Narrow-Sense Type-III Dirac Cones and Additional Flat Lines on a Honeycomb Lattice with Anisotropic Next-Nearest-Neighbor Hoppings
Faculty of Education, Kumamoto University（熊本大学教育学部）；Department of Material Science, Graduate School of Science, University of Hyogo（兵库大学理学研究科物质科学系）
本文通过调节各向异性次近邻跃迁，在单轨道蜂窝晶格紧束缚模型中实现了狭义III型狄拉克锥，其临界点两侧存在I、II型狄拉克锥，且该模型还存在与狄拉克点能量重合的额外平线，可用于探索非常规热力学特性。
2026-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superstructure-induced splitting of Dirac cones in silicene
二维材料的原子尺度工程可以制造出具有丰富物理和化学性质的器件。外部周期性电势可以实现对材料的电子能带结构的操纵。典型的系统是3x 3-硅烯/Ag（111），其具有衬底诱导的周期性调制。最近的角分辨光电子能谱测量揭示了在Ag（111）的布里渊区边界处的六个狄拉克锥对，但它们的起源仍然不清楚[Proc.Natl.2004]。Acad. Sci. USA 113，14656（2016）]。我们利用线性二色性角分辨光电子能谱、紧束缚模型和第一性原理计算揭示了这些狄拉克锥主要来自于独立硅烯的K（K '）点处的原始锥。自支撑硅烯的狄拉克锥分裂的外部周期性的潜力，起源于衬底覆盖层的相互作用。我们的结果不仅证实了3x 3-silicene/Ag（111）体系中Dirac锥的起源，而且为二维材料的电子结构调控提供了一条强有力的途径.
2019-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single Dirac-Cone State and Quantum Hall Effects in Honeycomb Structure
蜂窝晶格系统具有四种类型的狄拉克电子，对应于自旋和谷自由度。我们考虑一个只包含一种无质量电子和三种有质量电子的态，我们称之为单狄拉克锥态。我们分析了在这种状态下的量子霍尔（QH）效应。我们对Chern数和spin-Chern数作了详细的研究。我们明确了石墨烯中发现的非常规QH效应的起源。我们还证明了在磁场中，单Dirac锥态可以具有任意大的自旋陈数。反铁磁过渡金属氧化物在电场作用下或具有反铁磁有序结构的硅烯在电场作用下都会产生这种状态。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the nature of the spin polarization limit in the warped Dirac cone of the Bi2Te3
拓扑保护表面态中电子自旋极化的大小是自旋电子学应用中的一个重要参数。为了分析Bi $_2$ Te $_3$薄膜中的扭曲自旋织构，我们结合角度和自旋分辨光电发射实验与理论\textit{ab initio}计算。在费米能级附近的拓扑保护Dirac锥态中，我们发现了\textit{in-plane}自旋极化率高达$\sim$ ~ 45%.狄拉克锥态的费米面发生了翘曲，显示出$\sim$ ~ 15%的\textit{out-of-plane}自旋极化.这些研究结果是在定量协议与专门的模拟发现电子密度的狄拉克锥离域的第一个五重层与自旋反转发生在表面原子层。
2012-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable multiple Dirac cones in thin films of (LaO)2(SbSe2)2 family of materials
自从石墨烯和拓扑绝缘体被发现以来，二维Dirac物理因其在基础物理和器件应用中的重要性而引起了凝聚态物理的极大兴趣。能够控制狄拉克锥的性质，如带隙和费米速度，对于各种新现象的发生和下一代电子器件的发展至关重要。基于第一性原理计算和解析有效模型，我们提出了一个新的狄拉克系统，该系统在具有外部栅电压的（LaO）2（SbSe 2）2族材料的薄膜中具有八个狄拉克锥。该系统的优点在于它的可调谐性：无隙狄拉克锥的存在，它们的位置，费米速度和各向异性都可以通过实验上可行的栅极电压来控制。我们确定层相关的自旋织构诱导的自旋轨道耦合作为潜在的物理原因的狄拉克锥在这个系统中的可调谐性。结果表明，在该体系中引入磁化，可以诱导出具有高陈氏数的电调谐量子反常霍尔效应。
2015-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comment on the "Create Dirac Cones in Your Favorite Materials", by Chia-Hui Lin and Wei Ku (arXiv:1303.4822)
最近，Lin和Ku \cite{lin}发表了一篇论文，其中作者提出了一个非常有趣的想法，通过引入空位，取代或嵌入等杂质诱导CDW态，从而在原本不具有狄拉克点的材料中设计狄拉克点。在这篇评论中，我们想解释的狄拉克点在这样的工程结构的对称性参数的外观。
2013-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unusual change in the Dirac-cone energy band upon two-step magnetic transition in CeBi
我们进行了角分辨光电子能谱（ARPES）的CeBi经历了两步反铁磁（AF）转变与温度。软X射线ARPES揭示了CeBi（以及LaBi）在体布里渊区的X点处的反转能带结构，而LaSb具有非反转能带结构。CeBi上的低能ARPES揭示了与体带反转相关的顺磁相中的Gamma点处的Dirac-cone带。另一方面，在T = 25 K进入第一AF相时出现双Dirac-cone带，而在T = 14 K的第二AF转变以下恢复单Dirac-cone带。目前的结果表明，CeBi的反铁磁性和拓扑表面状态之间的复杂的相互作用。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional flat bands and Dirac cones in narrow zigzag dice lattice ribbons
