Observation of Weyl nodes and Fermi arcs in TaP
外尔半金属具有自旋极化带交叉，称为外尔节点，由拓扑表面弧连接。在交叉点附近的低能激发态表现出与无质量外尔费米子相同的行为，导致手征反常等奇异性质。为了使输运性质由外尔费米子主导，外尔节点需要位于化学势附近，并被费米陈数非零的费米面对包围。结合角分辨光电子能谱和第一性原理计算，我们证明了TaP是一种只含有单一Weyl费米子的Weyl半金属，与TaAs的两种Weyl费米子对低能物理性质的贡献不同. TaP中的简单Weyl费米子不仅具有重要的意义，而且具有很大的应用潜力。费米弧上的Ta-终止表面上观察到，这出现在一个不同的模式，从在TaAs和NbAs的As-终止。
2016-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergent Weyl nodes and Fermi arcs in a Floquet Weyl semimetal
当狄拉克半金属受到圆偏振激光照射时，狄拉克锥分裂成两个外尔节点，并产生一种称为Floquet外尔半金属的非平衡瞬态。我们专注于以前未探索的低频制度，其中的上，下狄拉克带通过多光子过程，这是一个现实的情况下，在固态超快泵浦探测实验相互共振耦合。我们发现一系列新的Weyl节点出现成对的Floquet复制带彼此杂交时。Floquet Weyl半金属的性质与这些Weyl节点的数量、位置和电荷有关，可以随着光的振幅和频率高度调谐。我们利用布里渊-维格纳展开导出了一个有效的低能理论，并在立方晶格上进一步正则化了该理论。从低能哈密顿量中得到的费米电荷可以与我们在数值上发现的晶格上的费米弧的数目相一致。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin polarization and texture of the Fermi arcs in the Weyl Fermion semimetal TaAs
外尔半金属是一种新的物质状态，它拥有外尔费米子作为准粒子激发。在零能量下的外尔费米子对应于体带简并点，外尔节点，它们在动量空间中分离，并且仅通过奇异的费米弧表面状态通过晶体的边界连接。我们实验测量的自旋极化的费米弧在实验上发现的第一个外尔半金属TaAs。我们的自旋数据首次揭示了费米弧的自旋极化幅度高达80%，并且具有完全面内的自旋织构。此外，我们证明了TaAs中Weyl节点的手征性不能由费米弧的自旋织构来推断。费米弧的非简并性质对于建立其精确的拓扑性质非常重要，这揭示了弧上的自旋形成了一种新型的二维物质。此外，我们观察到的几乎完全的自旋极化（~80%）可能在自旋电子学应用中有用。
2015-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical density and spin response of Fermi arcs and their consequences for Weyl semimetals
外尔半金属具有奇异的费米弧表面态，这对它们的电磁性质有很大的影响。我们推导出解析表达式的复合密度自旋响应张量的所有组件的表面状态的Weyl半金属模型通过关闭带隙的拓扑绝缘状态，并引入一个时间反演的破缺项。在此基础上，我们讨论了密度-自旋响应引起的电磁极化率、电流响应以及其它物理效应。我们发现一个磁电效应所造成的费米弧。我们还讨论了在无规相位近似下电子-电子相互作用的影响，并研究了费米弧态形成的表面等离子体的色散。我们的工作对于理解费米弧的电磁和光学性质是有用的。
2020-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental observation and spin texture of Dirac node arcs in tetradymite topological metals
我们报告了一个非平凡的自旋纹理的狄拉克节点弧，新的拓扑对象形成时，狄拉克锥的无质量粒子沿着一个开放的一维线在动量空间中延伸。我们发现，这样的状态是存在于所有的碲铋矿M $_2$ Te $_2$ X家族的化合物（M $=$ Ti，Zr或Hf和X $=$ P或As），无论弱或强的拓扑不变量的字符。因此，碲铋矿中的狄拉克节点弧是具有单个自旋极化节点弧的I型狄拉克系统的最简单可能的教科书示例。
2021-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Floquet-Engineering Weyl Points and Linked Fermi Arcs from Straight Nodal Lines
Sun Yat-sen University（中山大学）
本研究通过Floquet工程将直线节点线转化为Weyl点，并诱导出连接的费米弧，揭示了拓扑半金属的新相。
2026-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Connecting the dots: Time-reversal symmetric Weyl Semimetals with tunable Fermi arcs
我们提出了一个单参数族的非相互作用的晶格模型的外尔半金属与4个外尔节点和可调费米弧。这些2带模型哈密顿量与$\mathrm{T}^2 = + 1$是时间反演对称的，并且调整参数连续地改变费米弧的连通性，而不影响体布里渊区中Weyl节点的位置和手征。体极化和磁化强度随该参数而变化，这种依赖关系不能用低能有效场论来描述。
2016-08-03 cond-mat.mes-hall
Fermi arcs of topological surface states in multi-Weyl Semimetals
