102
(2020
).32.
G.
Kresse
and J.
Furthmüller
, Comput. Mater. Sci.
6
, 15
(1996
).33.
P. E.
Blöchl
, Phys. Rev. B
50
, 17953
(1994
).34.
M.
Torrent
, F.
Jollet
, F.
Bottin
, G.
Zérah
, and X.
Gonze
, Comput. Mater. Sci.
42
, 337
(2008
).35.
S.
Grimme
, J. Comput. Chem.
27
, 1787
(2006
).36.
S.
Grimme
, J.
Antony
, S.
Ehrlich
, and H.
Krieg
, J. Chem. Phys.
132
, 154104
(2010
).37.
J. P.
Perdew
, K.
Burke
, and M.
Ernzerhof
, Phys. Rev. Lett.
77
, 3865
(1996
).38.
G.
Brunin
, H. P. C.
Miranda
, M.
Giantomassi
, M.
Royo
, M.
Stengel
, M. J.
Verstraete
, X.
Gonze
, G.-M.
Rignanese
, and G.
Hautier
, Phys. Rev. Lett.
125
, 136601
(2020
).39.
K.
Momma
and F.
Izumi
, J. Appl. Crystallogr.
44
, 1272
(2011
).40.
M.
Kawamura
, Comput. Phys. Commun.
239
, 197
(2019
).41.
M.
Verstraete
and X.
Gonze
, Phys. Rev. B
65
, 035111
(2001
).42.
D. L.
Duong
, M.
Burghard
, and J. C.
Schön
, Phys. Rev. B
92
, 245131
(2015
).43.
44.
M. B.
Walker
, Can. J. Phys.
63
, 46
(1985
).45.
A. E.
Jacobs
and M. B.
Walker
, Phys. Rev. B
21
, 4132
(1980
).46.
Z.
Wang
, M.
Saint-Lager
, P.
Monceau
, M.
Renard
, P.
Gressier
, A.
Meerschaut
, L.
Guemas
, and J.
Rouxel
, Solid State Commun.
46
, 325
(1983
).47.
F.
Zwick
, H.
Berger
, M.
Grioni
, G.
Margaritondo
, L.
Forró
, J.
LaVeigne
, D. B.
Tanner
, and M.
Onellion
, Phys. Rev. B
59
, 7762
(1999
).48.
T.
Sambongi
, S.
Tadaki
, N.
Hino
, and K.
Nomura
, Synth. Met.
58
, 109
(1993
).49.
I.
Loa
, E. I.
Isaev
, M. I.
McMahon
, D. Y.
Kim
, B.
Johansson
, A.
Bosak
, and M.
Krisch
, Phys. Rev. Lett.
108
, 045502
(2012
).50.
Y.
Hu
, F.
Zheng
, X.
Ren
, J.
Feng
, and Y.
Li
, Phys. Rev. B
91
, 144502
(2015
).51.
Y.
Zhang
, C.
Yang
, A.
Alatas
, A. H.
Said
, N. P.
Salke
, J.
Hong
, and J.-F.
Lin
, Phys. Rev. B
100
, 075145
(2019
).52.
X.
Yang
, Y.
Zhou
, M.
Wang
, H.
Bai
, X.
Chen
, C.
An
, Y.
Zhou
, Q.
Chen
, Y.
Li
, Z.
Wang
, J.
Chen
, C.
Cao
, Y.
Li
, Y.
Zhou
, Z.
Yang
, and Z.-A.
Xu
, Sci. Rep.
8
, 6298
(2018
).53.
W.
Wang
, B.
Wang
, Z.
Gao
, G.
Tang
, W.
Lei
, X.
Zheng
, H.
Li
, X.
Ming
, and C.
Autieri
, Phys. Rev. B
102
, 155115
(2020
).54.
R. C.
Morris
, Phys. Rev. Lett.
34
, 1164
(1975
).55.
M.
Núñez Regueiro
, J. M.
Mignot
, and D.
Castello
, Europhys. Lett.
18
, 53
(1992
).© 2021 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.