本文研究四条最小宽度锯齿形骰子晶格带，揭示其零磁场下一维狄拉克锥与平带的三种组合，并在半磁通量子垂直磁场下观测到完全收缩能谱及紧凑 AB 笼。
2023-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac Fermions in Blue-Phosphorus
我们提出了在磷烯中可以设计出具有四配位磷原子的狄拉克锥。关键是通过$sp^2$组态在能量上分离面内轨道（$s$、$p_x$和$p_y$）和面外轨道（$p_z$），产生相应的$σ$和$π$特征狄拉克锥，然后淬灭后者。作为原理验证的研究，我们实现了$σ$ -字符狄拉克锥在氢化/氟化磷与蜂窝晶格。所得到的狄拉克锥位于$K$点，具有轻微的各向异性，沿$Γ$ K/KM方向的费米速度分别为石墨烯的0.91/1.23倍，并且对空穴保持良好的线性，直到$\sim$ 2 eV. $σ$型狄拉克锥的一个实质性优点是可以方便地通过面内应变调节狄拉克能隙。我们的研究结果为基于Dirac材料的高性能电子器件的开发铺平了新的道路。
2014-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphyne: Hexagonal network of carbon with versatile Dirac cones
我们研究了α，β和γ graphyne，一类石墨烯同素异形体与碳三键，使用第一性原理密度泛函方法和紧束缚计算。我们发现石墨炔具有多样的狄拉克锥，这是由于碳三键在电子和原子结构中的重要作用。碳三键调制有效的跳跃矩阵元素并反转它们的符号，导致α石墨炔中具有反转手性的狄拉克锥、β石墨炔中狄拉克点的动量移位和γ石墨炔中能隙的切换。此外，三键提供了吸附原子的化学吸附位点，可以打破亚晶格对称性，同时保持平面sp2-键合网络。石墨炔的这些特性为碳基二维材料及其衍生纳米结构的电子应用开辟了新的可能性。
2013-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resolving the Dirac Cone on the Surface of Bi2Te3 Topological Insulator Nanowires by Field-Effect Measurements
我们验证了线性色散关系，并通过场效应和磁阻测量相结合，我们明确地证明了纳米线表面态的拓扑绝缘体性质的一个单一的Bi2Te3纳米线的表面上解决狄拉克锥。此外，我们表明，实验确定的载流子浓度，迁移率和表面态的回旋质量与相对论模型非常吻合。我们的方法提供了一种简便的方法来识别拓扑绝缘体，太小的角度分辨光电发射光谱。
2014-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valleytronics on the Surface of Topological Crystalline Insulator: Elliptic Dichroism and Valley-Selective Optical Pumping
拓扑晶体绝缘体（TCI）表面的低能理论的特征在于四个狄拉克锥在$x$和$y$方向上各向异性。最近的实验表明，可以通过对晶体结构施加应变而使晶体变形，从而在这些狄拉克锥中引入带隙。TCI曲面为我们研究Dirac锥带隙时的谷电子学提供了一条新的途径。事实上，该系统有陈数和三个valley-Chern数。我们研究了TCI表面的光吸收。虽然四个狄拉克锥具有相同的手征，但它仍表现出很强的椭圆二色性。也就是说，我们发现，由于狄拉克锥的各向异性，右和左偏振光的折射率是不同的，这取决于质量的符号和狄拉克锥的位置。通过测量这种椭圆二向色性，就有可能用实验来确定狄拉克锥的各向异性。
2014-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Borophosphene: a New Anisotropic Dirac Cone Monolayer with High Fermi Velocity and Unique Feature of Self-doping
二维狄拉克锥材料在费米能级处表现出线性能量色散，在费米能级处载流子的有效质量非常接近于零，费米速度为1/2，仅比光速低2 ~ 3个数量级。这种Dirac锥材料在高性能电子器件中具有很大的前景。本文采用遗传算法和第一性原理计算相结合的方法，提出了一种新的二维各向异性Dirac锥材料，即正交磷化硼（BP）单层膜，命名为borophene。利用分子动力学模拟和声子色散对硼氧膦的动力学和热稳定性进行了研究。由于B-B和P-P二聚体的独特排列，其力学和电学性质具有高度的各向异性。非常有趣的是，硼膦的狄拉克锥是稳健的，独立于平面内的双轴和单轴应变，并且也可以在其一维（1D）锯齿形纳米带和扶手椅纳米管中观察到。费米速度约为105 m/s，与石墨烯的费米速度相同。利用紧束缚模型分析了硼氧膦的狄拉克锥的起源。此外，硼膦的面内双轴和单轴应变以及纳米管的曲率效应可以诱导出独特的自掺杂特性，这对实现高速载流子（空穴）是非常有利的。我们的研究结果表明，硼磷分子在高性能电子器件中具有很大的应用前景，这将促进实验和理论研究，以进一步探索其他二维Dirac锥片的潜在应用。
2019-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit interaction and Dirac cones in d orbital noble metal surface states
由于自旋轨道相互作用在晶体表面产生的能带分裂、手性自旋极化和拓扑表面态等物理性质和潜在的器件应用而受到广泛关注。大多数研究都集中在费米能附近的sp态，这与运输有关，寿命长。d态中的自旋-轨道相互作用效应，包括那些远低于费米能的效应，虽然在理论上更强，但研究得少得多。在这里，我们报告了一个联合的光电子能谱/从头计算研究的深d轨道表面态的24层Au膜生长在Ag（111）和24层Ag膜生长在Au（111），挑选出一个圆锥形的交叉（狄拉克锥）之间的两个表面状态在一个大的表面投影间隙的时间反演对称M点。与Gamma点狄拉克锥的各向同性色散不同，M点锥是强各向异性的。导出了描述狄拉克锥附近各向异性能带分裂和自旋极化的有效k.p哈密顿量。