采用连续介质模型，系统地研究了三维多Weyl表面半金属拓扑表面态的费米弧。本文用解析方法计算了具有单一外尔点的二次和三次外尔半金属的能谱和波函数。系统地研究了具有单对和双对Weyl点的Weyl半金属拓扑表面态的费米弧。研究了表面态费米弧随边界参数变化的演化规律，清楚地证明了费米弧连接的拓扑Lifshitz相变。此外，利用拉格朗日方法推导了Weyl半金属双平行平板边界的边界条件。
2021-11-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Anomalous Fermi arcs in a periodically driven Weyl system
三维外尔半金属在样品表面上表现出开放的费米弧，连接相反手征的体外尔点的投影。这些表面态的规范解释是根据层量子霍尔效应的手征边缘模式：垂直于连接两个外尔点的动量的二维动量空间平面由非零的陈氏数表征。值得注意的是，与已知的二维Floquet反常手征边缘态类似，在周期驱动系统中，在没有陈数的情况下，可以实现开放的费米弧。在这里，我们提出了一种方法来构建这样的反常费米弧在一个具体的模型。
2018-12-17 cond-mat.mes-hall
Entanglement Signature of Hinge Arcs, Fermi Arcs, and Crystalline Symmetry Protection in Higher-Order Weyl Semimetals
纠缠谱（ES）中$1/2$模的存在已被证明是物质的带隙拓扑相的边界态的强有力的量子信息签名，例如，拓扑绝缘体和拓扑超导体，其中有限的体隙允许我们在$1/2$模式和边界状态之间建立清晰的对应关系。在这里，我们研究了最近提出的高阶外尔半金属（HOWSM），其中散装支持无间隙高阶外尔节点和边界支持铰链弧和费米弧。我们发现，明确识别高阶边界态的目标最终促使我们充分利用纠缠汉密尔顿量的本征量：ES以及施密特矢量（纠缠波函数，缩写。EWF）。我们证明，虽然铰链弧和费米弧有助于$1/2$模式，对应于铰链弧和费米弧的EWF分别位于虚拟铰链和表面的分区。此外，我们还可以通过各种不同的破缺配分来确定保护边界态的最小晶体对称性。因此，对于HOWSM等无带隙拓扑相，我们可以结合ES和EWF来普遍识别边界状态和潜在的对称性要求。虽然HOWSM是无间隙相位的典型例子，但我们的工作揭示了物质无间隙拓扑相位中纠缠签名的一般理论。
2022-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quasiparticle interference of the Fermi arcs and surface-bulk connectivity of a Weyl semimetal
外尔半金属主机拓扑保护的表面状态，与弧形费米表面轮廓，预计通过散装传播时，其动量匹配的散装的外尔节点的表面投影。我们使用光谱映射与扫描隧道显微镜可视化准粒子的散射和干扰外尔半金属钽砷表面。我们的测量揭示了10个不同的散射波矢量，这可以理解和精确地再现与理论，考虑到费米弧表面状态的形状，自旋纹理和动量相关的传播到散装。我们的研究结果提供的证据表明，外尔节点作为这些材料的表面上的电子输运的水槽。
2016-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Helical Spin Order from Topological Dirac and Weyl Semimetals
我们研究了拓扑Dirac和Weyl半金属的动力学质量产生和由此产生的螺旋自旋序，包括量子自旋Hall绝缘体的边缘态、弱拓扑绝缘体的表面态和Weyl半金属的体材料.特别地，外尔半金属的螺旋自旋织构以可见的方式显示了外尔费米子的自旋-动量锁定。螺旋序的自旋波波动携带电荷密度;因此，可以以简单且可预测的方式电控制自旋织构。
2015-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dispersion of Fermi arcs in Weyl semimetals and their evolutions to Dirac cones
通过构造一个简单的有效模型，研究了外尔半金属相费米弧的色散。我们计算了表面费米弧色散的顶部和底部的表面合并成体狄拉克锥在Weyl半金属在两端的弧，并表明，他们有相反的速度。这一结果也证实了使用紧结合模型的计算。此外，通过改变系统中的一个参数，同时保持时间反演对称性，我们证明了当系统从Weyl半金属过渡到拓扑绝缘体相时，两个费米弧演化为一个表面狄拉克锥.我们还表明，表面终端的选择影响配对的外尔节点，从费米弧的形成。
2014-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Observation of Fermi arcs and Weyl nodes in a non-centrosymmetric magnetic Weyl semimetal
本研究通过ARPES和第一性原理计算确认CeAlSi为新型非中心对称磁性外尔半金属，观察到表面费米弧和体态外尔锥，并发现费米能级附近的Ce 4f能带，为研究拓扑、磁性与电子关联相互作用提供了独特平台。
2023-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi-arcs mediated transport in surface Josephson junctions of Weyl semimetal
该研究探究外尔半金属表面约瑟夫森结中费米弧介导的输运，分析不同对称性破缺及外场下的电流振荡规律，并用散射理论网络模型解释，揭示振荡与外尔节点间距等参数的关联。
