Electronic structure and unconventional non-linear response in double Weyl semimetal SrSi$_2$
考虑到非中心对称，非磁性的双Weyl半金属（WSM）SrSi $_2$，我们调查的电子和空穴口袋体费米表面的行为，使我们能够表征材料作为一个I型WSM。我们研究了材料的结构手性，并将其与能量演化后两个相对表面的不同表面费米面相关联。费米弧单线态随着自旋轨道耦合的开始而变为双线态，这与Weyl节点的拓扑荷相一致。在SrSi $_2$中，相反手性的WN之间的有限能量分离允许我们计算圆形光电流效应（CPGE）。由三带公式可知，CPGE只在费米能级选择在高能WN附近时才量子化。令人惊讶的是，对于另一个WN相反的手征在较低的能量值，CPGE没有被量化。CPGE的这种行为与时间反演破坏WSM完全相反，在WSM中，CPGE根据激活WN的拓扑电荷被量化为两个相反的平台。我们进一步分析我们的发现，通过检查动量解决CPGE。最后，我们证明了CPGE的两带公式不能捕捉到三带公式所理解的量化。
2021-12-14 cond-mat.mes-hall
Unconventional electromagnetic mode in neutral Weyl Semimetals
研究了弱自相互作用下费米能级位于外尔节点处的中性外尔半金属中光的传播。非平凡的拓扑诱导屏蔽效应的两个横向规范场，我们发现两个分支的衰减集体激发。除了已知的拓扑间隙光子模式，一种新的无质量和轻微阻尼的激发出现。引人注目的是，在低能量下，这种新的激发具有线性色散，并且它以与电子相同的速度传播，而在远高于电子-空穴连续阈值的能量下，它表现为大量衰减的光子，其速度与材料中的光速相似。在垂直于外尔节点间距的方向上，在一定动量下存在一个交叉，在该交叉点以上，新型无隙模式进入过阻尼状态。关于未屏蔽的规范场，我们证明了它也是衰减的，这也是狄拉克半金属所共有的一个非拓扑性质。
2016-06-13 cond-mat.mes-hall hep-th
Unconventional Resistivity Scaling in Topological Semimetal CoSi
半金属中的非平凡能带拓扑结构导致了可以对总传导起主导作用的鲁棒表面态。与传统金属相反，这可能导致电阻率降低，特征尺寸减小，这可能会严重影响半导体工业。在这里，我们研究了一个代表性的拓扑半金属CoSi的电阻率缩放使用现实的能带结构和格林函数方法。结果表明，存在一个临界厚度dc，它划分了不同的标度趋势.在d_c以上，当缺陷密度较低，表面导电占主导地位时，电阻率随厚度的减小而减小;当缺陷密度较高，体导电占主导地位时，电阻率随厚度的减小而增大。低于d_c时，表面态的持久残余导致电阻率下降到最小值，这与拓扑绝缘体不同。所观察到的CoSi标度可以适用于广泛的拓扑半金属类，材料筛选和工程提供指导方针。我们的研究表明，拓扑半金属承担克服电阻率缩放的挑战，在后端的线互连应用的潜力。
2022-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological origin of edge states in two-dimensional inversion-symmetric insulators and semimetals
对称性在识别和表征物质的拓扑状态中起着至关重要的作用。在这里，我们分类拓扑二维（2D）绝缘体和半金属消失的自旋轨道耦合使用时间反演（$\mathcal{T}$）和反转（$\mathcal{I}$）对称性。这使我们能够将$\mathcal{I}$和$\mathcal{T}$对称2D绝缘体中的边缘态的存在联系起来，根据Altland-Zirnbauer表，这些边缘态在拓扑上是平凡的，而$\mathbb{Z}_2$是$\mathbb{Z}_2$拓扑不变量。该不变量与Zak相位的量化直接相关。它还预测了一般存在的边缘状态的狄拉克半金属，在手征对称性的情况下。然后，我们将我们的研究结果应用到双层黑磷，并显示发生栅极诱导的拓扑相变，其中的$\mathbb{Z}_2$不变的变化。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall
Critical exponents at the unconventional disorder-driven transition in a Weyl semimetal
在足够高的维度中，无序的非相互作用系统被预测会显示出非安德森无序驱动的跃迁，这种跃迁表现在态密度和其他物理观测量的临界行为中。近年来，人们通过数值方法和重整化群方法对Weyl半金属的临界性质进行了广泛的研究。尽管如此，临界指数的值在这样一个过渡的外尔半金属目前正在辩论中。我们提出了一个独立的计算临界指数使用两圈重整化群方法的Weyl费米子在$2-\varepsilon$维和解决目前存在的争议，在文献中。
2016-04-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Unconventional thermoelectric transport in tilted Weyl semimetals
我们分析了在\emph{conformal}极限下倾斜对Weyl半金属横向热电系数的影响，零温度和零化学势。利用Kubo形式主义，我们发现一个非单调的行为的热电电导率作为一个函数的倾斜垂直于磁场，和一个线性行为时，倾斜对齐的磁场。当倾斜矢量在磁场的方向上有投影时，在反转对称的Weyl材料中产生“轴向能斯特”电流（垂直于磁场和温度梯度反向传播的手征电流）。这种分析将有助于在最近发现的拓扑量子材料的热电输运实验的设计和解释。
2023-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Gate-tuned Aharonov-Bohm interference of surface states in a quasi-ballistic Dirac semimetal nanowire
本文报道了在准弹道Cd_3As_2纳米线中观察到的表面载流子的拓扑保护输运，该纳米线足够薄，使得自旋织构的表面载流子形成一维子带，即使没有磁场，也表现出电导随栅极电压的振荡.通过连续调节栅压，可以使Aharonov-Bohm振荡的π相移周期性地出现或消失。这种由Berry相位引起的π相移证明了表面态的拓扑性质，四端非局域测量进一步揭示了表面态的拓扑保护输运.