2014-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-trivial spin-texture of the coaxial Dirac cones on the surface of topological crystalline insulator SnTe
本文采用第一性原理计算研究了拓扑晶体绝缘体SnTe的非平凡表面态及其自旋织构。[001]表面上的表面态色散呈现出四个Dirac-cone，中心位于镜面和表平面的相交处。我们提出了一个简单的模型，两个相互作用的同轴狄拉克锥来描述的表面态色散和相关的自旋纹理。虽然由于晶体和时间反转对称性，面外自旋极化为零，但由于两个同轴狄拉克锥的相互作用，面内自旋织构显示出螺旋性和一些扭曲，表明非平凡的镜像陈氏数为-2，不同于$Z_{2}$拓扑绝缘体（如Bi/Sb合金或Bi $_2$ Se $_3$）中的值-1。表面态色散和它的自旋织构将提供一种实验上可获得的方法来确定非平凡的镜像陈氏数。
2013-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle Dynamics in Reshaped Helical Dirac Cone of Topological Insulators
拓扑绝缘体（TI）和石墨烯是两类独特的材料，它们分别具有自旋极化（螺旋）和非极化的Dirac-cone能带结构。多体相互作用对石墨烯中Dirac点附近线性能带的重正化作用的重要性已被广泛认识并引起了人们的关注。然而，螺旋狄拉克点的重整化尚未观察到在TI。在这里，我们报告的重正化准粒子光谱的实验观察与一个歪斜的狄拉克锥在一个单一的Bi双层生长在Bi 2 Te 3衬底上，从角分辨光电子能谱。第一性原理能带计算表明，准粒子谱可能与Bi双层膜的非本征衬底诱导狄拉克态和Bi_2 Te_3膜的本征表面狄拉克态在能量接近处的杂化有关.没有这样的杂交，只有单粒子狄拉克光谱观察到在一个单一的Bi双层生长在Bi 2Se 3，其中的非本征狄拉克态Bi双层和Bi 2Se 3的本征狄拉克态是很好地分离的能量。多体相互作用的可能起源进行了讨论。我们的研究结果提供了一种手段来操纵拓扑表面状态。
2013-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic Dirac cone in zigzag-graphene-nanoribbon/graphene
石墨烯是一种本征零能隙半导体，它的狄拉克电子具有独特的自旋和赝自旋，从而产生了许多有趣的电子和输运性质。虽然孤立的锯齿形石墨烯纳米带是反铁磁半导体，我们通过第一性原理和紧束缚计算表明，锯齿形石墨烯纳米带支撑在石墨烯上是半金属的自旋和赝自旋对称性破缺的结果。特别地，在费米能级附近的K（K '）处形成半金属狄拉克锥。目前的研究结果表明，锯齿形石墨烯纳米带中自旋和赝自旋的独特组合可以用于操纵石墨烯的电子性质，并可能对潜在的石墨烯基纳米电子应用具有实际意义。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Type-II Dirac cone and Dirac cone protected by nonsymmorphic symmetry in carbon-lithium compound (C4Li)
本文利用第一性原理方法预测了碳锂化合物的一种新的能带结构。我们发现它在费米能级附近有两个Dirac点，一个位于W点，这是由于化合物的非对称性，另一个表现为II型Dirac锥，沿Γ到X线具有更高的各向异性.在第二类狄拉克锥附近得到的空穴袋和电子袋的费米面片是相互分离的，当费米能级掺杂穿过第二类狄拉克锥时，空穴袋和电子袋的费米面片会相互接触。讨论了费米面随掺杂的演化。从T到W交叉的能带在kx=π和ky=π镜像平面的交叉处形成线节点。C_4Li是一种在费米能级附近同时具有非对称保护Dirac锥和II型Dirac锥的新型材料，具有特殊的拓扑性质，在电子学应用中具有重要意义。
2017-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Graphene on incommensurate substrates: trigonal warping and emerging Dirac cone replicas with halved group velocity
石墨烯附着在晶格稍微不匹配的表面上，例如六方氮化硼（hBN）或Ir（111），产生了狄拉克费米子的亚晶格破缺势的复杂景观。而在狄拉克点的间隙打开完美的晶格匹配的石墨烯上hBN，我们表明，小晶格不稳定性防止打开这个间隙，而是导致一个重正化狄拉克色散与三角翘曲。这种弯曲破坏了单个谷中的有效时间反演对称性。在此之上，产生了一组新的无质量狄拉克费米子，其特征在于群速度是原始石墨烯的一半。
2011-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Chern-number bands and tunable Dirac cones in $β$-graphyne
石墨烯是一种新兴的碳同素异形体，由于其能带结构中狄拉克锥的可调谐性，最近引起了人们的极大兴趣。在这里，我们表明，在$β$ -graphyne的自旋轨道耦合可以产生各种影响，其电子能带的拓扑性质。内在的自旋-轨道耦合产生高和可调的陈数带，这可能会主机拓扑和陈绝缘体，在存在和不存在的时间反演对称性，分别。此外，Rashba自旋轨道耦合可以用来控制布里渊区中狄拉克锥的位置和数量。这些研究结果表明，自旋轨道相关的物理在$β$ -graphyne是非常丰富的，特别是，该系统可以提供一个平台，实现一个二维材料与可调的拓扑性质。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crossover in Electronic Specific Heat near Narrow-Sense Type-III Dirac Cones
本研究数值探讨了狄拉克锥从第一类连续倾斜至狭义第三类时电子比热的温度依赖性，发现狭义第三类附近存在从 $C \propto T^2$ 到 $C \propto T^{1/2}$ 的显著 crossover，为实验探测狄拉克锥倾斜程度提供了可行方法。
2025-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral honeycomb superstructure, parquet nesting, and Dirac cone formation in Cu-intercalated 2H-TaSe2
