Spin-1 Dirac half-metal, spin-gapless semiconductor, and spin-polarized massive Dirac dispersion in transition metal dihalide monolayers
自旋-1凝聚态系统的特点是结合了Dirac-like色散和平坦能带，是实现高温电子学和自旋电子学技术在没有外部磁场的理想选择。在这项研究中，我们提出了一个三带紧束缚模型，自旋极化Haldane类次近邻隧穿，骰子晶格和自旋-1狄拉克半金属，自旋-1狄拉克自旋无隙半导体，自旋极化自旋-1质量狄拉克色散与非平凡拓扑结构可以存在于二维铁磁凝聚物质系统中的电子自旋极化P = 1。所提出的自旋极化自旋1相可以有效地实现在铁磁过渡金属二卤化物MX2单分子膜。通过第一性原理计算，我们证明了当M = Fe，X = Br，Cl时，小的压应变使MX2单层膜成为自旋为1的Dirac半金属，而当M = Co，X = Br，Cl时，MX2单层膜成为自旋为1的Dirac无带隙半导体.自旋一狄拉克无自旋带隙半导体CoBr 2和CoCl 2嵌入平带铁磁性，其中自旋轨道耦合在分散价态和导带之间打开拓扑非平凡狄拉克带隙，同时使平带不受影响。自旋极化的自旋1质量狄拉克色散中的内禀平带铁磁性是实现量子反常霍尔态（Chern数C =-2）的关键。
2019-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Nonlocality near the Dirac Point in Graphene
输运测量已经成为揭示石墨烯中新电子现象的有力工具。我们报告的非本地测量霍尔酒吧的几何形状与电压探针远离经典的电荷流路径。我们观察到一个大的非局部响应狄拉克点附近的字段低至0.1T，持续到室温。的非局域性是一致的自旋/谷简并提升引起的长程味电流。预期该效应对中性点附近的所有磁输运现象都有很大贡献。
2011-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quarter-filled Kane-Mele Hubbard model: Dirac half-metals
最近在实现二维（2D）磁性方面的实验成功刺激了对具有强磁各向异性和高居里温度的新型磁性2D材料的探索。狄拉克半金属（DHM）是二维磁性系统中一个很有前途的亚类，由于其具有高温量子反常霍尔效应（QAHE），近年来引起了人们的极大兴趣。本文讨论了内在DHM的预测，并将其确定为Kane-Mele哈伯德模型在四分之一填充时的实现。这一提议的统一有助于更坚定地理解这些材料，并为发现新的DHM系统提出了途径。
2021-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Uncovering the mechanism of the impurity-selective Mott transition in paramagnetic V$_{2}$O$_{3}$
虽然单轨道和多轨道哈伯德模型的相图已经得到了很好的研究，但真正的莫特绝缘体的物理学往往要丰富得多，依赖于材料，而且知之甚少。在原型莫特绝缘体V $_{2}$ O $_{3}$中，化学压力最初被认为是解释为什么顺磁金属到反铁磁绝缘体的转变温度被Ti掺杂降低，而Cr掺杂增强相关性，最终使高温相顺磁绝缘。然而，最近的实验和理论都表明这种情况是站不住脚的。基于完整的结构优化，我们证明通过电荷自洽密度泛函理论和动力学平均场论的组合，在V $_{2}$ O $_{3}$相图中的变化是由缺陷引起的局部对称性破缺驱动的，所述局部对称性破缺由Cr和Ti掺杂剂与主体系统的显著不同的耦合引起。这一发现强调了莫特金属-绝缘体跃迁对局部环境的高灵敏度，以及准确计算单电子哈密顿量的重要性，因为相关性对它有重要的响应。
2018-05-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio phonon self-energies and fluctuation diagnostics of phonon anomalies: Lattice instabilities from Dirac pseudospin physics in transition metal dichalcogenides
我们提出了一个从头计算方法的声子自能和它们的波动诊断，这使我们能够识别声子异常背后的电子过程。应用到过渡金属-二硫属化物单层1H-TaS $_2$揭示了声学声子与来自孤立的低能金属带的电子之间的耦合完全是声子异常的原因，例如在这种材料中观察到的模式软化和相关的电荷密度波。我们的分析使我们能够区分不同的模式软化机制，包括矩阵元素的影响，费米面嵌套，和范霍夫的情况。我们发现，矩阵元素的影响，起源于一种特殊类型的狄拉克赝自旋纹理控制的电荷密度波物理在1H-TaS $_2$和类似的过渡金属dichalcogenides。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum Oscillations from Surface Fermi-Arcs in Weyl and Dirac Semi-Metals
外尔半金属的表面态由不连续的费米弧组成。这种不寻常的表面费米学提供了大量Weyl相的拓扑特征的指纹。使用半经典和数值方法相结合，我们表明，与天真的期望，有封闭的磁轨道涉及开放的表面费米弧。在取决于样品厚度的临界场强以下，这些轨道在磁场中产生态密度的周期性量子振荡，从而能够对非常规费米弧表面态进行各种实验探测。这些轨道对于再现有限平板中的体手征异常也是必不可少的。这些结果，然后扩展到密切相关的和最近发现的3D狄拉克SM材料，包括Cd3As2和Na3Bi，这是Weyl半金属晶体对称性保护的双重副本。尽管保护晶体对称性被表面破坏，我们表明狄拉克材料仍然可以拥有非常规的表面态，这可以在量子振荡实验中检测到。
2014-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
All-Metallic Vertical Transistors Based on Stacked Dirac Materials