2017-07-17 cond-mat.mes-hall
Topological Hopf and chain link semimetal states and their application to Co2MnGa (Theory and Materials Prediction)
拓扑半金属可以根据动量空间中能带交叉的连通性和维数进行分类。狄拉克、外尔或非常规费米子半金属的能带交叉是0D点，而非对称线半金属的能带交叉是1D闭合环。在这里，我们建议，存在的垂直晶体镜像平面可以保护3D带交叉特征的非平凡的链接，如一个霍普夫链接或耦合链，从而产生各种新型的拓扑半金属。我们表明，非平凡的缠绕数保护拓扑表面状态不同于那些在以前已知的拓扑半金属与消失的自旋轨道相互作用。我们还表明，这些非平凡的链接可以通过调整与垂直的镜像平面的镜像本征值。利用第一性原理能带结构计算，我们预测了铁磁全Heusler化合物Co2MnGa作为候选物。这两个霍普夫链接和链状散装带交叉和非常规的拓扑表面状态。
2017-11-30 cond-mat.mes-hall
Surface states on a topologically non-trivial semimetal: The case of Sb(110)
用角分辨光电子能谱和第一性原理计算研究了Sb（110）的电子结构，揭示了在费米能级附近的投影体带隙中的几个电子表面态。状态的色散可以用强自旋轨道分裂来解释。Sb的体能带结构具有强拓扑绝缘体的特征，其Z2不变量nu0=1。这就限制了金属表面态的存在和表面费米轮廓的预期拓扑。然而，块体Sb是半金属，而不是绝缘体，因此这些约束部分放松。讨论了半金属体拓扑结构与表面态色散的关系。
2012-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Emergence of Topological Superconductivity in Doped Topological Dirac Semimetals under Symmetry-Lowering Lattice Distortions
本研究通过群论分析发现四种对称性降低的晶格畸变可在掺杂拓扑狄拉克半金属中诱导非传统超导性，产生拓扑节线或拓扑晶体超导态，并提高超导临界温度，为压力调控拓扑超导提供了新途径。
2021-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Two topologically distinct Dirac-line semimetal phases and topological phase transitions in rhombohedrally stacked honeycomb lattices
三维拓扑半金属可以支持沿着动量空间中的一维曲线（节线或狄拉克线）的带交叉，这些曲线受到结构对称性和拓扑结构的保护。我们考虑菱面体（ABC）堆叠蜂窝晶格支持狄拉克线保护的时间反转，反转和自旋旋转对称性。对于典型的能带结构参数，在动量空间中存在一对沿堆叠方向贯穿整个布里渊区的节线。我们表明，这些狄拉克线是拓扑不同的通常狄拉克线形成闭环内的布里渊区。特别地，能隙只能通过首先以成对的方式合并穿过布里渊区的狄拉克线，使得它们变成布里渊区内的闭合环，然后通过将这些环收缩成点来打开。我们发现，这种拓扑相变可以发生在菱形堆叠的蜂窝晶格通过调整的比例的隧道振幅在垂直和平行于层的方向。我们还讨论了模型中不同相位的表面态的性质。
2017-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Unconventional Scaling of Electric Hall Effect in Magnetic Weyl Semimetals
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
本研究针对拥有双重简并节点的二维磁性外尔半金属，揭示其电霍尔效应的零温拓扑费米能标度及有限温对数修正标度，提出可实现弱电场传感的温度鲁棒机制。
2026-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional charge-spin conversion in Weyl-semimetal WTe2
拓扑量子材料的一个突出特点是在电子能带结构中具有新颖的自旋拓扑结构，具有很高的电荷-自旋转换效率。在这里，我们报告了电荷电流诱导的自旋极化在II型外尔半金属候选WTe 2和有效的自旋注入和检测在石墨烯通道高达室温。与传统的自旋霍尔和Rashba-Edelstein效应相反，我们的测量表明WTe 2中的非常规电荷-自旋转换，这主要是由系统的晶体对称性所禁止的。这种大的自旋极化在WTe 2中是可能的，这是由于降低的晶体对称性与其大的自旋Berry曲率、与费米态的新颖自旋织构的自旋轨道相互作用相结合。我们展示了一个强大的和实用的方法，用于电创建和检测这样的自旋极化使用电荷到自旋转换及其逆现象，并利用它在石墨烯通道中的有效自旋注入和检测到室温。这些发现为利用拓扑Weyl材料作为全电范德华自旋电子电路中的非磁性自旋源以及低功率和高性能非易失性自旋电子技术提供了机会。
2020-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unconventional enhancement of anomalous Hall effect by tilt of Zeeman field in topologically-nontrivial MXenes, $M_2M'$C$_2$O$_2$
该研究结合有效模型与第一性原理多轨道紧束缚模型，揭示拓扑非平凡 MXenes 中近邻磁序倾斜改变 Berry 曲率并非常规增强反常霍尔电导率。