在过渡金属二硫属化物TaSe $_2$中嵌套一个对称的手性蜂窝结构，在单粒子激发谱中产生狄拉克锥异常。然而，良好定义的狄拉克点的形成似乎是由2D等离子体上的有效散射阻碍。
2010-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Velocity renormalization and Dirac cone multiplication in graphene superlattices with various barrier edge geometries
一维石墨烯超晶格的电子性质强烈依赖于原子的尺寸和一维周期性势的取向。使用紧束缚的方法，我们表明，扶手椅和锯齿形方向在这些超晶格有不同的影响的各向异性速度的载流子的重整化。对于对称的势垒，垂直于势垒的速度被修改为扶手椅方向，而在锯齿形的情况下保持不变。对于不对称的障碍，初始对称性之间的前向和后向动量的狄拉克锥对称性被打破的速度垂直（扶手椅的情况下）或平行（锯齿形的情况下）的障碍。最后，电荷中性点处的狄拉克锥乘法只发生在锯齿形几何中。相反，带隙出现在具有扶手椅方向势垒的石墨烯超晶格的电子结构中。
2015-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Anisotropy of Dirac Cone in SrMnBi2 and CaMnBi2 Revealed by Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
Dirac材料，如石墨烯和三维拓扑绝缘体，由于其低能电子受相对论Dirac方程控制而表现出新颖的量子现象，引起了人们的广泛关注。一个特别的兴趣是产生狄拉克锥各向异性，使电子可以从一个方向不同地传播到另一个方向，为新的属性和应用创造额外的可调谐性。虽然已经提出了各种理论方法来使石墨烯的各向同性狄拉克锥变为各向异性狄拉克锥，但尚未取得成功。在新型拓扑绝缘体和AMnBi 2（A = Sr和Ca）中也有一些各向异性狄拉克锥的理论预测和/或实验指示，但需要更多的实验研究。在这里，我们报告系统的高分辨率角分辨光电子能谱测量，提供了直接的证据上存在的强各向异性狄拉克锥SrMnBi 2和CaMnBi 2。SrMnBi_2和CaMnBi_2之间的狄拉克锥的不同行为也被观察到。这些结果为AMnBi_2系统中Dirac锥的强各向异性提供了重要的信息，这种各向异性可以由自旋轨道耦合和Bi方网周围的局域环境所控制.
2014-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A strong-topological-metal material with multiple Dirac cones
报道了一种新的、可劈裂的、强拓扑金属Zr_2Te_2P，它具有与拓扑绝缘体Bi_2Te_2Se相同的四元晶系晶体结构.然而，Zr2Te2P不是半导体，而是具有在费米能（EF）以上0.2和0.7 eV之间的赝能隙的金属。在这个赝隙内，两个狄拉克色散被预测：一个是表面起源的狄拉克锥保护的时间反演对称性（TRS），而另一个是批量起源和稍微有间隙的狄拉克锥，主要是线性色散超过2 eV的能量范围。第三个表面TRS保护的狄拉克锥的预测，并使用ARPES观察，使Zr2Te2P的第一个系统，实现TRS保护的狄拉克锥在M点。这种狄拉克锥的高各向异性与假设的狄拉克半金属BiO2中的各向异性相似。我们建议，如果EF可以调整到赝隙中的狄拉克色散存在，它可能会观察到的载流子迁移率和大的磁阻在这种材料。
2015-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Conetronics in 2D Metal-Organic Frameworks: Double Dirac Cones, Magnetic Half Dirac Cones and Quantum Anomalous Hall Effect
基于最近合成的Ni_3C_（12）S_（12）类二维金属有机骨架，我们预测了M_3C_（12）S_（12）和M_3C_（12）O_（12）的电子性质，其中M为Zn，Cd，Hg，Be，Mg，M轨道对费米能级附近的能带没有贡献.对于M3 C 12 S 12，它们的能带结构表现为具有不同费米速度的双狄拉克锥，分别为n型和p型，它们可以通过百分之几的应变进行切换。两个锥体的交叉被保护为非杂交，导致在2D节点线半金属中在相同的k点处的两个独立的通道，类似于自旋电子学中的自旋通道，使得conetronics器件成为可能。节点线环正好在它们的交叉点处，它们在费米能级处既是电子袋又是空穴袋，由于完美的n-p补偿，可以产生当磁场无限大时不会饱和的磁阻。对于M3 C12 O 12，连同共轭金属-三儿茶酚聚合物M3（HHTP）2，自旋极化慢狄拉克锥中心精确地钉扎在费米能级，使得系统仅在一个自旋或锥通道中传导。量子反常霍尔效应可以出现在具有不可忽略的自旋轨道耦合的MOFs中，如Cu_3C_（12）O_（12）。具有不同M的M3 C12 S12和M3 C12 O 12的化合物可用于构建自旋电子和锥选择异质结构器件，可通过应变或静电门控来调节。
2016-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Topological Protected Dirac Cones in Compressed Bulk Black Phosphorus
使用k.p理论和第一性原理模拟，我们报告说，对黑磷施加中等压力（> 0.6 GPa）可以减小其带隙，并产生一维甚至二维（2D）狄拉克锥，使这种材料在新型非化合物拓扑绝缘体中脱颖而出。类似于拓扑绝缘体，这些二维狄拉克锥由两种竞争机制产生：独特的线性能带色散倾向于通过“伪自旋轨道”耦合打开带隙，而能带对称性要求保留材料的无带隙光谱。此外，这些独特的狄拉克锥是不需要时间反演对称性的体态，因此即使在存在表面或磁扰动的情况下，它们也是鲁棒的。最终，我们表明，我们的预测可以检测到材料的不寻常的朗道水平。
2015-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Undamped transverse electric mode in undoped two-dimensional tilted Dirac cone materials