2024-01-26 cond-mat.mes-hall
Observation of 1D Fermi arc states in Weyl semimetal TaAs
本研究通过低温扫描隧道显微镜/光谱学在TaAs原子级台阶上直接观测到一维费米弧，证实其源于体Weyl点，并展示了体-边界对应性的极端稳健性，为小型化量子器件提供了潜在应用。
2023-05-12 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
Weyl Semimetals, Fermi Arcs and Chiral Anomalies (A Short Review)
物理学家发现了一种新的拓扑半金属--外尔半金属，它的表面具有非封闭的费米面，而体中的低能准粒子则以外尔费米子的形式出现。在这里，他们分享了对发展的简要回顾，并提出了对下一步的看法。
2016-12-07 cond-mat.mes-hall
Discovery of a Weyl Fermion Semimetal and Topological Fermi Arcs
我们报道了TaAs中Weyl费米半金属和拓扑费米弧的发现
2015-07-19 cond-mat.mes-hall
Topological Charges, Fermi Arcs, and Surface States of $K_4$ Crystal
Kwansei Gakuin University（关西学院大学）；Osaka University（大阪大学）；National Institute for Materials Science (NIMS)（国立材料研究所）
研究$K_4$晶体的拓扑电子性质，揭示其作为无自旋韦尔半金属的特性，通过紧束缚模型发现多种韦尔节点及其手性，并观测到连接不同手性节点的费米弧。
2026-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Dirac-Weyl semimetal: Coexistence of Dirac and Weyl fermions in polar hexagonal $ABC$ crystals
我们提出，非中心对称的LiGa Ge型六方$ABC$晶体SrHgPb实现了一种新型的拓扑半金属，主机的狄拉克和外尔点在动量空间。由于能带反转，受保护的狄拉克点出现在六重旋转$z$轴上，而六对与六重对称相关的外尔点位于垂直的$k_z=0$平面上。通过研究的电子结构作为一个函数的屈曲的汞铅层，这是起源的反演对称性破缺，我们建立的狄拉克和Weyl费米子的共存定义了一个阶段分离两个拓扑不同的狄拉克半金属。这两种狄拉克半金属的区别在于$k_z=0$平面的$\mathbb{Z}_2$指数和侧表面上相应的二维狄拉克费米子的存在或不存在。我们正式我们的第一性原理计算推导和研究的低能量模型描述的Dirac-Weyl半金属相的哈密顿量。最后，我们提出了其他几种材料的非中心对称的$ABC $材料类，特别是SrHgSn和CaHgSn，作为候选人实现Dirac-Weyl半金属。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Universal signatures of Fermi arcs in quasiparticle interference on the surface of Weyl semimetals
外尔半金属是一类新发现的三维拓扑材料，其价带和导带在体相中具有线性接触。在这些材料中，拓扑起源的最引人注目的特性，迄今为止只在光电发射实验中明确观察到，是在边界处存在开放的恒定能量轮廓-所谓的费米弧。在这项工作中，我们建立了费米弧贡献的表面准粒子干涉的普适特性。使用一般的唯象模型，我们确定定义干涉图案源于费米弧的存在，在表面能带结构。然后，我们跟踪这些模式在两个简单的紧束缚模型和现实的从头计算。我们的研究结果表明，明确的签名费米弧可以观察到现有的和拟议的外尔半金属使用扫描隧道光谱。
2016-01-26 cond-mat.mes-hall
Searching for topological Fermi arcs via quasiparticle interference on a type-II Weyl semimetal MoTe$_2$
外尔半金属显示了一种新的拓扑相的物质，其中外尔节点出现在对相反的手征，可以被看作是一个源或一个汇的贝里曲率。外尔半金属中的奇异效应，如表面费米弧和手征反常，使其成为探索新功能的新天地。进一步开发其潜在的应用需要清楚地了解其拓扑电子性质，如外尔点和费米弧。利用傅里叶变换扫描隧道光谱（FT-STS）研究了第二类Weyl半金属候选物MoTe $_2$，其Weyl点位于费米能级以上.虽然它的费米能级以下的电子结构已被确定的角度分辨光电子能谱（ARPES），通过比较我们的实验数据与第一性原理计算，我们能够确定在低于和高于费米能级的能量的多个散射通道的起源。我们的计算还表明，存在平凡和拓扑弧状状态以上的费米能量。在FT-STS实验中，我们已经观察到强烈的信号，从弧内散射，以及从类弧表面状态和投影体状态之间的散射。我们的实验观察和计算结果之间的详细比较表明，平凡和非平凡的散射通道是很难区分在这种化合物。有趣的是，我们发现破缺的反转对称性改变了两个不等价表面上的终止态，这反过来又改变了在两个表面上的FT-STS图像中观察到的散射通道的相对强度。
2018-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum oscillations from generic surface Fermi arcs and bulk chiral modes in Weyl semimetals