2025-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing unconventional superconductivity in inversion symmetric doped Weyl semimetal
非常规超导性已被预言出现在掺杂的反转对称Weyl半金属（WSM）的拓扑非平凡费米面。特别地，理论上预测了Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov（FFLO）态和节点BCS态是反转对称掺杂WSM中可能的超导配对态。为了解决首选的配对状态，我们从理论上研究了两个独立的四终端量子输运方法，每个方法在掺杂的WSM中存在FFLO和节点BCS状态时都表现出独特的电学特征。我们首先介绍了一个约瑟夫森结，它由一个掺杂的WSM和一个s波超导体，我们表明，在s波超导体中的横向均匀电流的应用有效地取消了掺杂的WSM中的FFLO态携带的动量。从我们的数值分析，我们发现在约瑟夫森电流振幅在有限的均匀电流在s波超导体，作为一个指标的FFLO状态掺杂WSM的峰值。此外，我们表明，使用四端测量配置的节点可能会被转移的横向均匀电流在掺杂的WSM的应用程序。我们分析了拓扑相变诱导的节点对湮灭在非平衡状态下通过构建相图，我们发现一个特征的状态密度的减少，作为一个签名的量子临界点的拓扑相变，从而确定节点BCS状态掺杂WSM。
2016-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topologically Nontrivial Interband Plasmons in Type-II Weyl Semimetal MoTe$_2$
在许多实际拓扑材料中，超过费米能级的电子能带是由一种以上的费米子贡献的，从而导致了各种新奇的现象。在这里，使用动量分辨的非弹性电子散射，我们调查的等离子体激元和它们的演变在II型Weyl半金属MoTe $_2$，其中两个Weyl费米子和平凡的非相对论费米子有助于费米表面在Td相的相变。在高温下观察到1 T '相的一个等离子体激元模，在低温下观察到拓扑T $_d$相的两个等离子体激元模。结合第一性原理计算，我们发现MoTe $_2$的倒带间的带间关联决定了所有的等离激元模.特别是在T $_d$相，由于对称性破缺和自旋轨道耦合导致电子带分裂，等离子体激元模体现了拓扑Weyl费米子和平凡非相对论电子之间的带间关联。我们的工作强调了拓扑材料等离子体激元中不同类型载流子之间相互作用的重要性。
2020-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observing unconventional superconductivity via kinetic inductance in Weyl semimetal MoTe$_2$
Harvard University（哈佛大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
通过动能电感观测Weyl半金属MoTe₂中的非常规超导性，揭示其配对对称性及节点超导特性。
2025-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hopf-link multi-Weyl-loop topological semimetals
我们构造了一个通用的双带模型，它可以描述具有多个闭合Weyl环的拓扑Weyl半金属。所有现有的多Weyl环半金属，包括网络，或网络链和霍普夫链状态可以在一个相同的框架内检查。基于一个双回路模型，研究了这些拓扑结构不同的体态对应的鼓面表面态，并进行了比较。我们的模型与霍普夫绝缘体的连接进行了讨论。此外，为了在实验上识别这些拓扑结构不同的Weyl半金属态，特别是区分Hopf链和非Hopf链，我们还研究了它们的Landau能级。结果表明，无论磁场的方向如何，霍普夫链态都存在一个四重简并的零能朗道带.
2018-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin textures and spin-wave excitations in doped Dirac-Weyl semimetals
我们研究了三维狄拉克半金属中局域自旋的相关性和磁性织构。通过对费米子自由度积分，建立了磁矩的有效场论。自旋关联显示出很强的各向异性，起源于狄拉克电子的自旋动量锁定，除了传统的海森堡类铁磁关联。各向异性自旋相关允许拓扑非平凡的磁激发纹理，如瞬态刺猬状态，以及铁磁基态。铁磁外尔半金属中的自旋波色散也变得各向异性，垂直于磁化方向的色散较小。
2015-11-26 cond-mat.mes-hall
Band structure and unconventional electronic topology of CoSi
具有一定空间群对称性的晶体半金属可能具有不寻常的电子结构拓扑，不同于传统的Weyl和Dirac半金属。这些材料的特征性质是存在具有多重（大于两倍）简并和非零拓扑荷的带接触点。CoSi是这组材料的代表，展示了所谓的“新费米子”。我们报告的从头计算的CoSi的电子结构，考虑到自旋轨道相互作用的密度泛函方法。我们证明了存在带接触节点与四倍和六倍的简并，位于$Γ$和$R$点在第一布里渊区和附近的费米能。我们发现，这些带接触点进行拓扑电荷的$\pm 4$和描述所产生的费米弧表面状态，连接到表面布里渊区这些节点的投影。讨论了多体$G_0W_0$修正对CoSi电子能带结构和拓扑性质的影响。
2017-12-25 cond-mat.mes-hall
Optical absorption in interacting and nonlinear Weyl semimetals
最近有人预测，库仑相互作用和Berry曲率之间的相互作用可以产生有趣的光学现象在拓扑非平凡的二维绝缘体。在这里，我们提出了一个理论的光吸收三维，空穴掺杂外尔半金属。我们发现，Berry曲率，库仑相互作用和单粒子能谱中的非线性可以共同使光致谷极化。我们支持和补充我们的数值结果与分析玩具模型计算，揭示拓扑非平凡的马汉激子与非零涡。