横电模式不能在导电固体中传播。这是因为导体的粒子-空穴激发的连续性污染了TE模式并使其衰减。但在固体托管倾斜狄拉克锥（TDC），承认在一个修改的闵可夫斯基时空的描述，新的时空结构补救了这个问题，因此倾斜狄拉克锥材料（TDM）支持传播的无阻尼TE模式，这是由密度波动。由此产生的TE模式以费米速度传播，这强烈地将模式限制在二维（2D）TDM的表面。
2020-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anomalous Linear and Quadratic Nodeless Surface Dirac Cones in Three-Dimensional Dirac Semimetals
本文揭示了三维Dirac半金属中两类反常的无节点表面Dirac锥，发现其具有独特的双相位角自旋纹理依赖性和量子化Berry相位，并在时间反演对称性破缺下展现出体态-表面对应关系，拓宽了对拓扑表面态的理解。
2024-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Single-Dirac-Cone topological surface states on pseudo-IV-VI-semimetal/semiconductors: Thallium-based III-V-VI2 Ternary Chalcogenides
我们已经研究了几个类的强自旋轨道硫族化物有关的（Pb，Sn）Te系列研究与狄拉克费米子物理在20世纪80年代。第一性原理计算表明，三元硫族化合物TlBiX $_2$和TlSbX $_2$（X=Te，Se，S）系列在某些选择性表面上具有单一狄拉克锥的小带隙拓扑绝缘体，而等结构和等电子的银基AgBiX $_2$和AgSbX $_2$（X=Te，Se，S）系列则没有。我们发现，几个Tl-化合物是在附近的拓扑临界点。我们确定精确的表面终止，实现了单一的狄拉克锥。单狄拉克锥表面被证明是相关的终止，最大限度地减少悬挂键合效应有利于ARPES实验。我们的结果进一步表明，这类拓扑半金属可能具有与CuxBi_2Se_3（T_c ~ 4K）类似的奇宇称拓扑超导体.
2010-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Dirac cone in a non-honeycomb surface alloy
我们证明了在Au $_2$ Sn表面合金的区域中心处意外地出现类似狄拉克锥的线性带，该合金具有通过在升高的温度下在Au（111）上沉积约0.9 ML Sn而形成的$\left( \begin{smallmatrix} 2&1\\ 1&3 \end{smallmatrix} \right)$表面结构。该表面具有斜对称性，晶格常数不等，使其成为第一个二维表面合金，具有非蜂窝晶格的狄拉克锥。
2018-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Quantum-confinement and Structural Anisotropy result in Electrically-Tunable Dirac Cone in Few-layer Black Phosphorous
众所周知，2D材料由于量子限制而表现出有趣的现象。在这里，我们表明，量子限制，加上结构各向异性，导致在二维黑磷电场可调狄拉克锥。利用密度泛函理论计算发现，垂直于二维黑磷薄膜施加的电场E_ext，可以减小少层黑磷的直接带隙，导致在临界电场E_c处发生绝缘体-金属转变。当黑磷膜足够薄时，增大E_ext，使之超过E_c，可以在系统中诱导出狄拉克锥。电场强度可以调节狄拉克锥的位置和狄拉克-费米速度，后者的大小与石墨烯中的相似。我们表明，狄拉克锥产生于各向异性之间的相互作用项的前沿轨道，空间上分离，由于所施加的字段，在不同的一半的2D板。当这种相互作用项变得非常小，较厚的膜，狄拉克锥不再可以诱导。自旋-轨道耦合可以在一定的电场下使狄拉克锥产生间隙;然而，场强的进一步增加会减小自旋-轨道诱导的间隙，最终导致拓扑绝缘体到狄拉克半金属的转变。
2015-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Dirac cone engineering in Bi$_2$Se$_3$ thin films
拓扑绝缘体与普通绝缘体的区别在于它们的体绝缘间隙和奇数个表面态，这些表面态连接反向导带和价带，并在布里渊区的时间反演不变点处显示狄拉克锥。Bi基三维强拓扑绝缘体材料Bi $_2$ Se $_3$和Bi $_2$ Te $_2$由于其相对大的体隙而被称为高温拓扑绝缘体，并且在$Γ$点处具有一个简单的狄拉克锥。尽管它们具有清晰的表面态狄拉克锥特征，但被称为Kramers点的狄拉克点和拓扑输运区位于体价带最大值以下。由于狄拉克点的非孤立性，不能获得拓扑输运区，表面态和体态之间可能存在散射通道。在这篇文章中，我们表明，一个理想的和孤立的狄拉克锥是实现在一个平板的几何形状由Bi $_2$ Se $_3$与适当的取代表面Se原子。除了狄拉克锥工程的表面原子取代，我们还研究了铋$_2$硒$_3$薄膜的厚度和磁性的替代，这可以链接到自旋电子器件的应用。
2010-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical prediction of a low-energy Stone-Wales graphene with intrinsic type-III Dirac-cone
基于第一性原理方法，我们预测了一种新的低能Stone-Wales石墨烯SW 40，它具有Pbam对称的正交晶格，晶胞中有40个碳原子，形成有序的Stone-Wales图案。计算的SW 40的总能量仅比石墨烯高约133 meV，表明其优异的稳定性超过了所有先前提出的石墨烯同素异形体。我们发现SW 40处理固有的III型Dirac-cone（Phys. Rev. Lett.，120，237403，2018），其由局部线性带和局部平带的带交叉形成，这可以导致系统中的高度各向异性的费米子。有趣的是，这种本征III型Dirac-cone可以有效地调整内层应变，它将被转移到II型和I型Dirac-cone拉伸和压缩应变下，分别。最后，我们建立了一个通用的紧束缚模型来理解SW 40中费米能级附近的电子性质。结果表明，利用相邻Stone-Wales缺陷间的$π$ -电子相互作用可以很好地理解第三类Dirac-cone特征.