我们重新研究了外尔半金属中表面费米弧和手征模的量子振荡问题。通过引入两种工具-半经典相空间量子化和Weyl半金属的分层结构的数值实现-我们发现了几个重要的概括以前的结论，隐式定制的特殊情况下，相同的费米弧的顶部和底部表面。我们表明，相空间量子化图片固定在以前使用的能量-时间量子化方法的模糊性，并正确地再现了数值计算的量子振荡的两个表面上的明显弯曲的费米弧的通用Weyl半金属。基于这些方法，我们确定了一个“魔术”的磁场角度，量子振荡变得独立于样品厚度，具有显着的实验意义。我们还分析了这些量子振荡无序的稳定性，并表明，高场振荡预计将持续在样品的厚度参数超过量子平均自由程。
2015-12-18 cond-mat.mes-hall
Scattering theory of the chiral magnetic effect in a Weyl semimetal: Interplay of bulk Weyl cones and surface Fermi arcs
我们建立了有限Weyl半金属中手征磁效应的线性响应理论，用Weyl费米子在费米能级上的散射矩阵表示慢振荡磁场$B$或手征化学势$μ$诱导的电流密度$j$.在$δj/δμ$的无限系统极限中，表面传导可以忽略，但对$δj/δB$则不然：无论系统有多大，手性循环的表面费米弧对体外尔锥的贡献都相当，因为它们的数量较少，但通量灵敏度增加。费米弧对$μ^{-1}δj/δB$的贡献具有普适值$(e/h)^2$，受到手性的保护，不受杂质散射的影响-不像相反符号的体贡献。
2016-03-30 cond-mat.mes-hall
Helical Fermi arcs and surface states in time-reversal invariant Weyl semimetals
外尔半金属是一种三维无隙拓扑材料，其中两个带在布里渊区的偶数个点处接触。在这项工作中，我们研究了锌晶格模型实现了时间反演不变的外尔半金属。体动力学由12个螺旋外尔节点描述。表面态形成了一种特殊的准二维螺旋金属，与拓扑绝缘体的典型狄拉克形式有着根本的不同。低能表面激发的速度和自旋的允许方向被锁定在立方对称轴上。所研究的系统说明了一般性质的表面态的系统中常见的晶体对称性。
2013-07-09 cond-mat.mes-hall
Generic coexistence of Fermi arcs and Dirac cones on the surface of time-reversal invariant Weyl semimetals
外尔半金属的标志是在它们的表面上存在开放的恒定能量轮廓-所谓的费米弧-连接外尔点。在这里，我们表明，对于时间反演对称实现的外尔半金属这些费米弧在许多情况下共存的封闭费米口袋源自表面狄拉克锥钉在时间反演不变的动量。费米口袋的存在是必需的某些费米弧连通性，由于额外的限制所施加的六个$\mathbb{Z}_2$拓扑不变量表征一个通用的时间反演不变外尔半金属。我们表明，费米弧连接的变化通常会导致不同的拓扑结构的表面费米表面，并确定半Heusler化合物LaPtBi下的面内压缩应变作为实现这种表面Lifshitz转变的材料。我们还讨论了这种共存在准粒子干涉谱中的普遍特征。
2017-08-18 cond-mat.mes-hall
Distinct evolutions of Weyl fermion quasiparticles and Fermi arcs with bulk band topology in Weyl semimetals
外尔半金属相是最近发现的一种拓扑量子态，其特征在于在费米能级附近存在拓扑保护简并。这些简并是奇异现象的来源，包括在体中实现手征外尔费米子作为准粒子和在表面形成费米弧态。在这里，我们表明，这两个关键的签名显示不同的演变与散装带拓扑结构进行角分辨光电子能谱，支持第一性原理计算，过渡金属单磷化物。虽然外尔费米子准粒子只存在于化学势位于外尔锥特征的两个鞍点之间时，但费米弧态在更大的能量尺度上延伸，并且在与包含一个外尔点的两个非平凡费米表面重组成包含两个相反手征的外尔点的单个平凡费米表面相关的体Lifshitz跃迁中是鲁棒的。因此，在某些系统（如NbP）中，拓扑费米弧状态被保存，即使外尔费米子准粒子在体中不存在。我们的研究结果不仅提供了深入了解的奇异物理现象和Weyl半金属的本征体能带拓扑结构之间的关系，但也解决了明显的困惑，观察到不同的磁输运性质的TaAs，TaP和NbP，费米弧状态是相似的。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-Protected Topological Triangular Weyl Complex
外尔点通常被认为是成对出现的，具有相反的手性。在这项工作中，我们通过第一性原理计算和对称性分析表明，具有线性色散的单Weyl声子和具有二次色散的双Weyl声子同时存在于具有三角或六角晶格的实际材料中的两个特定的声子分支之间。由于螺旋旋转对称性，这些声子Weyl点保证位于高对称点，形成独特的三角形Weyl复合体。与传统的外尔系统表面弧终止于一对手征相反的外尔点的投影形成鲜明对比，非传统三角形外尔复合体的声子表面弧连接一个双外尔点和两个单外尔点的投影。重要的是，源自三角形Weyl复合物的声子表面弧非常长，并且跨越整个表面布里渊区。此外，只有非平凡的声子表面态的等频面，这有利于他们的检测在实验和进一步的应用。我们的工作不仅提供了有前途的三角声子Weyl复合物，而且为在声子和光子系统中探索三角Weyl玻色子提供了指导。
2020-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of quadratic Weyl points and double-helicoid arcs