2017-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unconventional mass enhancement around the Dirac nodal loop in ZrSiS
费米子的拓扑性质来自于它们的低能类狄拉克带色散和相关的手征。最初仅限于点，狄拉克色散线，甚至环路的扩展现在已经被发现和半金属托管这样的功能已经确定。然而，实验证据的增强相关效应预测发生在这些拓扑半金属一直缺乏。在这里，我们报告的量子振荡研究的节环半金属ZrSiS在高磁场，揭示了显着增强的有效质量的准粒子附近的节环。在阈值场以上，磁击穿发生在环结构中的间隙上，其轨道围绕其顶点包围不同的绕组，每个绕组伴随着额外的π-Berry相位。这些击穿轨道的振幅表现出异常的温度依赖性。这些发现表明，出现了新的，相关驱动的物理学在ZrSiS与Dirac类准粒子。
2017-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Experimental discovery of a topological Weyl semimetal state in TaP
外尔半金属有望在物理学和材料科学中开辟新的视野，因为它们提供了外尔费米子的第一个实现，并表现出受保护的费米弧表面状态。然而，它们被发现在自然界中极其罕见。近年来，TaAs、TaP、NbAs和NbP等化合物被认为是Weyl半金属的候选化合物。在这里，我们在实验上实现了TaP的Weyl半金属态。利用光电子能谱，我们直接观察到的外尔费米子锥和节点的体积和表面的费米弧。此外，我们发现，表面态显示出一个意想不到的丰富的结构，包括两个拓扑费米弧和几个拓扑平凡的封闭轮廓附近的Weyl点，这提供了一个有前途的平台，研究拓扑和平凡的表面状态之间的相互作用的Weyl半金属的表面。我们直接证明了体边界对应，从而建立拓扑非平凡性质的Weyl半金属态在TaP，通过解决的手征边缘模式的封闭路径上，包围Weyl节点的净数量。这也提供了，第一次，一个实验上实用的方法来证明一个散装外尔费米子从光电子测量的表面状态分散。
2015-11-15 cond-mat.mes-hall
Nodal-knot semimetals
拓扑线半金属的特征在于在布里渊区中的一维带交叉线。与节点相反，节点线可以是拓扑非平凡的构型。本文研究了最简单的拓扑非平凡形式的节线，即布里渊区中的单节线。我们介绍了一个通用的建设各种“的结半金属”，它产生了最简单的三叶节结和其他更复杂的节结的布里渊区。本文还研究了由磁力线重联引起的结-解结跃迁。我们的工作将纽结理论引入到拓扑半金属中。
2017-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Monolayer Mg$_{2}$C: Negative Poisson's ratio and unconventional 2D emergent fermions
二维材料中新的出射费米子和负泊松比是当前研究的热点。在这里，第一性原理计算和理论分析的基础上，我们预测，六配位Mg $_{2}$ C单层主机两个奇异的属性。我们分析了它的声子谱，揭示了它的喇曼激活模，并表明它具有较小的面内刚度常数。特别地，在Z字形方向的拉伸应变下，Mg $_{2}$ C单层显示出固有的负泊松比$\sim -0.023$，源于其独特的褶皱铰链结构。该材料在其平衡态下是金属的。适度的双轴应变可以诱导金属-半金属-半导体相变，在此过程中出现了几种新型的二维费米子，包括金属相中围绕12个倾斜狄拉克点的各向异性狄拉克费米子，半金属相中的$2$ D双Weyl费米子，其中导带和价带在单个费米点处二次接触，以及在半金属-半导体相变的临界点处的2D赝自旋-1费米子，其中三个带在费米能级上的单个点处交叉。此外，沿高对称性方向的单轴应变破坏了三重旋转对称性，减少了狄拉克点的数量。有趣的是，它还生成2D II型狄拉克点。我们构建了有效的模型来描述这些新的费米子的性质。我们的研究结果表明，Mg $_{2}$ C单分子膜是一个有趣的平台，为新的二维费米子的研究，也表明其在纳米器件应用的巨大潜力。
2018-06-21 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic-electrodes-induced Hall effect in topological Dirac semimetals
我们提出了一种非传统类型的霍尔效应在拓扑狄拉克半金属铁磁电极。拓扑狄拉克半金属本身具有时间反演对称性，而附加的铁磁电极打破了它，导致大的霍尔响应。这种诱导的霍尔效应是拓扑材料（例如拓扑狄拉克半金属或量子自旋霍尔绝缘体）中出现的螺旋表面/边缘状态的特征。我们计算的霍尔电导/电阻和霍尔角，通过使用晶格模型与四端几何。对于具有四个电极的拓扑狄拉克半金属，无论电流电极或电压电极是铁磁的，都发生感生霍尔效应。当电极中的自旋几乎完全极化时，霍尔角变得与量子霍尔态或理想磁性外尔半金属一样大。我们展示了诱导的霍尔效应对杂质的鲁棒性，并讨论了自旋注入和自旋衰减问题。该霍尔响应可用于检测两个铁磁电极的磁化是平行还是反平行。
2021-07-10 cond-mat.mes-hall
A Five Dimensional Generalization of the Topological Weyl Semimetal
将三维拓扑Weyl半金属的概念推广到一类五维无隙固体，其中Weyl点推广到动量空间中的二维闭流形Weyl曲面.每一个Weyl曲面都被定义在包围它的四维流形上的一个U（1）第二陈数$C_2$所刻画，它等于它与其它Weyl曲面在5D空间中的拓扑连接数.类似于外尔半金属，5D金属的表面态采取拓扑保护外尔费米子弧的形式，其连接体外尔表面的投影。本文还讨论了带有$n$第陈数$C_n$的$2n+1$维拓扑金属的进一步推广.