2020-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Twelve Inequivalent Dirac Cones in Two-Dimensional ZrB2
在单层ZrB $_2$中费米能级附近存在12个不等价的狄拉克锥的理论证据。二维ZrB $_2$是一种机械稳定的d和p轨道化合物，具有独特的电子结构，具有来自不可约布里渊区高对称点的两个狄拉克锥，具有小的电子袋补偿。第一性原理计算表明，虽然一个锥是不敏感的晶格膨胀，第二锥消失的垂直Zr位置的小扰动。外部物理刺激下的内部对称破缺，以及SOC的相对论效应，能够选择性地去除狄拉克锥。一个合理的解释，在d-和p-轨道的混合，阐明了起源的狄拉克锥在一个平坦的结构中的罕见量。过渡金属d轨道的多功能性与B原子提供的蜂窝晶格相结合，产生了在二维材料中从未观察到的新特征。
2018-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Dirac Cones at k=0 in Phononic Crystals
利用偶极和四极偶然简并，我们证明了二维声子晶体在k=0时表现出狄拉克锥色散。虽然狄拉克锥模式的等频表面是各向同性的，但这样的系统表现出“超各向异性”，这意味着沿着某些方向只允许横波，而沿着其他一些方向只允许纵波。在狄拉克点附近只允许一个模式，而不是两个，并且只需要两个有效参数，而不是四个，来描述色散。有效介质理论发现声子晶体在狄拉克点处的质量密度和1/C44都为零。数值模拟被用来证明在狄拉克点频率附近的不寻常的弹性波特性。
2011-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Do Linear Dispersions of Classical Waves Mean Dirac Cones?
利用\vec{k} \cdot \vec{p}方法，提出了研究声子晶体和光子晶体中线性色散的第一性原理理论.该理论表明，只有那些由双简并态产生的线性色散可以用一个约化的哈密顿量来描述，该约化的哈密顿量可以映射到狄拉克哈密顿量中，并且具有-π的Berry相位。三体简并态也可以产生类狄拉克锥色散，但波函数像自旋为1的粒子一样变换，并且Berry相位为零。我们的理论是能够准确地预测狄拉克/狄拉克类锥的线性斜率在不同的对称点在布里渊区，独立的频率和晶格结构。
2012-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Dirac cones and higher-order topology in quasi-continuous media
我们考虑经典波准连续介质中的狄拉克锥和高阶拓扑相（例如，光子晶体和声波晶体）。使用声波晶体作为原型的例子，我们重温了一些已知的系统在拓扑声学的研究。我们显示了各种狄拉克锥和高阶拓扑带隙的出现在同一主板通过调整系统的几何形状。我们提供了一个教学审查的基础物理和方法，通过散装边角对应，基于量子力学的指标，Wannier表示，填充异常，和分数角电荷。特别地，狄拉克锥理论和高阶拓扑被放在同一个框架中。这些例子和潜在的物理原理可以启发和有用的高阶拓扑超材料的未来研究。
2021-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Possible Verification of Tilted Anisotropic Dirac Cone in α-(BEDT-TTF)_2 I_3 Using Interlayer Magnetoresistance
本文提出，在准二维有机化合物α-（BEDT-TTF）_2I_3中实现的层状狄拉克费米子系统中，利用层间磁电阻效应可以验证倾斜各向异性狄拉克锥的存在.利用解析的朗道能级波函数并假设电子局域隧穿，导出了理论公式。结果表明，当狄拉克锥的费米速度各向异性较小时，电阻率沿倾斜方向取最大值。描述了确定倾斜和各向异性参数的过程。
2009-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Dirac Cone Protected by Non-Symmorphic Symmetry and 3D Dirac Line Node in ZrSiS
含有奇异准粒子的材料，如狄拉克和外尔费米子\cite{xu2015discovery,borisenko2015time,weng2015weyl,xu2015observation}，已经引起了物理和材料科学界的广泛关注。这些费米子是无质量的，并且在某些材料中显示出特殊的物理性质，例如磁迁移率和极大的磁阻\cite{liang2015ultrahigh,ali2014large,du2015unsaturated,shekhar2015large}。最近，已经预测存在表现出狄拉克锥\cite{PhysRevLett.115.036806,xie2015new,burkov2011topological,rhim2015landau}的线节点的新材料。在这里，我们显示与角度分辨的光电发射研究支持的\textit{ab initio}计算，高度稳定，无毒和地球丰富的材料，ZrSiS，具有电子能带结构，主机几个狄拉克锥，形成一个费米表面与狄拉克节点的菱形线。我们还实验表明，第一次，在ZrSiS的正方形Si晶格是一个很好的模板，用于实现新类型的二维狄拉克锥最近预测的Young和凯恩\cite{young2015dirac}和图像的一个不可预见的表面状态，出现接近二维狄拉克锥。最后，我们发现线性色散带的能量范围高达2.eV，高于和低于费米能级，远远大于任何已知的狄拉克材料迄今为止。这使得Z…
2015-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of Anisotropic Single-Dirac-Cones in Bi${}_{1-x}$Sb${}_{x}$ Thin Films
Bi ${}_{1-x}$ Sb ${}_{x}$薄膜的电子能带结构可以作为温度、压力、化学计量比、膜厚度和生长取向的函数而变化。我们在这里展示了如何在Bi ${}_{1-x}$ Sb ${}_{x}$薄膜中构造不同的各向异性单狄拉克锥，以用于不同的应用或研究目的。为了预测各向异性单狄拉克锥，我们发展了一个迭代的二维双带模型，得到了一致的反有效质量张量和带隙，它可以用于具有非抛物色散关系的一般二维系统，如Bi ${}_{1-x}$ Sb ${}_{x}$薄膜系统.