最近，新的准粒子超越了那些模仿基本的高能粒子，如狄拉克和外尔费米子，吸引了凝聚态物理和材料科学的极大兴趣1 -9。在这里，我们报告的第一个实验观察到的长期期望的二次外尔点10通过使用三维手性超晶的声波。与新观察到的非常规准粒子5 -9明显不同，例如自旋为1的Weyl点和电荷为2的Dirac点分别具有三重和四重带交叉，这里确定的电荷为2的Weyl点只是双重简并，并且它们周围的色散在两个方向上是二次的，在第三个方向上是线性的10。除了基本的非线性体色散，我们进一步揭示了异国情调的双螺旋面弧，从一个投影的二次Weyl点和终止于两个投影的传统Weyl点通过傅立叶变换的扫描表面场。这种独特的全局表面连通性为这种非常规拓扑节点的双重拓扑电荷提供了确凿的证据。
2019-11-03 cond-mat.mes-hall
Coexistence of Fermi arcs with two dimensional gapless Dirac states
我们提出了一个物理方案，其中费米弧和二维无隙狄拉克态共存的边界模式在同一个二维表面。这种情况是实现在拓扑绝缘体-Weyl半金属界面，尽管明确的时间反演对称性破缺。基于一个启发式拓扑指数，我们预测当Weyl半金属和拓扑绝缘体的对应态出现在由Weyl节点分开的布里渊区的不连通部分和定义Weyl半金属的时间反演破缺矢量没有平行于畴壁的投影时，共存是允许的.紧束缚模型的数值模拟证实了这一点。我们进一步计算了共存界面态的光学电导率，这可以用来通过干涉实验来识别它们。
2015-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dissolution of topological Fermi arcs in a dirty Weyl semimetal
外尔半金属（Weyl semimetals，WSMs）是近年来研究的热点之一，因为它们提供了手征反常的凝聚态实现，具有拓扑保护的费米弧表面态，并维持尖锐的手征外尔准粒子直至临界无序，在临界无序下连续的量子相变（QPT）驱动系统进入金属相.在这里，我们用数值模拟表明，随着无序强度的增加，费米弧逐渐失去其锋利度，并接近WSM-金属QPT它完全溶解到金属浴的散装。预测的拓扑性质的WSM-金属QPT和由此产生的体边界对应跨越这个过渡可以直接观察到角分辨光发射光谱（ARPES）和傅立叶变换扫描隧道显微镜（STM）测量以下的费米弧的连续变形与最近发现的外尔材料的无序度增加。
2017-11-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Vortical Reflection and Spiraling Fermi Arcs with Weyl Metamaterials
外尔半金属的散射和输运在凝聚态物理中引起了越来越多的关注，其中包括手征零模以及相关的磁阻和手征磁效应。在这些研究中通常进行电导测量，然而，这不能解决电子的动量，阻止直接观察与Weyl点相关的散射矩阵中的相位奇异性。在这里，我们实验证明了螺旋相位分布的角度（动量）分辨散射矩阵的电磁波在光子Weyl超材料。它进一步导致夹在外尔超材料和金属板之间的空气间隙中的螺旋费米弧。利用角涡旋反射的无损耗特性，我们的研究结果为利用光子外尔系统操纵光学角动量建立了一个新的平台。
2020-08-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Infinite Berry Curvature of Weyl Fermi Arcs
我们发现，外尔费米弧一般伴随着一个发散的表面贝里曲率标度为$1/k^2$，其中$k$是一个热线的距离在表面布里渊区，连接的投影外尔节点相反的手征，但这是从费米弧本身。这种表面贝里曲率出现时，体外尔色散有一个速度倾斜的表面感兴趣。这种分歧反映在各种各样的贝里曲率介导的效果，是很容易获得的实验，特别是导致一个表面贝里曲率偶极子，线性增长的厚度的一个外尔半金属材料的板的表面状态的长寿命的限制。这意味着在这种器件中出现对非线性霍尔效应的巨大贡献。
2021-08-04 cond-mat.mes-hall
Disorder-induced exceptional and hybrid rings in Weyl/Dirac semimetals
Weyl Hamilton的非厄米性导致了Weyl例外环和Weyl例外环内部的平坦带的实现。近年来，非厄米物理的研究平台扩展到了准粒子具有有限寿命的多体或无序系统。在这里，我们澄清，偏离幺正极限在无序Weyl半金属导致的Weyl例外环的产生，无论散射势的细节。在拓扑狄拉克半金属的情况下，实现了混合环和平坦带的复能量本征值的无涡性。这种情况适用于任何外尔或狄拉克半金属。这些效应可以通过光电发射或准粒子干涉实验检测到。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological surface states and Fermi arcs of the noncentrosymmetric Weyl semimetals TaAs, TaP, NbAs, and NbP
最近的拓扑Weyl半金属（WSM）状态被预测在非中心对称化合物TaAs，TaP，NbAs和NbP，并很快导致光电发射和传输实验，以验证假定的拓扑性质，如费米弧（未封闭的费米面）和手性异常。在本工作中，我们对这四种WSM材料的表面能带结构进行了全面的\textit{ab initio}计算，揭示了具有自旋-动量锁定自旋织构的费米弧。在（001）极面上，费米面的形状敏感地依赖于表面终端（阳离子或阴离子），尽管它们表现出与弧相同的拓扑结构。阴离子（P或As）终止的表面被发现适合最近的光电发射测量。这种表面势的依赖性表明，费米表面的形状可以通过沉积客体物种（如K原子）来操纵，正如我们所证明的。在没有反转对称性的WSM的极性表面上，Rashba型自旋极化自然存在于表面态中，并导致强烈的自旋织构。通过跟踪费米面的自旋极化，我们还可以区分费米弧和平凡的费米圆。四种化合物NbP、NbAs、TaP和TaAs在能带结构中呈现出增大的自旋轨道耦合（SOC）幅度。通过比较它们的表面态，我们揭示了当SOC从零增加到有限值时，拓扑费米弧从自旋简并费米圆到自旋分裂费米弧的演化。我们的工作将有助于我们理解WSM的复杂表面状态，并允许我们操纵它们，特别是对于未来的自旋旋转光电发射和输运实验。