2016-06-17 cond-mat.mes-hall
Formalism of general continuum models with boundary conditions, propagation of bound states from nontrivial to trivial topological classes, and the general surface-state structure near one node of a Weyl semimetal
我们提出的{ \em（结合）形式主义的一般连续介质模型的边界条件}，并将其应用到模型的最小数量的自由度必须有一个明确的边界：一个模型与两个组件的波函数和线性的动量哈密顿。我们导出了一维（绝缘体）、二维（量子反常霍尔绝缘体）和三维（Weyl节点）中哈密顿量和边界条件的最一般形式（A类），并解析计算和探索了相应的一般束缚/边缘/表面态结构。在1D中，一个束缚态存在于可能的边界条件的$\text{U}(1)$参数空间的一半中。同时考虑几个维度将模型联系在一起，揭示了它们之间的重要关系。我们制定了一个版本的体边界对应关系，充分表征了外尔点附近的特征：沿着包围投影外尔点的路径的表面态谱的手征性等于外尔点的陈数。我们演示了如何对称性自然地纳入形式主义，推导出最一般的形式的模型与手征对称性（类AIII）。我们表明，持久的束缚态在拓扑平凡的1D A类模型的存在（也许是意外的）不是偶然的，并至少有两个拓扑解释，通过将其与拓扑非平凡的2D A类（通过将其视为一个有效的2D量子反常霍尔系统）和1D类AIII（通过偏离的情况下，手征对称性在参数空间）模型。我们确定这是一个系统的“传播效应”，从而约束状态从拓扑非平凡类，在那里他们被保护和保证存在，传播到相关的，“相邻”的维度或对称性，拓扑平凡类。
2022-10-14 cond-mat.mes-hall
Dirac dispersion generates large Nernst effect in Weyl semimetals
Weyl半金属通过增加具有线性分散电子态的大体积Berry单极子和拓扑鲁棒的、无间隙的表面费米弧终止于大体积节点投影来扩展对拓扑保护运输的研究。在这里，我们展示了如何能斯特效应，结合熵与电荷输运，给出了一个独特的签名狄拉克带的存在。NbP的能斯特热电势（在9 T，109 K下最大为800 microV K-1）超过其常规热电势百倍，并且显著大于传统热电材料的热电势。能斯特效应在T_M=90 +/- 20 K=mu_0/kB（mu_0为T=0 K时的化学势）附近有一个明显的最大值。一个没有可调参数的自洽理论表明，这是由于在T>=TM时，由电荷中性和狄拉克带对称性驱动的电化学电势钉扎到Weyl点能量。能斯特效应是电荷极性的一个偶函数，它的温度和场依赖性是外尔费米子固有的双极性质的结果。通过这项研究，我们提供了一个了解的温度依赖性的位置的电化学电位相对于Weyl点，我们显示拓扑结构和能斯特效应，一个潜在的强大的实验工具，调查拓扑状态和手性异常之间的直接联系。
2017-07-10 cond-mat.mes-hall
Correlated Hopf insulators
本研究探讨了霍普夫绝缘体的关联驱动不稳定性，揭示了非常规威夷半金属和拓扑绝缘态的出现，并指出这些状态之间的相互关联。
2025-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Observation of unconventional spin polarization induced spin orbit torque in L1$_2$-ordered antiferromagnetic Mn$_3$Pt thin films
非共线反铁磁体由于具有非平凡的自旋拓扑结构而表现出更丰富的磁输运性质，这使得我们能够利用手性更自由地操纵电荷-自旋转换。在这项工作中，我们探讨了非常规的自旋轨道扭矩的L1 $_2$有序锰$_3$铂与三角形自旋结构。我们观察到（001）取向的L1 $_2$ Mn $_3$ Pt沿$\mathbf{x}$方向的非常规自旋轨道矩，并发现它具有相对于晶向的独特符号反转行为。L1 $_2$ -有序Mn $_3$ Pt的这种非常规自旋轨道扭矩的产生可以解释为源于磁自旋霍尔效应。这一结果有助于阐明非共线反铁磁体的自旋拓扑非平凡结构与电荷自旋转换之间的关系。
2021-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generating Weyl semimetals from alkali metals
我们报告发现的时间反演对称Weyl半金属通过修改模型哈密顿描述传统的碱金属的电子性质。人工生成的外尔半金属在其体能带结构中具有四个孤立的外尔节点，并显示出由拓扑保护表面态产生的特征表面费米弧。外尔半金属是介于传统带状绝缘体和三维拓扑绝缘体之间的中间态。从传统金属生成拓扑外尔半金属，开辟了一条新的途径，对简单材料托管外尔费米子的确定性设计。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Weyl Semimetal
我们构造了一个紧束缚模型，实现了一对Weyl节点和三个不同的Weyl半金属。在I型（II型）外尔半金属中，两个节点都属于I型（II型）外尔节点。此外，存在一种新的类型，被称为“混合外尔半金属”，其中一个外尔节点是I型，而另一个是II型。对于杂化Weyl半金属，我们进一步证明了体费米面和拓扑保护的表面态，分析了独特的Landau能级结构和量子振荡，并讨论了材料实现。
2016-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shiba chains of scalar impurities on unconventional superconductors