2011-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Dirac Cones and Minigaps for Graphene on Ir(111)
利用角分辨光电子能谱学研究了在Ir（111）衬底上外延生长的具有良好结构质量的石墨烯。它清楚地显示了一个狄拉克锥，狄拉克点只在费米能级以上稍微移动。由重叠的石墨烯和Ir（111）表面晶格产生的莫尔条纹施加超周期势，从而产生狄拉克锥复制品和能带结构中的小型间隙的开口。
2009-02-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dirac cones beyond the honeycomb lattice: a symmetry based approach
近年来，人们提出了几种具有无质量狄拉克费米子的新材料。然而，其中许多并不具有典型的石墨烯蜂窝晶格，这通常与狄拉克锥相关联。在这里，我们提出了这些不同的二维狄拉克系统的基础上的空间群的分类，并讨论我们的研究结果的上下文中的一个最小的两带模型。特别是，我们表明，无质量狄拉克费米子的出现可以归因于镜像对称的材料。此外，我们发现了几个新的狄拉克系统，有多达12个不等的狄拉克锥，并表明，这些可以实现（扭曲）双层。据此，我们得到了N= 1，2，4，6，8，12的SU（2N）谷对称性系统.我们的研究结果铺平了道路，工程不同的狄拉克系统，除了提供一个简单和统一的描述材料，从方形和$β$ -graphynes，Pmmn硼，TiB $_2$，磷烯，和各向异性石墨烯。
2016-01-11 cond-mat.mtrl-sci
An isolated Dirac cone on the surface of ternary tetradymite-like topological insulators
我们已经将对拓扑绝缘体的研究扩展到三元类碲铋矿化合物M2 X2 Y（M = Bi或Sb; X和Y = S、Se或Te），它们是众所周知的二元化合物Bi 2Se 3和Bi 2 Te 3的变体。我们的第一性原理计算表明，五个现有的化合物是强拓扑绝缘体的表面上的一个狄拉克锥。特别是，化学计量的Bi 2Se 2S，Sb 2 Te 2Se和Sb 2 Te 2S被预测在它们的自然解理表面上具有孤立的狄拉克锥。这一发现为拓扑输运机制的实现铺平了道路。
2012-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Band Engineering of Dirac cones in Iron Chalcogenides
通过从头计算对铁硫属化合物Fe（Se，Te）进行能带工程，寻找拓扑表面态和Majorana束缚态的实现。提出的拓扑状态预计会发生非化学计量组成的表面狄拉克锥的问题，如无序散射和相关的电子状态之间的电荷转移必须得到解决。然而，这个表面狄拉克锥远高于费米能级。我们的目标是从理论上设计一种替代晶体，在这种晶体中，通过修改体材料而不干扰表面，使表面狄拉克锥向费米能级移动。超越传统的密度泛函理论（DFT），我们在混合基赝势框架下应用相干势近似（BEB-CPA）对Se位上的共取代进行了相空间扫描.我们已经确定碘作为一个有前途的候选人的内在掺杂。我们的具体建议是，FeSe $_{0.325}$ I $_{0.175}$ Te $_{0.5}$是一个非常有可能的候选人，在费米能量处显示出狄拉克锥，而不会引起强的无序散射。
2020-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Magnetotransport study of the mini-Dirac cone in AB-stacked four- to six-layer graphene under perpendicular electric field
在垂直电场作用下，实验研究了AB堆叠的四到六层石墨烯的朗道能级.在低磁场下的朗道能级显示出一种特征结构，这种结构起源于由垂直电场产生的小型狄拉克锥。在它们的朗道扇形图中，在电中性点附近观察到了由小狄拉克锥产生的六重或十二重简并朗道能级，它们是一种放射状结构。四层石墨烯的结构在电荷中性点附近具有近似的电子-空穴对称性，而五层和六层石墨烯则表现出不对称性。对色散关系和朗道能级谱的数值计算表明，在低磁场下，三角弯曲对实验观测到的朗道能级结构的形成起着至关重要的作用。在高磁场中，三角扭曲变得不那么明显，朗道能级谱变得更简单，接近不考虑三角扭曲时计算的结果。在垂直电场中出现的微型狄拉克锥将是AB堆叠的多层石墨烯的共同特征。
2019-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Phagraphene: A Low-energy Graphene Allotrope composed of 5-6-7 Carbon Rings with Distorted Dirac Cones
使用系统进化结构搜索，我们提出了一种新的碳同素异形体，phagraphene，代表penta-hexa-hepta-graphene，因为该结构由5-6-7个碳环组成。这种二维（2D）碳结构的能量低于大多数预测的2D碳同素异形体，因为它的sp2杂化和原子堆积密度与石墨烯相当。更有趣的是，phagraphene的电子结构扭曲了狄拉克锥。进一步证明了方向相关锥具有可调费米速度的抗外应变能力。
2015-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Multiple Dirac Cones and Topological Magnetism in Honeycomb-Monolayer Transition Metal Trichalcogenides
单层石墨烯的发现开创了现代凝聚态物理的两个丰富领域：狄拉克半金属和原子级薄层材料。当这些趋势在具有自旋和轨道自由度以及强电子相关性的过渡金属化合物中再次相遇时，预计在物质拓扑态和莫特物理学的截面中会出现更多奇特的现象。在这里，我们表明，通过使用从头计算，单层形式的过渡金属trichalcogenides（TMTs），它具有蜂窝网络的过渡金属阳离子，可以表现出多个狄拉克锥与可调间隙的电子结构。此外，我们阐明了电子关联和载流子掺杂使多狄拉克半金属成为具有高陈数的拓扑铁磁体。我们的研究结果提出了蜂窝单层TMT的一个新的范式，探索相关的狄拉克电子和拓扑非平凡的磁性。反过来，这些材料独特的广泛特性将为原子级薄异质结构提供新的构建模块。
2018-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exploring interlayer Dirac cone coupling in commensurately rotated few-layer graphene on SiC(000-1)
研究了SiC（000-1）衬底上外延生长的少层石墨烯的倒易空间电子能带结构图像。除了观察石墨烯层的相称旋转角度之外，在费米边缘附近记录的k空间图像突出显示了由于相邻层的相对旋转而源自狄拉克锥的衍射的结构。两个石墨烯片之间的21.9°和27°旋转角负责可以用超晶格晶胞描述的周期性图案。由于布里渊区折叠，超晶格产生具有较小波矢量的狄拉克锥的复制品。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Does Silicene on Ag(111) Have a Dirac Cone?
