Topological invariants for three dimensional Dirac semimetals and four dimensional topological rotational insulators
狄拉克半金属是一类由某些类型的晶体对称性保护的半金属相，其低能有效哈密顿量由三维（3D）狄拉克方程描述。尽管有各种理论研究，但描述狄拉克半金属拓扑性质的理论尚未完全建立。在这篇工作中，我们通过在四维（4D）中建立3D Dirac半金属和拓扑晶体绝缘体之间的映射，定义了3D Dirac半金属的拓扑不变量。我们证明了这一计划，通过构建一个紧束缚模型的4D拓扑晶体绝缘体的旋转对称性的保护。一种新的拓扑不变量，“旋转陈数”，被证明是该系统的拓扑特征。作为旋转陈数的结果，在这个4D系统的3D表面上发现了无间隙的狄拉克点。对于具有两个表面的平板，我们发现相应的两个表面态的低能有效理论可以直接映射到3D Dirac半金属的低能有效理论，这表明3D Dirac半金属的拓扑性质可以用4D中定义的转动Chern数来表征.我们的方案提供了一个新的系统的方法来提取拓扑半金属相的拓扑性质。
2016-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Excitonic pairing and insulating transition in two-dimensional semi-Dirac semimetals
足够强的长程库仑相互作用可以在无带隙的狄拉克半金属中诱导激子配对，从而产生有限的能隙并驱动半金属-绝缘体量子相变。这一现象与高能物理中的动力学手征对称性破缺十分相似。在大多数现实的狄拉克半金属中，包括悬浮的石墨烯，库仑相互作用太弱而不能打开激子隙。库仑相互作用在二维半狄拉克半金属中的低能作用比狄拉克半金属更重要，在二维半狄拉克半金属中，费米子谱的一个动量分量是线性的，另一个动量分量是二次的，并且确实导致费米液体理论的崩溃。通过求解Dyson-Schwinger方程，研究了二维半狄拉克半金属中激子能隙的动态产生，并证明了中等强度的库仑相互作用足以诱导激子配对.额外的短程四费米子耦合倾向于促进激子配对。在现有的半狄拉克半金属中，我们发现TiO $_{2}$ /VO $_{2}$纳米结构为实现激子绝缘体提供了一个有希望的候选者。利用重整化群方法分析了半狄拉克费米子在半金属-绝缘体量子临界点处激子序参量的量子临界涨落与无质量半狄拉克费米子的强耦合，揭示了半狄拉克费米子的非费米液体行为.
2017-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Classification of stable three-dimensional Dirac semimetals with nontrivial topology
三维（3D）狄拉克半金属是石墨烯的3D类似物，其体能带在3D动量空间中显示线性色散关系。由于每个具有四重简并度的狄拉克点的陈数为零，因此狄拉克半金属只有在某些晶体对称性的存在下才能稳定。在这项工作中，我们提出了一个一般的框架来分类稳定的三维狄拉克半金属。基于对称性分析，我们表明，各种类型的稳定的三维狄拉克半金属存在于系统的时间反演，反转，和单轴旋转对称性。有两类不同的稳定的3D狄拉克半金属。在第一类中，一对三维Dirac点位于旋转轴上，远离其中心。此外，这类3D狄拉克半金属具有由2D拓扑不变量表征的非平凡拓扑性质，例如$Z_{2}$不变量或镜像陈数。这些2D拓扑指数产生稳定的2D表面狄拉克锥，当表面态耦合到费米能级上的体态时，该2D表面狄拉克锥可以变形为费米弧。另一方面，第二类狄拉克SM相位在旋转轴上的时间反演不变动量（TRIM）处具有3D狄拉克点，并且一般不具有表面态。
2014-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Monoclinic SrIrO$_3$ - A Dirac semimetal produced by non-symmorphic symmetry and spin-orbit coupling
SrIrO $_3$在环境压力下以畸变六方钙钛矿的单斜结构结晶。传输测量表明，单斜SrIrO $_3$是一种低载流子密度的半金属，在正交钙钛矿多晶型。电子结构计算表明，仅当考虑自旋轨道耦合时，在布里渊区的两个高对称点处才出现Dirac带的半金属能带结构，表明半金属态是由强自旋轨道耦合产生的.我们认为，狄拉克带是由晶格的非对称对称性保护的。
2018-10-01 cond-mat.str-el
Spin-orbit coupled periodic Anderson model: Kondo-Dirac semimetal and orbital-selective antiferromagnetic semimetal
University of Houston（休斯顿大学）；Universidad Andrés Bello（安德烈斯贝略大学）
该研究通过自旋-轨道耦合的周期安德森模型，揭示了科尼-狄拉克半金属和轨道选择性反铁磁半金属两种新相，并探讨了狄拉克锥与拓扑态的生成机制。