2015-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spiraling Fermi arcs in Weyl materials
在外尔材料中，价电子带和传导电子带在布里渊区中的偶数个孤立点处接触。在这些点附近，电子色散是线性的，可以用无质量狄拉克方程描述。这导致了Berry联络曲率的非平凡拓扑。其结果之一是存在特殊的表面电子态，其费米面形成连接外尔点在表面平面上的投影的弧。晶体边界附近的能带弯曲也产生表面态。我们表明，在Weyl材料的能带弯曲附近的晶体表面引起的螺旋结构的能量表面的弧状态。相应的费米面具有螺旋的形状，该螺旋围绕外尔点在表面平面上的投影缠绕。缠绕的方向由外尔点的螺旋度和能带弯曲势的符号决定。对于封闭的谷，弧状态形态可以根据避免相反缠绕的螺旋的交叉来理解。
2015-11-19 cond-mat.mes-hall
Dirac and Weyl Semimetal in XYBi (X=Ba, Eu; Y=Cu, Ag and Au)
Weyl和Dirac半金属由于其新颖的性质，近年来引起了人们的广泛关注.结合第一性原理计算和有效模型分析，我们预测了BaYBi（Y=Au，Ag和Cu）化合物是Dirac半金属.至于磁性化合物EuYBi，虽然时间反演对称性被破坏，但它们的长程磁序不能将狄拉克点分裂成成对的Weyl点。但我们认为Ba离子部分取代Eu离子可以实现Weyl半金属。
2014-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport, refraction and interface arcs in junctions of Weyl semimetals
本文研究了低能电子输运在两个磁性Weyl半金属结中的输运，其中各向异性轴相互倾斜。使用一个两带模型与潜在的步骤，我们计算正常和克莱因隧道的传输因子和界面的折射特性作为倾斜角的函数。我们表明，接口作为一个分束器，分离电子与不同的手征。我们还描述了界面状态，只出现有限的倾斜角，连接的费米面的投影两侧的交界处，我们讨论了运输效果，由于它们的相互作用与费米弧。
2022-07-14 cond-mat.mes-hall
Impurity screening and stability of Fermi arcs against Coulomband magnetic scattering in a Weyl monopnictide
我们提出了一个准粒子干涉研究清洁和Mn表面掺杂的TaAs，一个典型的Weyl半金属，测试屏蔽性能以及对库仑和磁散射的费米弧的稳定性。与拓扑绝缘体相反，杂质在Weyl半金属中被有效地屏蔽。吸附原子显著增强了信号的强度，使得对费米弧的潜在影响的理论预测可以被明确地审查。我们的分析揭示了三个极短的，以前未知的散射矢量的存在。与理论的比较可以追溯到自旋分裂平凡态的大平行段之间的散射事件，强烈限制了它们的相干性。与以前的工作形成鲜明对比[R. Batabyal等人，Sci. Adv. 2，e1600709（2016）]，其中类似但较弱的微妙调制被解释为来自费米弧的准粒子干扰的证据，我们可以安全地排除这种情况。总的来说，我们的研究结果表明，内以及间费米弧散射强烈抑制，并可能解释为什么-尽管他们的复杂的多频带结构-运输测量显示的拓扑状态的签名外尔nictides。
2017-01-12 cond-mat.mes-hall
Global topology of Weyl semimetals and Fermi arcs
我们提供了一个明显的拓扑分类方案广义外尔半金属，在任何空间维度和任意外尔表面，可能是非平凡的联系。这种分类自然包含了陈式绝缘体的分类。我们的分析细化，在数学上精确的意义上，一些著名的三维结构，占微妙的，但重要的全球方面的拓扑结构的半金属。使用基本的局部性原理，我们推导出一个广义的电荷抵消条件的外尔表面组件。我们分析了对偶变换下的体积边界对应，这揭示了明确的拓扑性质所产生的表面费米弧。我们还分析了移动Weyl点对体积和边界拓扑半金属不变量的影响。
2018-06-21 cond-mat.mes-hall hep-th math-ph
Magnetic Breakdown and Chiral Magnetic Effect at Weyl-Semimetal Tunnel Junctions
本文研究Weyl半金属界面Fermi弧的同手性连接对磁输运的影响，发现纵向磁场下产生每磁通量子e²/h的普适纵向磁导，并揭示弱隧道耦合引发的磁击穿导致高场下电导饱和。
2023-02-20 cond-mat.mes-hall
Discovery of Dirac Node Arcs in PtSn4
在拓扑量子材料中，导带和价带在动量空间中以点（狄拉克/外尔半金属）或直线（线节点半金属）连接。大量的研究表明，一些材料确实是狄拉克/外尔半金属。然而，仍然没有实验证实具有线节点的材料，其中狄拉克节点在动量空间中形成闭合回路。在这里，我们报告的发现一种新的拓扑结构-狄拉克节点弧-在磁致电阻材料PtSn 4使用基于激光的角度分辨光电子能谱（ARPES）数据和密度泛函理论（DFT）计算。与线节点的闭环不同，狄拉克节点弧结构类似于石墨烯中的狄拉克色散，其在动量空间中沿一维延伸并由两端的带隙限制。我们认为，这种狄拉克节点弧结构是一种新的拓扑状态，为研究狄拉克费米子的奇异性质提供了一个新的平台。