我们利用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了Ag（111）表面硅烯中Dirac锥的存在性问题，得到了其能带结构.通过将超原胞布里渊区的能带结构展开为原胞的能带结构，然后投影到Ag和硅烯子系统上，证明了Ag（111）上硅烯中的狄拉克锥被破坏。我们的结果清楚地表明，在角分辨光电子能谱（ARPES）[P.Vogt等人，Phys.Rev.Lett. 108，155501（2012）]和扫描隧道光谱学（STS）[L. Chen等人，Phys.Rev.Lett. 109，056804（2012）]来自Ag基底而不是来自硅烯。
2013-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Observation of an anisotropic Dirac cone reshaping and ferrimagnetic spin polarization in an organic conductor
石墨烯中无质量狄拉克费米子之间的库仑相互作用在各向同性狄拉克点周围是无屏蔽的，导致对数速度重整化和锥重塑。在对称性较低的狄拉克材料中，具有倾斜轴的各向异性锥，库仑相互作用可以提供更多的奇异现象，这些现象尚未在实验中发现。在这里，使用选址核磁共振，我们发现一个不均匀的锥重塑伴随着带宽减少和出现亚铁磁性的倾斜狄拉克锥上的电荷排序的边缘在有机化合物。基于重整化群方法和哈伯德模型的理论分析表明，这些观测结果分别是库仑相互作用的长程和短程部分的直接结果。锥重塑和带宽重整化，以及这里揭示的新的磁性，可以是普遍存在的，对许多狄拉克材料至关重要。
2016-09-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Existence of Dirac cones in Brillouin zone of diperiodic atomic crystals according to group theory
我们已经考虑了弱自旋轨道耦合的非磁性材料，在两个非共线方向上是周期性的，在第三个正交方向上是有限的。在某些情况下，结合时间反演和晶体对称性的系统，允许狄拉克锥在倒易空间的某些点上存在。我们系统地研究了80个双周期群的布里渊区的所有点，找到了s=1/2狄拉克费米子存在的充分条件，并且给出了带与狄拉克锥顶点相交的条件.相反，完全线性色散是禁止的轨道波函数属于二维不可约表示（不可代表）的小群，不满足某些群论条件，在本文中给出。我们的结果说明了一个紧约束的例子。
2015-10-30 cond-mat.mtrl-sci
g-SiC6 Monolayer: A New Graphene-like Dirac Cone Material with a High Fermi Velocity
具有狄拉克锥的二维（2D）材料已经被许多独特的性质所吸引，即，载流子的有效质量接近于零，费米速度为1000，这为高性能电子器件提供了很大的可能性。在这项工作中，使用第一性原理计算，我们预测了一种新的狄拉克锥材料的碳化硅与新的化学计量，命名为g-SiC 6单层，它是由sp2杂化与石墨烯类结构。详细的计算表明，g-SiC 6具有优异的动力学、热稳定性和机械稳定性，并且其力学和电学性质仍然是各向同性的。最令人感兴趣的是，g-SiC 6单层的费米速度是迄今为止碳化硅狄拉克材料中最高的。g-SiC 6的Dirac锥可以通过面内单轴应变和剪切应变来控制，这有望在电子学和光电子学中实现直接应用。此外，我们还发现了具有类似SiC 6单层结构的AB 6（A，B = C，Si，Ge）化合物，它们都具有动力学稳定性和Dirac锥，并计算了它们的费米速度.鉴于这些新型碳化硅单层膜的优异性能，这是一种有前途的二维材料，为进一步探索潜在的应用。
2021-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy of Dirac cones and van Hove singularity in an organic Dirac fermion system
我们提出了一种实验方法来研究层状导体中电子结构的面内各向异性。在该方法中，我们测量层间磁阻作为面内磁场取向的函数。我们将其应用于有机狄拉克费米子系统a-（BEDT-TTF）_2I_3，实验确定了各向异性狄拉克锥的取向。结果表明，在静水压力作用下，狄拉克锥椭圆恒能轮廓的长轴从晶体a轴向b轴倾斜约-30度。此外，我们观察到的范霍夫奇点（这是一个鞍点的带色散）在30-40 K以上或以下的狄拉克点的签名。估计鞍点的脊线几乎平行于晶体b轴。
2018-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