2025-11-15 cond-mat.str-el
Pressure-induced superconductivity in the three-dimensional Dirac semimetal Cd3As2
最近发现的Dirac和Weyl半金属是拓扑材料的新成员。从它们开始，可以例如通过载流子掺杂或施加压力来实现拓扑超导性。在这里，我们报告的高压电阻和X射线衍射研究的三维拓扑狄拉克半金属Cd 3As 2。在8.5GPa下观察到Tc ~ 2.0K的超导电性。在21.3GPa时，Tc一直增加到约4.0K，然后在最高压力50.9GPa时表现出几乎恒定的压力依赖性。X射线衍射测量揭示了在3.5 GPa附近的结构相变。我们在加压拓扑狄拉克半金属Cd_3As_2中观察到的超导性为拓扑超导体提供了一个新的候选者，正如最近的点接触研究和理论工作所指出的那样。
2016-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Evidence of Topological Surface State in Three-Dimensional Dirac Semimetal Cd3As2
三维拓扑半金属代表了物质的一种新的量子态。不同于拓扑绝缘体在二维动量平面中表现出线性色散的表面态，三维半金属的主体带沿所有方向线性色散，在三维动量空间中形成离散的狄拉克锥。三维Weyl/Dirac半金属除了在体相中具有无隙点（Weyl/Dirac节点）外，还具有“拓扑保护”的表面态，在其特定的表面上具有费米弧。Weyl/Dirac半金属是近年来研究的热点，它不仅为探索独特的量子现象提供了一个平台，而且也显示了潜在的应用前景。虽然Cd 3As 2被认为是狄拉克半金属的一个可行的候选者，但需要更多的实验证据和理论研究来确定它的性质。特别是，拓扑表面状态，三维半金属的标志，尚未观察到在Cd 3As 2。本文报道了用角分辨光电子能谱方法在Cd_3As_2（112）晶体表面测量的电子结构和详细的能带结构计算。费米面和能带结构的测量结果与能带结构的计算结果吻合较好，在布里渊区中心附近有两个接近费米能级的类狄拉克带，并形成狄拉克点.此外，首次发现了线性色散接近费米能级的拓扑表面态。这些结果提供了强有力的实验证据的性质的拓扑非平凡的三维狄拉克锥Cd 3As 2。
2014-05-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Anisotropic fixed points in Dirac and Weyl semimetals
狄拉克和外尔半金属相互作用的有效低能描述是具有几个洛伦兹破缺材料参数的无质量量子电动力学。对各向异性Dirac和Weyl半金属中的库仑相互作用进行了重整化群分析，结果表明，在红外固定点处，各向异性在材料系统中仍然存在.此外，费米子锥的倾斜打破反转对称性，在材料的电动力学中引起磁电项，其大小与固定点处的电子倾斜相匹配。
2018-09-25 cond-mat.str-el
Magneto-Seebeck coefficient of Fermi-liquid in three-dimensional Dirac/Weyl semimetal
研究了三维Dirac/Weyl半金属中的无耗散磁Seebeck效应。霍尔电阻率$ρ_{yx}$和热电霍尔系数$α_{xy}$在量子极限处呈现平台，其中电子仅占据零朗道能级。在该条件下，塞贝克系数$S_{xx}\approx ρ_{yx}α_{xy} $的量子振荡被抑制，无质量的费米子被转换为费米液体系统。我们证明了量子极限下的塞贝克系数可以用费米波长和热德布罗意波长的谐波和来表示。
2022-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Crystalline topological Dirac semimetal phase in rutile structure $β'$-PtO$_2$
基于第一性原理计算和对称性分析，我们提出过渡金属金红石氧化物，特别是$β'$ -PtO $_2$，可以具有三维拓扑Dirac半金属相.我们发现，在忽略自旋轨道耦合的情况下，$β'$ -PtO $_2$具有节环结构.自旋-轨道耦合的消除使节环产生间隙，同时保留了一对由螺旋旋转对称性保护的三维狄拉克点。这个狄拉克点是由两个$d$带的带反转产生的，这是关联电子系统中DSM相的实现。此外，在动量空间中的镜面带有一个非平凡的镜像陈数$n_M = -2$，它将$β'$ -PtO $_2$与目前已知的狄拉克半金属如Na $_3$ Bi和Cd $_3$ As $_2$区分开来。如果我们施加一个扰动，打破旋转对称性，保持镜像对称性，狄拉克点是缺口和系统成为拓扑晶体绝缘体。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic Weyl and Dirac Kondo semimetal phases in heterostructures