2016-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualizing "Fermi arcs" in the Weyl semimetal TaAs
外尔半金属的标志之一是存在不寻常的拓扑表面状态，称为“费米弧”[1-3]。这些状态的形成是由具有相反手征的体外尔点的存在所保证的。砷化钽（TaAs）[4-9]是新发现的Weyl半金属[4，5]家族的成员，具有许多非拓扑（“平凡”）表面态，与预测的12个“费米弧”在能量上重叠。这种重叠对识别弧的特征构成了重大挑战[10]。在这里，我们利用固有的独特的空间结构的平凡和费米弧状态可视化的费米弧的第一次使用扫描隧道显微镜。我们以四种不同的方式做到这一点，每一种方式都突出了它们不寻常性质的不同方面。我们揭示了它们的相对各向同性散射签名，它们的能量色散和它的关系的散装Weyl点，它们的深散装渗透相对于非拓扑表面状态和它们的弱耦合的原子结构。后者是通过占布洛赫波函数的空间结构和它的影响的散射性质的电子小康晶格缺陷一般。因此，它提供了一种新的分析工具，使用扫描隧道显微镜的电子波函数的光谱表征。
2016-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Higher-order Weyl superconductors with anisotropic Weyl-point connectivity
外尔超导体的特征是三维（3D）布里渊区中的零能量外尔点和连接这些外尔点在表面上的投影的弧态。我们报道，高阶外尔超导体可以实现奇宇称拓扑超导体的时间反演对称性被打破的周期驱动。与传统的Weyl点不同，块体中的高阶Weyl点将二维的一阶和二阶拓扑相分开，而在曲面上，它们的投影不仅由传统的曲面Majorana弧连接，而且由铰链Majorana弧连接.我们表明，通过马约拉纳弧的外尔点连接在很大程度上丰富了底层的高阶拓扑结构，并成为各向异性的表面取向。我们确定各向异性的Weyl点连接作为高阶Weyl材料的一个特征。由于每个2D子系统可以通过固定的周期性驱动被挑出来，我们提出了如何在2D高阶拓扑相位的马约拉纳零模式可以在实验中检测和操纵。
2020-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Dirac and Weyl Materials: Fundamental Aspects and Some Spintronics Applications
狄拉克和外尔材料是指一类具有低能量准粒子激发的固体材料，其可以由相对论性量子力学中的狄拉克和外尔方程描述。从石墨烯作为第一个突出例子的出现开始，这些材料由于其新颖的基本性质以及巨大的应用潜力而引起了人们的极大兴趣。本文介绍了Dirac和Weyl材料的基本概念，并简要回顾了这一领域的一些最新研究成果，特别是有关概念的发展和自旋电子学/赝自旋电子学的应用。
2016-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Detection of Fermi Arcs in Weyl Semimetals through Surface Negative Refraction
外尔半金属的主要特征之一是在其表面存在费米弧表面态，这在没有多体相互作用的纯二维系统中是不能实现的。然而，由于半金属的无间隙体积，观察费米弧表面态的清晰特征具有挑战性。在这里，我们建议通过完美的负折射，发生在两个相邻的开放表面之间的费米弧正确取向检测这种新的表面状态。具体地说，这种现象明显地表现在非局部传输测量中，其中负折射在实空间电导中产生返回峰。这提供了费米弧表面态的独特特征。我们讨论了这一峰值的出现在反演和时间反演对称Weyl半金属，后者表现出电导振荡由于多个负折射散射事件。
2020-03-12 cond-mat.mes-hall
Controllable Weyl Nodes and Fermi Arcs from Floquet Engineering Triple Fermions
研究圆偏振光照射下三重费米子的演化，通过第一性原理计算和Floquet定理证明WC型TiO及其类似物可实现向可控Weyl半金属相的转变。
2024-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Criteria for directly detecting topological Fermi arcs in Weyl semimetals
最近在TaAs中发现的第一个Weyl半金属提供了自然界中Weyl费米子的第一次观察，并证明了一种新型的异常表面状态，费米弧。像拓扑绝缘体一样，外尔半金属的体拓扑不变量由体样品的表面态唯一固定。在这里，我们提出了一组不同的条件，可通过角分辨光电子能谱（ARPES），其中每一个演示拓扑费米弧的表面状态能带结构，与最小的依赖计算。我们将这些结果应用到TaAs和NbP。第一次，我们严格证明了非零陈数在钽砷通过计数手性边缘模式的闭环。我们进一步指出，在现有的实验分辨率和谱线宽度范围内，用ARPES直接观测NbP中的费米弧是不合理的。我们的结果是一般性的，适用于任何新的材料，以证明外尔半金属。
2016-01-17 cond-mat.mes-hall
Fermi arcs formation in Weyl semimetals: the key role of intervalley interaction