我们发现，一个链的杂质沉积在一个完全带隙的二维或三维超导体可以成为一个拓扑的一维超导体与保护马约拉纳束缚态在其末端。一个先决条件是底层超导体的配对势打破了自旋-旋转对称性，因为它通常是强自旋-轨道耦合系统的情况。我们说明了这种机制的无自旋三重态超导体p+ip和时间反演对称Rashba超导体的混合物的单重态和三重态配对。对于后者，我们表明，杂质链可以是拓扑非平凡的，即使底层超导体是拓扑平凡的。
2015-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Two-dimensional Chern semimetals on the Lieb lattice
在这项工作中，我们提出了一个新的和简单的模型，支持陈省身半金属。这些新的无间隙拓扑相位与陈氏绝缘体共享几个属性，例如与每个带相关联的定义明确的陈氏数，拓扑保护的边缘状态和当带彼此接触时发生的拓扑相变，在接触点周围具有线性分散。紧束缚模型，定义在Lieb晶格与三个不同种类的无自旋费米子之间的单位细胞和合适的最近邻跳跃项，支持一个单一的Dirac-like点。该点附近的色散关系是完全相对论性的，相应的有效哈密顿量中的$3\times3$矩阵满足Duffin-Kemmer-Petiau代数.利用纠缠谱证明了拓扑保护边缘态的鲁棒性。此外，我们还证明了最低带的陈数对于弱无序是鲁棒的。由于其简单性，我们的模型可以自然地实现在真实的物理系统，如冷原子在光晶格。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall hep-th
Spin-Valleytronics in Silicene: Quantum-Spin-Quantum-Anomalous Hall Insulators and Single-Valley Semimetals
谷基电子，被称为谷电子，是突破电子新阶段的关键之一。谷自由度在蜂窝网格系统中是普遍存在的。硅的蜂窝状晶格结构被称为硅烯，是谷电子的一个迷人的游乐场。我们通过在$A$和$B$上引入不同的交换场来研究硅烯的拓扑相。出现了丰富多样的拓扑保护状态，每个都有一个独特的自旋谷结构。单狄拉克锥半金属是这样一种状态，其中一个能隙是闭合的，而其他三个能隙是开放的，避免了尼尔森-二宫费米子加倍问题。我们发现了一种新的混合拓扑绝缘体，称为量子自旋量子反常霍尔绝缘体，其中一个谷发生量子反常霍尔效应，另一个谷发生量子自旋霍尔效应.沿着其相边界，出现单谷半金属，其中只有一个谷是与简并自旋无隙。这些半金属也是拓扑保护的，因为它们出现在不同的拓扑绝缘体的界面上。这样的自旋谷相关的物理将通过光学吸收或边缘模式观察到。
2013-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional Topological Insulators from Extended Topological Band Degeneracies
实现拓扑绝缘体的一个普遍而美丽的图景是，狄拉克模型的质量项具有包围一个狄拉克点的节面。我们表明，这个几何图片的基础上狄拉克点可以推广到扩展带退化与非平凡的拓扑电荷。由于非平凡的拓扑荷迫使扩展带简并成对地产生或湮灭，当质量的节面包裹一个这样的扩展带简并时，所产生的带隙相必须是拓扑非平凡的，因为它不能在不关闭能隙的情况下被变形为拓扑平凡的原子绝缘体。我们使用节点线携带一个非平凡的$Z_{2}$电荷在三维来说明物理。值得注意的是，由于扩展能带简并的包裹面是不同的，我们发现这种推广可以带来非常规模式的边界态的拓扑绝缘体。
2020-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Quantum Spin Hall Semimetals with Light
本文提出一种具有Z2拓扑不变量的量子自旋霍尔半金属，可由圆偏振光探测，并通过蜂窝晶格中自旋-轨道耦合、密度波衬底与塞曼效应实现，展现出拓扑保护的螺旋边缘态或光致电流。
2025-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Gapless vortex bound states in superconducting topological semimetals
我们发现超导拓扑半金属中的涡旋束缚态是无带隙的，这是由于在它们的正常态中存在拓扑无质量激发。我们证明了这个普遍的结果在各种半金属，包括狄拉克和Weyl半金属，三重简并自旋1费米子，自旋3/2 Rarita-Schwinger-Weyl费米子半金属和其他奇异的费米子半金属。这些无带隙束缚态的形成与$π$相超导体-正常金属-超导体（SNS）结中的Andreev镜面反射和传播Andreev模密切相关。我们进一步证明了这些无隙态是拓扑保护的，并且可以从拓扑泵浦过程中导出。
2021-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Hyperbolic non-Abelian semimetal
该研究将拓扑保护半金属能带交叉扩展到双曲晶格，发现非阿贝尔布洛赫态导致低能态密度非传统标度，并揭示由第二陈数保护的余维五节点流形。
2024-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Topologically nontrivial electronic states in CaSn$_{3}$
基于第一性原理计算，我们在理论上提出了最近实验发现的超导材料CaSn $_3$的拓扑非平凡态.当自旋轨道耦合（SOC）被忽略时，材料是一个主机的三维拓扑线半金属态。在连接节线的表面布里渊区的二维区域内，出现了受时间反演和镜像对称共存保护的鼓状表面态。当包含SOC时，出乎意料地，在该中心对称材料中，每个节线演化成两个Weyl节点（W1，W2）。Berry曲率计算表明，这些节点发生在一对，并作为源或汇的Berry通量。该材料还具有独特的费米弧形式的表面状态，与其他已知的外尔半金属不同，费米弧在费米表面上形成表面状态的闭合回路。我们在超导材料中拓扑非平凡态的理论实现为解开拓扑物理和超导性之间的相互联系铺平了道路。