我们研究了一种层状三维异质结构，其中两种类型的近藤绝缘体交替堆叠。其中之一是拓扑Kondo绝缘体SmB 6，另一个是同构Kondo绝缘体AB 6，其中A是稀土元素，例如，Eu、Yb或Ce。我们发现，如果后者的顺序铁磁，异质结构一般成为磁性Weyl Kondo半金属，而反铁磁秩序可以产生磁性狄拉克Kondo半金属。我们详细的情况下，一般的对称性的考虑，以及具体的紧束缚计算，并表明，I型以及II型磁性Weyl/狄拉克近藤半金属相是可能的，在这些异质结构。我们的研究结果表明，近藤绝缘体异质结构是一个通用的平台，设计强相关的拓扑半金属。
2017-11-05 cond-mat.str-el
Nonsymmorphic Dirac semimetal and carrier dynamics in doped spin-orbit-coupled Mott insulator Sr$_2$IrO$_4$
狄拉克费米子的出现是凝聚态物质中对称性和拓扑学相互作用的结果。目前的研究主要集中在研究关联系统中存在多体效应时的狄拉克费米子。在这里，我们证明了在轻掺杂的自旋-轨道耦合莫特绝缘体Sr $_2$ IrO $_4$中出现了相关诱导的自旋保护狄拉克半金属态。我们发现非对称晶体对称性稳定了Dirac线结半金属，关联诱导的电子有序破缺进一步导致了从Dirac线结到Dirac点结半金属的相变.后一种状态通过Sr $_2$（Ir，Tb）O $_4$和（Sr，La）$_2$ IrO $_4$上的角分辨光电子能谱和太赫兹光谱实验证实。值得注意的是，即使在室温下，无质量狄拉克载流子的电动力学也由大约6 cm $^{-1}$的极小散射率控制，这是相对论准粒子的标志性行为。基于狄拉克点节点半金属态，也一致地解释了电动力学参数随温度的变化。
2020-06-22 cond-mat.str-el
Strong and Fragile Topological Dirac Semimetals with Higher-Order Fermi Arcs
本文针对 Dirac 半金属缺乏直接体—边对应的问题，通过 s-d 杂化 QI 模型与嵌套 Jackiw-Rebbi 理论揭示高阶铰链费米弧，并用第一性原理在多种材料中验证。
2023-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Impurity induced topological phase transitions in Cd$_3$As$_2$ and Na$_3$Bi Dirac semimetals
采用第一性原理密度泛函理论计算，结合拓扑分析，研究了掺杂非磁性和磁性杂质的$Cd_3As_2$和$Na_3Bi$ Dirac拓扑半金属的电子性质.我们的系统分析表明，反转，旋转和时间反转对称性的选择性破缺，由特定的杂质掺杂的选择控制，诱导从原始狄拉克半金属的相变到各种拓扑相，如，拓扑绝缘体，平凡半金属，非磁性和磁性Weyl半金属，和陈绝缘体。狄拉克半金属相只有在$C_n$与$n > 2$的旋转对称性保持不变时才能存在。在掺杂的$Cd_3As_2$中出现的一个特别有趣的相是共存的Dirac-Weyl相，其发生在仅反转对称性被破坏而时间反演对称性和旋转对称性都被保留时。为了进一步表征这一阶段的低能量激发，我们补充了我们的连续四带$k\cdot p$模型，它确实显示狄拉克和Weyl类型的节点的密度泛函的结果。共存相出现在两个拓扑不同的狄拉克相之间的过渡点，但也可能存在于由外部应变控制的参数空间的一个小区域。
2020-11-11 cond-mat.str-el
Low-energy electrodynamics of Dirac semimetal phases in the doped Mott insulator Sr$_2$IrO$_4$
在轻掺杂（Tb或La掺杂）莫特绝缘体Sr $_2$ IrO $_4$中出现相关的狄拉克半金属相，其中在赝能隙下的d波破缺序在确定狄拉克简并性的性质中起关键作用，即，无论它是狄拉克线节点还是狄拉克点节点。在这里，我们使用具有Hubbard U和半经典Boltzmann输运理论的现实五轨道紧束缚模型，系统地研究了顺磁轻掺杂Sr $_2$ IrO $_4$中狄拉克半金属相的低能电动力学性质。我们研究了d波电子序和电子掺杂浓度对各种Dirac半金属相的电子能带结构和光学性质的影响。我们计算的带内光学电导率和获得的直流电导率，散射率，和Drude重量的电动力学参数的三个狄拉克半金属相：两个是狄拉克点节点状态观察到的3% Tb掺杂和5% La掺杂的Sr $_2$ IrO $_4$，另一个是狄拉克线节点状态。结果表明，Tb掺杂体系的电动力学参数随温度的变化趋势较强，而La掺杂体系和Dirac线结体系的电动力学参数随温度的变化趋势较弱，这与已有的实验数据一致.此外，利用低能有效理论，我们还比较了温度依赖的屏蔽效应在Tb-和La-掺杂系统中使用石墨烯作为参考。我们的研究结果为理解掺杂Sr $_2$ IrO $_4$中相关Dirac半金属相的输运和光学性质提供了有价值的见解。
2021-01-15 cond-mat.str-el