我们提出了一个分析模型描述费米弧表面状态观察到的外尔半金属的最新研究。有效的两谷哈密顿量补充的边界条件，同时考虑到intravalley和intervalley界面的相互作用。我们证明，后者是至关重要的表面状态的形成具有与实验数据一致的形式。根据谷内和谷间相互作用的大小和相互作用，费米弧连接两个附近或遥远的山谷。此外，额外的费米轮廓（不与韦尔点相交的闭合曲线）的出现可以用最简单的四谷近似来理解。这些结果为寻找外尔半金属在外场作用下的新效应提供了可能。
2017-02-26 cond-mat.mes-hall
Observation of surface states derived from topological Fermi arcs in the Weyl semimetal NbP
最近在TaAs中发现的Weyl半金属提供了自然界中Weyl费米子的第一次观察，并展示了一种由费米弧组成的新型异常表面态能带结构。到目前为止，工作主要集中在具有强自旋轨道耦合（SOC）的Weyl半金属上。然而，具有弱SOC的Weyl半金属可以允许用于器件应用的可调谐自旋分裂，并且可以表现出到无自旋拓扑相的交叉，例如在无自旋TaAs的情况下的狄拉克线半金属。NbP与TaAs同构，在弱SOC极限下可实现第一Weyl半金属，本文利用角分辨光电子能谱（ARPES）研究了NbP的表面态，发现仅根据实验数据，我们发现了$\textit{cannot}$费米弧。我们用$\textit{ab initio}$方法计算了NbP的表面态，发现由于Weyl点太近，费米能级太低，无论是直接测量费米弧还是计算闭合路径上边缘模的手征度，都不能显示费米弧，尽管如此，我们的实验数据和数值计算结果之间的良好一致性表明NbP是Weyl半金属，与TaAs一致，并且我们观察到从费米能级以上的拓扑费米弧连续演化的平凡表面态。基于这些结果，我们提出了一个稍微不同的费米弧判据，与上面的（1）和（2）不同，它不需要我们解析外尔点或表面态的自旋分裂。我们建议，提高费米能级的$> 20$毫电子伏将有可能观察到费米弧使用此标准在NbP。我们的工作提供了深入了解Weyl半金属与弱自旋轨道耦合，以及交叉从自旋拓扑Weyl半金属的无自旋拓扑狄…
2015-09-24 cond-mat.mes-hall
Weyl-Dirac nodal line phonons with type-selective surface states
Inner Mongolia University（内蒙古大学）；Research Center for Quantum Physics and Technologies, School of Physical Science and Technology, Inner Mongolia University（内蒙古大学物理科学与技术学院量子物理与技术研究中心）；Key Laboratory of Semiconductor Photovoltaic Technology and Energy Materials at Universities of Inner Mongolia Autonomous Region, Inner Mongolia University（内蒙古自治区高校半导体光伏技术与能源材料重点实验室（内蒙古大学））
研究提出通过群论分析快速识别韦伊-狄拉克节点线声子，并揭示其在不同表面呈现选择性表面态的拓扑特性。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface-switchable nonreciprocity protected by Fermi arcs in Weyl semimetal TaAs
RIKEN Center for Emergent Matter Science（理化学研究所凝聚物质科学中心）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；RIKEN Pioneering Research Institute（理化学所先锋研究本部）；Wuhan National High Magnetic Field Center and School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院及武汉国家高磁场科学中心）；Department of Applied Physics, University of Tokyo（东京大学应用物理系）；Quantum-Phase Electronics Center, University of Tokyo（东京大学量子相电子研究中心）；RIKEN Fundamental Science Program（理化学所基础科学项目）
通过非线性输运测量，在Weyl半金属TaAs中证实了费米弧的手性，并发现其产生拓扑保护的大三阶非互易响应，实现了表面可切换的非线性效应。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall
Electronic properties of the Dirac and Weyl systems with first- and higher-order dispersion in non-Fermi-liquid picture
研究了具有低阶和高阶色散的二维和三维Dirac/Weyl系统的非费米液体行为。研究了自能修正、对称性、自由能、电导率、态密度和谱函数。我们发现，对于具有高阶色散的Dirac/Weyl系统，即使在有限化学势下，非费米液体特征仍然存在，并且与费米液体图像和传统的非费米液体图像中的特征不同.本文还讨论了非费米液体情况下纵向激励在随机相位近似（RPA）下的朗道阻尼。
2019-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