2017-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Surface plasmonics of Weyl semimetals
已知拓扑系统的光滑界面具有大量的表面态以及拓扑保护的手征态。我们表明，在Weyl半金属这些大规模的国家，随着手征费米弧，强烈改变的形式的费米弧等离子体，最显着的是，他们产生进一步的集体等离子体模式，是不存在的传统接口。等离子体激元模式是完全各向异性的结果，在表面模型的基础各向异性，并预计有一个明确的实验签名，例如，在电子能量损失光谱。
2021-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Long-lived qubit entanglement by surface plasmon polaritons in a Weyl semimetal
研究了外尔半金属中由非互易表面等离子体激元介导的两量子比特的自发纠缠。在没有外部磁场的情况下，外尔半金属的拓扑结构甚至会产生非互易的SPP，这些SPP在拓扑结构上受到保护并位于光子带隙内。我们利用这种非互易SPP作为两个空间分离的量子比特纠缠的中介。我们的两个主要发现是：（1）非互易SPP给出比互易SPP更好的量子纠缠，以及（2）与在常规金属中使用SPP的纠缠相比，所实现的纠缠足够长的寿命。
2022-12-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quasiparticle Interference Evidence of the Topological Fermi Arc States in Chiral Fermionic Semimetal CoSi
固态手征费米子的特征是“费米弧”状态，连接体手征节点的表面投影。表面费米弧是非平凡体拓扑的特征。在CoSi中，理论上提出了具有贯穿整个布里渊区的广泛费米弧的非常规手征费米子。在这里，我们使用扫描隧道显微镜/光谱研究在不同终端的CoSi单晶的准粒子干涉。所观察到的表面态表现出手征费米子起源的特性。它们位于（001）和（011）而不是（111）表面，具有π旋转对称性，能量螺旋，并在约-200至约+400 mV的宽能量范围内分散。由于高能量和高空间分辨率，确定了高达~80 mV的自旋-轨道耦合诱导分裂。我们的观测结果得到了密度泛函理论的证实，并提供了强有力的证据，CoSi主机的非常规手征费米子和广泛的费米弧状态。
2020-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnon nodal-line semimetals and drumhead surface states in anisotropic pyrochlore ferromagnets
介绍了一种新型的拓扑磁振子物质：电子线半金属的磁振子悬挂。各向异性烧绿石铁磁体的磁振子谱具有沿倒易空间闭合环的磁振子带的双重简并。这些磁振子节线在拓扑上受到反转和时间反转对称共存的保护;它们需要不存在自旋-轨道相互作用（没有Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用）。我们计算的拓扑不变量的节线和相关的磁振子鼓面表面状态的细节强烈依赖于终止的表面。磁振子线半金属完成了三维铁磁材料中拓扑磁振子家族。
2016-09-20 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Electron Correlation Induced Spontaneous Symmetry Breaking and Weyl Semimetal Phase in a Strongly Spin-Orbit Coupled System
本文从理论上研究了描述一个拓扑非平凡态的三维狄拉克费米子系统中的电子关联效应。结果表明，在平均场近似下，在自旋轨道耦合和电子关联都很强的区域，系统的时间反转和反转对称性自发地被打破.这个相被认为是晶格量子色动力学中的相的类似物。研究还表明，在磁性杂质的存在下，电子关联增强了拓扑绝缘体相和正常绝缘体相之间的Weyl半金属相的出现。
2012-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Fragile topology in nodal-line semimetal superconductors
本文研究了有和没有自旋-轨道耦合时，由反转对称性保护的超导半金属线（SC-NLSM）的能带拓扑。在没有自旋-轨道耦合的情况下，$s$波SC-NLSM和手征$p$波SC-NLSM都是拓扑非平凡的，可以用非零缠绕数来描述.基于威尔逊圈方法，我们证明了它们都是脆性拓扑超导体，即它们的非平凡能带拓扑可以通过耦合到额外的拓扑平凡能带而被移除。在具有时间反演对称性的自旋系统中，当加入自旋轨道耦合项时，脆弱的拓扑相仍然存在。对于自旋系统，$p$波SC-NLSM和$s$波SC-NLSM都是二阶脆性拓扑超导体。我们提出SC-NLSM系统的脆弱拓扑结构强烈依赖于Majorana零模的简并度和超导能隙函数的宇称。有趣的是，在存在涡线的情况下，自旋$s$波SC-NLSM系统在涡核中具有两对稳定的Majorana零模。
2021-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Superconductivity in the topological semimetal YPtBi