Quantum oscillations and Dirac dispersion in the BaZnBi2 semimetal guaranteed by local Zn vacancy order
我们已经合成了狄拉克半金属候选人AZnBi 2与A=Ba和Sr的单晶体。与A=Sr相比，Ba材料显示出一种新的局部Zn空位有序，这使得在面外磁场中观察量子振荡成为可能。作为一种新的狄拉克半金属候选材料，BaZnBi 2具有小的回旋电子质量，高的量子迁移率和非平凡的Berry相。用ARPES观测到了三种狄拉克色散，并用第一性原理能带结构计算确定了它们的存在。与具有Mn磁矩的AMn（Bi/Sb）2系统相比，BaZnBi 2作为非磁性模拟物研究了该结构族中Dirac费米子的内禀性质.
2018-03-27 cond-mat.str-el
Hybrid Dispersion Dirac semimetal and Hybrid Weyl phases in Luttinger Semimetals: A dynamical approach
我们发现，混合狄拉克和外尔半金属可以实现在一个三维的Luttinger半金属与二次带接触（QBT）。我们说明这一点使用周期性踢计划。特别是，我们专注于一个动量依赖驱动（非均匀驱动），并证明了各种混合狄拉克和外尔半金属的实现。我们确定了一个独特的混合色散狄拉克半金属与两个节点，其中一个节点是线性的，而另一个是二次色散。接下来，我们表明，通过倾斜QBT通过周期性驱动和在外部磁场的存在下，可以实现各种单/双杂化外尔半金属取决于外场的强度。最后，我们注意到，原则上，在这项工作中发现的阶段也可以通过采用适当的电子相互作用来实现。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Interaction-driven quantum anomalous Hall insulator in Dirac semimetal
长期以来，人们一直在寻找费米能级上具有线性带接触点的狄拉克半金属中的相互作用驱动的量子反常霍尔绝缘体。结合精确对角化、密度矩阵重整化群和解析方法，研究了二重旋转对称棋盘格点上的无自旋费米子系统，该系统在没有相互作用的情况下实现了两个Dirac带接触点.在弱耦合下，狄拉克半金属是稳定的。在有限的密度-密度排斥相互作用下，我们分析了可能的对称破缺态，发现当相互作用强度超过控制Dirac点间距的能量尺度时，QAH态是稳定的.通过数值模拟，我们验证了具有自发时间反演对称性破缺和量子化陈数$C = 1$的QAH相的存在。
2022-10-09 cond-mat.str-el
Dirac charge in antiferromagnetic topological semimetals
The University of Tokyo（东京大学）；University of Tokyo（东京大学）；RIKEN（理化学研究所）
本研究揭示了反铁磁狄拉克半金属中狄拉克点的隐藏性质，并通过光电流响应检测了狄拉克电荷。
2025-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nernst effect in Dirac and inversion-asymmetric Weyl semimetals
本文计算了拓扑Dirac半金属Cd$_3$As$_2$和反演不对称Weyl半金属的Nernst响应，发现前者由反常Nernst效应主导，后者由常规Nernst效应主导，为相关实验提供了理论支持。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Antiferromagnetically ordered Dirac semimetal in Hubbard model with spin-orbit coupling
本文利用Hartree-Fock平均场理论在Hubbard模型中研究了具有非简单空间对称性二维系统的磁有序Dirac半金属，定位了其相图稳定区域，并分析了边缘态及面内磁场诱导的Weyl半金属态。
2024-01-07 cond-mat.str-el
Stability of Multinode Dirac Semimetals against Strong Long-Range Correlations
研究了三维空间中具有$N$节点的Dirac半金属在强$1/r$库仑相互作用下的稳定性.我们特别研究了$N=4$和$N=16$的情形，其中$N=4$狄拉克半金属用交错费米子描述，而$N=16$狄拉克半金属用双格费米子描述。我们考虑了体电子之间的$1/r$长程库仑相互作用。基于U（1）格点规范理论，从强耦合极限出发，对系统进行了分析。结果表明，当狄拉克锥的面外费米速度各向异性较弱时，狄拉克半金属在强耦合极限下仍然存在，而当各向异性较强时，狄拉克半金属转变为莫特绝缘体.提出了关联多节点狄拉克半金属的一种可能的全局相图。我们的结果的影响Weyl半金属和三维拓扑绝缘体的稳定性进行了讨论。
2014-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-lat
Monte-Carlo study of Dirac semimetals phase diagram
本文用格点蒙特卡罗模拟研究了狄拉克半金属的相图。特别是，我们集中在动力学手征对称性破缺，导致半金属/绝缘体过渡。通过数值模拟，我们确定了不同费米速度各向异性值下半金属/绝缘体转变的临界耦合常数。这种测量使我们能够绘制狄拉克半金属的初步相图。结果表明，在具有库仑相互作用的狄拉克模型中，Na $_3$ Bi和Cd $_3$ As $_2$实验上已知是狄拉克半金属，它们都深深地位于相图的绝缘区域。它可能显示出在实际材料中屏蔽电子间相互作用的决定性作用，类似于石墨烯中的情况。
2016-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-lat
Topological Hall effect in the antiferromagnetic Dirac semimetal EuAgAs
实空间中的非平凡磁织构引起了拓扑霍尔效应（THE）这一有趣的现象，而这一现象在拓扑半金属中的研究相对较少。在这里，我们报告大的反铁磁（AFM）状态EuAgAs，AFM狄拉克半金属单晶。EuAgAs主机AFM基态低于$T_N$ = 12 K的弱铁磁成分。低于$T_N$的面内等温磁化强度表现出弱的变磁转变。我们还观察到手征反常诱导的正纵向磁导率，这表明在外加磁场下存在Weyl费米子态。第一性原理计算表明，EuAgAs是一种具有一对Dirac锥的AFM Dirac半金属，因此，在外加磁场的时间反演对称性破缺下可以实现Weyl半金属态.我们的研究建立了EuAgAs是一个新的系统，利用带拓扑结构和磁纹理的拓扑结构的相互作用。
2021-06-08 cond-mat.str-el
Gap-opening transition in Dirac semimetal ZrTe$_5$
我们应用$^{125}$ Te核磁共振（NMR）谱研究了Dirac半金属ZrTe $_5$。当核磁共振磁场平行于$b$轴时，我们观察到了显著的量子磁效应。这些包括自旋晶格弛豫速率在150 K时突然下降。这对应于狄拉克载流子中的间隙开放跃迁，可能表明激子配对的开始。低于50 K，我们看到一个更负的位移的Te $_z$桥位表示狄拉克能级与自旋极化载流子在这些温度下的再布居。这是以前报道的3D量子霍尔制度;然而，我们没有看到已经提出的电荷密度波的迹象。
2021-01-19 cond-mat.str-el
Anomalous criticality near semimetal-to-superfluid quantum phase transition in a two-dimensional Dirac cone model
我们分析了在量子临界点附近的标度行为，从超流相分离的半金属。为此，我们计算的重整化群流的吸引相互作用的电子与一个单一的狄拉克点周围的线性色散模型。我们研究了它们的基态和有限温度性质。在二维情况下，电子和序参量涨落呈现幂律标度和反常标度维数。准粒子重量和费米速度消失在量子临界点。在半金属基态中，序参量关联长度处处为无穷大。
2011-11-07 cond-mat.str-el
A Nernst current from the conformal anomaly in Dirac and Weyl semimetals
我们表明，共形异常的Weyl/Dirac半金属产生大量的电流垂直于温度梯度和背景磁场的方向。这种新的贡献的能斯特效应的相关电导率是固定的β函数与材料中的电荷重整化。
2017-12-14 cond-mat.str-el hep-th
Signature of the chiral anomaly in a Dirac semimetal: a current plume steered by a magnetic field
在这次演讲中，我们描述了最近的实验进展，在狄拉克半金属钠$_3$ Bi在磁场的存在下检测手征异常。手征反常在手征规范理论中起着重要作用，Nielsen和Ninomiya在1983年预测在晶体中可以观察到手征反常[1]。在识别和研究狄拉克和外尔半金属的理论进展恢复了对这个问题的浓厚兴趣[2-6]。在狄拉克半金属中，时间反演对称性被磁场$\bf B$破坏，每个狄拉克节点分裂成两个手征外尔节点。如果平行于$\bf B$施加电场$\bf E$，则预测电荷在Weyl节点之间流动。本文报道了在狄拉克半金属Na $_3$ Bi中观察到的一种新颖的、负的、高度各向异性的磁电阻效应。我们表明，增强的导电性具有一个狭义的羽流，可以通过所施加的领域转向的形式。新型MR对$\bf B$与$\bf E$的偏差非常敏感，这是一种与常规运输不相容的特征。电流羽流锁定到磁场似乎是手征异常的一个定义签名。
2015-03-27 cond-mat.str-el
Catalysis of Dynamical Chiral Symmetry Breaking by Chiral Chemical Potential in Dirac semimetals