非中心对称的Half Heusler化合物YPtBi在低于临界温度Tc = 0.77 K时具有超导电性，零温上临界场Hc 2（0）= 1.5 T。磁阻和霍尔测量结果支持了理论预测，即这种材料是一种拓扑上非平凡的半金属，其正电荷载流子密度低得惊人，仅为2 x 10^18 cm^-3。Shubnikov-de Haas振荡中的非常规线性磁电阻和拍频指向自旋轨道分裂费米面。磁阻对表面粗糙度的敏感性表明表面态可能有贡献。YPtBi的非中心对称性和强自旋轨道耦合的结合为拓扑超导电性的研究提供了一个很有前途的平台。
2011-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fermi-arc diversity on surface terminations of the magnetic Weyl semimetal Co3Sn2S2
外尔半金属中的体-面对应保证了拓扑“费米弧”表面带的形成，其存在由体外尔节点保证。通过调查三个不同的铁磁半金属Co 3Sn 2S 2的表面终端，我们验证光谱作为一个时间反演对称性破缺Weyl半金属的分类。我们发现，由三个不同的终端所施加的不同的表面电位修改费米弧轮廓和外尔节点连接。在Sn表面上，我们确定内布里渊区外尔节点连接的费米弧，而在Co终止的连接是跨越相邻的布里渊区。在S表面上，费米弧与非拓扑体态和表面态重叠，这使它们的连通性模糊不清，也模糊了它们的确切识别。通过这些，我们解决了拓扑保护的Weyl半金属和它的未受保护的，可以操纵和工程的电子性质。
2019-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Impurity-induced resonant states in topological nodal-line semimetals
节线半金属的特征在于一种拓扑非平凡的体带交叉，产生几乎平坦的表面态。然而，表面状态的直接证据仍然缺乏。本文基于T-矩阵方法，从理论上研究了拓扑半导体中的杂质效应。结果表明，对于体杂质，在杂质位附近可以诱导出带隙内态，而可见共振杂质态只能在一定的杂质势强度下才能存在。对于表面杂质，在很宽的杂质势范围内存在鲁棒的共振杂质态。这种强大的共振态源于拓扑保护的弱色散表面态，这可以通过扫描隧道显微镜探测，提供了一个强大的签名的拓扑表面态的半金属线。
2019-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
$β$-CuI: a Dirac semimetal without surface Fermi arcs
具有费米弧的反常表面态通常被认为是狄拉克半金属（DSM）的指纹。然而，与外尔半金属相反，DSM的费米弧不受拓扑保护。利用第一性原理计算，我们预言$β$ -CuI是一种特殊的DSM，其表面态形成封闭的费米口袋而不是费米弧.在这样的费米狄拉克半金属中，从费米弧到费米口袋的变形机制源于保持所有晶体对称性的大立方项，以及表面和体狄拉克点之间的小能量差。$β$ -CuI中的立方项在原型DSM中通常可以忽略不计，由于其特殊的晶体结构而变得相关。因此，我们建立了一个具体的物质的例子，表现出缺乏拓扑保护的表面费米弧在DSM
2018-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realizing and manipulating space-time inversion symmetric topological semimetal bands with superconducting quantum circuits
利用超导量子线路中动量空间与可控参数空间的类比，我们在实验上实现了一种新的时空反演（P-T）不变的Z2型拓扑半金属带.通过对系统能谱的测量，我们清晰地观察到了一种奇异的拓扑半金属可调谐无带隙能带结构。通过连续调节实验装置中的不同参数，可以控制从拓扑半金属到两种绝缘体的两种拓扑量子相变，其中一种通过合并一对非平凡的Z2 Dirac点来捕获PT半金属的Z2拓扑.值得注意的是，拓扑鲁棒性被明确地证明，通过添加一个扰动，只打破个人的T和P对称，但保持联合PT对称。相反，当引入另一种违反PT的扰动时，拓扑平凡的绝缘体间隙完全打开。
2017-02-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Effects of Impurities and Lattice Defects in Topological Semimetals
拓扑半金属是一类新颖的三维电子相，其特征在于在费米能级处具有拓扑保护的锥形带接触。这些带接触点是动量空间中Berry曲率的单极子，有效地实现了（3+1）维Weyl费米子作为涌现准粒子。这些特征对扰动是鲁棒的，但并非完全不敏感。在这篇论文中，我们探索了无序Weyl半金属（WSMs）的肥沃土壤，特别是通过分析现场随机场，随机光滑的电势区域，点状标量杂质，和晶格点缺陷在其电子结构和电动力学性质的影响。
2022-12-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Dirac-semimetal phase diagram of two-dimensional black phosphorus
黑磷（BP）是一种层状范德华材料，据报道具有对外部扰动敏感的带隙，并且当其带隙闭合时表现出Dirac半金属相。以前的研究集中在每个扰动的影响，缺乏一个统一的图片带隙关闭和狄拉克半金属相。在这里，使用赝自旋从滑移反射对称性，我们研究的电子结构的单层和双层BP和构建的Dirac半金属相的相图在有关的压力，应变，和电场的参数空间。我们发现BP层中的Dirac-半金属相在相图中是单连通的，表明无论间隙闭合机制如何，该相都是拓扑相同的。我们的研究结果可以推广到各向异性层状材料中的Dirac半金属相，并对寻找新的拓扑材料和器件具有指导作用。
2016-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