本文研究了Dirac半金属中非零手征化学势对动力学手征对称性破缺的影响。为了进行这项研究，我们应用晶格量子蒙特卡罗模拟狄拉克半金属。在晶格模拟中，我们计算了不同费米子质量的手征凝聚体，手征化学势和有效耦合常数。对于所有的参数，我们已经发现，手征缩合物增强的手征化学势。从而证实了在Dirac半金属中手征化学势是动力学手征对称性破缺的催化剂。
2019-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-lat
Spin and valley waves in Dirac semimetals with population imbalance
我们发现一个谷间波集体模式在二维和三维狄拉克半金属中存在的山谷人口不平衡。该模式的色散关系是无隙的，在小频率下与波矢的平方成正比，与电子-电子交换相互作用能成反比。谷波作为外部场的能量增益源，产生谷间跃迁。自旋波模拟讨论的情况下，半金属与非平衡自旋取向。
2019-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Lattice field theory simulations of Dirac semimetals
本文用晶格模拟方法研究了观察到的狄拉克半金属Na $_3$ Bi和Cd $_3$ As $_2$。在各向异性格点上建立了费米子根交错的格点场论。结果表明，在零时间晶格间距的限制下，该理论再现了狄拉克半金属的低能有效理论。利用这种晶格理论，我们研究了狄拉克半金属在平面内的相图，有效耦合常数--费米速度各向异性。在公式化的理论中，与我们以前的研究相比，结果实际上是体积无关的。我们的研究结果证实了我们以前的发现，在狄拉克模型与裸库仑相互作用的Na $_3$ Bi和Cd $_3$ As $_2$位于绝缘体相深处。
2017-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-lat
Weyl and Dirac semimetals with Z_2 topological charge
利用Clifford代数及其表示理论研究了半金属三维布里渊区中的Gap-closing（Weyl或Dirac）点的稳定性。本文证明了具有时间反演和反射对称性的半金属中，当两个对称变换乘积的平方等于负单位元时，具有$\mathbb{Z}_2$拓扑荷的Weyl点对是稳定的.我们提出了玩具模型的$\mathbb{Z}_2$外尔半金属具有表面模式形成螺旋费米弧。我们还证明了在具有时间反演、反演和SU（2）自旋旋转对称性的半金属中，当时间反演和反演的乘积的平方等于正单位元时，具有$\mathbb{Z}_2$拓扑荷的Dirac点是稳定的.此外，我们还利用Clifford代数简要讨论了超导体中点结点的拓扑稳定性。
2014-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Lorentz violation in Dirac and Weyl semimetals
我们提出了凝聚态系统中突现Lorentz对称性的描述与时空和物质基本理论中Lorentz破坏的一般有效场论之间的对应关系。这种对应关系在两个方向上都有潜在的影响。我们说明的建议，调查其后果的光谱和输运性质的狄拉克和外尔半金属。这个框架的具体实现产生了狄拉克节谱与节线和环。我们证明了这些狄拉克节点半金属的体积拓扑不变量和鼓面表面状态之间的体积边界对应关系。我们计算了它们的输运系数的领先阶微扰理论，从而表征了非常规的电磁响应，由于小的偏离紧急洛伦兹不变性。一些前瞻性的未来应用的对应关系进行了概述。
2021-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Current-induced second harmonic generation in inversion-symmetric Dirac and Weyl semimetals
二次谐波是一种基本的非线性光学现象，广泛应用于材料实验探测和光学器件中。偶阶非线性光学响应包括二次谐波通常需要反转对称性的破缺，因此已被用来研究非中心对称材料。在这里，我们从理论上研究了在直流电流下，通过创建一个非平衡稳态打破反转对称的反转对称狄拉克和Weyl半金属的二次谐波。基于解析和数值计算，我们发现Dirac和Weyl半金属在有限电流作用下表现出很强的二次谐波。我们对狄拉克半金属Cd $_3$ As $_2$和磁性Weyl半金属Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$的实验估计表明，在中红外或远红外光下，对于实际应用的电流密度，诱导磁化率$χ^{(2)}$可以达到$10^5~\mathrm{pm}\cdot\mathrm{V}^{-1}$。该值比典型的非线性光学材料大10 $^2$ -10 $^4$倍。我们还讨论了观察电流诱导二次谐波的实验方法，并结合最近的实验对其他拓扑半金属中的电流诱导二次谐波进行了评论。
2020-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Vortex end Majorana zero modes in superconducting Dirac and Weyl semimetals
三维空间中的时间反演不变量狄拉克和外尔半金属可以在其表面形成开放的费米弧和自旋-动量锁定费米环。我们发现，当它们以$s$波对超导化且掺杂低于临界水平时，终止于费米弧或自旋-动量锁定费米环表面的直$π$磁通涡旋线可以实现一维拓扑超导，并在其末端具有Majorana零模。值得注意的是，我们发现，涡旋产生相关的塞曼场可以打开（当表面只有费米弧）或增强的拓扑间隙保护马约拉纳零模式，这是相反的情况下，在超导拓扑绝缘体。通过研究体Dirac锥和Weyl锥的倾斜效应，我们进一步发现，I型Dirac锥和Weyl锥一般具有比II型Dirac锥和Weyl锥宽得多的拓扑区域。我们的研究结果建立了TRI狄拉克和外尔半金属和马约拉纳零模式的旋涡之间的连接。
2020-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Topological properties of Dirac and Weyl semimetals
本章从可观察到的电磁响应的角度描述拓扑（狄拉克和外尔）半金属。我们认为，这种响应可以表示为拓扑项与非量化（非整数）系数，并与Luttinger定理，它涉及到一个普通金属的费米表面的大小，每单位细胞的电子数的连接。我们讨论可观察到的运输现象，与此拓扑响应。
2022-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Odd-frequency Berezinskii superconductivity in Dirac semimetals
我们制定了一个通用的框架，解决奇频和偶频超导狄拉克半金属和证明，奇频或Berezinskii配对可以自然地出现在这些材料中，因为手性自由度。我们发现，排斥频率依赖的相互作用有利于Berezinskii配对，而有吸引力的电子-电子相互作用允许BCS配对。在补偿狄拉克和外尔半金属的情况下，传统的BCS和奇频Berezinskii配对都需要临界耦合。由于这些配对可能源于物理上不同的机制，我们的研究结果为控制拓扑半金属中Berezinskii超导性的实现铺平了道路。我们还提出了几个尖状的功能，可以作为一个实验验证签名的奇频间隙的态密度。
2019-08-29 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Observation of Majorana zero modes emerged from topological Dirac semimetal states under uniaxial strain
本研究利用原位单轴应变装置在LiFeAs的拓扑狄拉克半金属体态中诱导出马约拉纳零能模，通过扫描隧道显微镜观测到相关涡旋束缚态演化，为铁基超导体中的马约拉纳物理调控提供了可控方法与新见解。
2024-11-03 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Unexpected Dirac-Node Arc in the Topological Line-Node Semimetal HfSiS
我们已经进行了角分辨光电子能谱HfSiS，这已被预测为一个拓扑线节点半金属与正方形Si晶格。我们发现了一个准二维费米表面托管散装节线，旁边的布里渊区角落的表面状态表现出相当大的Rashba分裂和带质量重整化由于多体相互作用。最值得注意的是，我们发现了一个意想不到的Dirac类色散在k空间中一维延伸-Dirac节点弧-在区域对角线的体节点附近。这些新的狄拉克态位于表面，可能与体态的杂化有关，但目前我们还没有解释其起源。这一发现对拓扑线结半金属的理论理解提出了一个有趣的挑战。
2016-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Marginal Fermi liquid versus excitonic instability in 3D Dirac semimetals
利用重整化群方法和Schwinger-Dyson方程的自洽解，研究了三维Dirac半金属量子电动力学中的不同相态随Dirac费米子数$N$的变化.我们发现，对于$N < 4$，在足够强的耦合下，具有动力学产生质量的相占主导地位，与二维狄拉克半金属中的激子不稳定性具有相同的物理性质。对于$N \geq 4$，我们表明，相图，而不是一条线的临界点，其特征在于在低能量的准粒子重量的抑制，使系统落入类的边缘费米液体。这样的边界标志着向一种奇异金属的过渡，这种金属仍然可以用电子准粒子来定义，但其参数具有很大的虚部，这意味着与传统的费米液体图像的偏差越来越大。
2014-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Phase structure of a holographic double monolayer Dirac semimetal
研究了双单层Dirac半金属在非零温度和磁场中的全息D3/probe-D5膜模型。层内和层间激子凝聚可以通过改变层上的平衡电荷密度、空间分离和温度来形成。发现了宽范围的层间距和电荷密度的恒温相图，有限温度的存在使相图非常丰富，特别是导致出现了在零温度下缺少的对称相。
2016-04-18 cond-mat.str-el hep-th
Analogous BMS Symmetry in QED and Quantum Anomaly in Dirac and Weyl Semimetals
我们证明了为QED构造的渐近无限维扩大规范对称性在Dirac和Weyl半金属中是反常的。这种对称性在粒子物理学中特别重要，因为它与引力中的Bondi-Metzner-Sachs（BMS）对称性相似，以及它与QED软IR定理的联系。这导致了可观察到的效应，因为在材料中感应了新的电流，其携带了BMS对称性前体的记忆。
2019-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el gr-qc
Phase diagram of the Quantum Electrodynamics of 2D and 3D Dirac semimetals
通过对Schwinger-Dyson方程的自洽求解，研究了二维和三维Dirac半金属的量子电动力学，得到了相应的库仑相互作用强度和Dirac费米子数N的相图.在这个框架中，2D狄拉克半金属只有一个强耦合不稳定性，其特征是激子凝聚（和质量的动态生成），我们发现在临界耦合远高于以前的理论估计，从而解释了独立石墨烯样品中不存在这种不稳定性。另一方面，我们表明，3D狄拉克半金属有一个更丰富的相图，与强耦合不稳定性导致动态质量生成高达N = 4和一条线的临界点的N值较大的特点是消失的电子准粒子重量在低能量极限。这样的临界行为信号的过渡到强关联液体，其特征在于非整数标度尺寸，这意味着在电子传播的情况下，一个极点，是非费米液体行为的签名，没有稳定的电子准粒子。
2015-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dirac semimetals $A_3Bi$ ($A$=Na,K,Rb) as $Z_2$ Weyl semimetals
我们证明了Dirac半金属$A_3 Bi$（A=Na，K，Rb）非平凡拓扑性质的物理原因与低能有效哈密顿量的离散对称性有关.利用这种离散对称性，我们认为，所有的电子状态可以分为两个单独的部门的理论。每个扇区描述一个具有一对Weyl节点和破缺时间反演对称性的Weyl半金属。后一种对称性在完整的理论中没有被破坏，因为时间反演变换交换了来自不同扇区的状态。我们的研究结果支持明确计算的Berry曲率。在每个扇区中，曲率的场线揭示了在Weyl节点位置处的Berry通量的一对单极子。$Z_2$外尔半金属性质也证实了存在对表面费米弧，这源于不同部门的理论。
2015-03-03 cond-mat.str-el hep-th nucl-th
Anderson localization and the quantum phase diagram of three dimensional disordered Dirac semimetals
通过数值精确方法计算平均态密度、典型态密度和参与比的倒数，研究了存在猝灭轴向或标量势无序时三维非相互作用Dirac半金属的量子相图.我们发现，作为一个功能的无序强度的半填充（即未掺杂）狄拉克半金属显示三个不同的基态，即不可压缩的半金属，可压缩的扩散金属，和本地化的安德森绝缘体，在形成鲜明对比的传统的脏金属，只支持后两个阶段。我们建立了两个不同的量子临界点的存在，这两个量子临界点分别支配半金属-金属和金属-绝缘体量子相变，也揭示了它们潜在的多重分形性质。远离半填充的（掺杂的）系统表现为扩散金属，可以只经历安德森局域化，这是通过确定的迁移率边缘和能量和无序方面的相图。
2015-08-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Lattice Quantum Monte Carlo Study of Chiral Magnetic Effect in Dirac Semimetals
本文用格点蒙特卡罗模拟研究了Dirac半金属中的手征磁效应。我们测量了狄拉克半金属的电导率作为外磁场的函数，平行于$σ_{\parallel}$和垂直于外磁场方向的$σ_{\perp}$。模拟进行了三个制度：半金属相，绝缘体相的发病和深在绝缘体相。在半金属相中，$σ_{\parallel}$随着磁场的增加而增加，而$σ_{\perp}$随着磁场的增加而减少。在绝缘体相的开始观察到类似的行为，但电导率较小，其对磁场的依赖性较弱。最后，在绝缘体相中，电导率$σ_{\parallel, \perp}$接近于零并且不依赖于磁场。换句话说，我们观察到CME电流在半金属相中的表现，CME在绝缘体相开始时的较弱表现。我们没有观察到在绝缘体阶段的日冕物质抛射的签名。我们认为绝缘相CME电流的抑制与发生在绝缘相中的手征对称性破缺和动力学费米子质量的产生有关。
2017-12-08 cond-mat.str-el hep-lat hep-ph