在场效应晶体管中使用金属作为沟道材料是一个持续的追求。全金属晶体管可以由原始的半金属狄拉克材料（例如石墨烯、硅烯和锗烯）制造，但是开/关电流比非常低。基于密度泛函理论，在由两种Dirac材料组成的垂直异质结构中，两种材料的Dirac锥在层间的弱范德华相互作用下仍然存在，由于动量失配，在没有声子的帮助下，从一种材料的Dirac锥到另一种材料的电子输运将被禁止.第一性原理量子输运模拟的全金属垂直狄拉克材料异质结器件证实存在的传输间隙超过0.4 eV，伴随着超过104的开关比。这种引人注目的行为对于两种狄拉克材料之间的相对旋转是鲁棒的，并且可以扩展到扭曲的双层石墨烯。因此，全金属结可以是半导体，为Dirac材料垂直结构在高性能器件中的应用开辟了一条新的途径，而不会打开它们的带隙。
2015-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stable Dirac semi-metal in the allotrope of IV elements
三维拓扑Dirac半金属代表了一种具有奇异电子性质的量子物质的新态，在这种量子物质中存在一对沿所有动量方向线性色散的Dirac点。本文通过第一性原理计算发现了Ge和Sn在交错层状哑铃结构中的一种新的亚稳同素异形体，命名为锗石和锡石，它是Dirac半金属，在其旋转轴上有一对Dirac点。在平行于旋转轴的表面上，观察到一对拓扑非平凡的费米弧，并通过调节费米能级发现了Lifshitz跃迁。此外，锗石量子薄膜是一种本征量子自旋霍尔绝缘体。这些发现表明新的物理性质和未来的应用的新的亚稳同素异形体的锗和锡。
2016-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sublinear transport in Kagome metals: Interplay of Dirac cones and Van Hove singularities
本研究针对Kagome金属中观测到的亚线性输运现象，构建含狄拉克锥与范霍夫奇点的最简双口袋模型，通过半经典玻尔兹曼方程理论，揭示节点间电子相互作用引发的低温亚线性输运标度及高温维德曼-弗兰兹定律破缺的机制。
2024-04-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Band topology and non-trivial surface States in type-II Dirac semi-metal (Ni, Pd)Te2
在费米能级附近具有电子的半金属遵循相对论性运动方程，表现出狄拉克或外尔型行为。轨道分辨电子能带分析表明了它们的非平凡拓扑态。用第一性原理方法计算和分析了过渡金属二硫属化物NiTe 2和PdTe 2的体材料和薄层材料的电子能带结构。对能带结构的哈伯德修正的实施表明零磁化，尽管Ni原子是磁性的。Z2不变指数的计算拓扑分类的两种材料，并发现具有强大的拓扑结构，表明强大的拓扑表面状态。此外，费米面和拓扑表面态被计算到kz平面上，通过形成狄拉克锥来显示PdTe 2的狄拉克费米子的存在，但对于NiTe 2，我们没有得到明确的证据。
2023-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Type-II Dirac fermions in the PtSe$_2$ class of transition metal dichalcogenides
最近，在电子和空穴在孤立的外尔点接触的物质新相中发现了一种新的“II型”外尔费米子，它表现出奇异的现象，如角相关的手征异常。[Nature \textbf{527}，495（2015）]这提出了一个有趣的问题，即它的对应物，第二类\textit{Dirac}费米子，存在于实际材料中。在这里，我们预测的存在下，在一类过渡金属二硫属化物材料的双保护的II型狄拉克费米子。我们对PtSe $_2$的第一性原理计算揭示了它的体II型狄拉克费米子，它具有强烈倾斜的狄拉克锥、新颖的表面态和奇异的掺杂驱动的Lifshitz跃迁.结果表明，$_2$型材料中第二类狄拉克费米子的存在与其结构的$P\bar{3}m1$对称性密切相关，这为第二类狄拉克费米子的实验实现提供了有益的指导，并提供了不同于已知标准狄拉克费米子的有趣物理性质.
2016-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unique Dirac and Triple point fermiology in simple transition metals and their binary alloys
贵金属表面（Au、Ag和Cu等）已经广泛地研究了Shockley型表面态（SS）。最近，这些肖克利SS的一些已经理解从拓扑的考虑，与知识的整体性质的电子结构。本文通过对称性分析和第一性原理计算，证明了贵金属元素Ru、Re和Os中类狄拉克激发的存在。详细研究了这些金属独特的SS驱动费米弧。我们计算的SS和费米弧与以前的输运和光电发射结果是一致的。我们属性这些狄拉克激发介导的费米弧拓扑结构背后的几个现有的输运异常，如大的非饱和磁阻，异常能斯特电动势及其巨振荡，磁击穿等的可能原因，我们进一步表明，狄拉克在这些元素金属类激发可以进一步调谐到三个组件的费米激发，使用对称允许合金机制。
2020-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Uncovering electron scattering mechanisms in NiFeCoCrMn derived concentrated solid solution and high entropy alloys
虽然人们早就知道，无序深刻地影响输运性质，最近的一系列固溶体3d过渡金属合金的测量揭示了两个数量级的剩余电阻率的变化。使用从头算方法，我们证明，虽然所有合金的载流子密度是正常的金属一样高，电子平均自由程可以从~10 <$（强散射极限）到~10 $^3$ <$（弱散射极限）。在这里，我们描绘了基本的电子散射机制负责这种不同的行为。虽然自旋相关的位置对角无序总是占主导地位，但对于仅含有Fe、Co和Ni的合金，大多数自旋通道经历可忽略的无序散射，从而提供短路，而对于含有Cr/Mn的合金，由于电子填充效应，两个自旋通道都经历强烈的无序散射。出乎意料的是，其他散射机制（例如位移散射）被发现在大多数情况下是相对较弱的。
2019-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of Dirac Fermions and Magnons in a Layered Two-Dimensional Semiquinoid Metal-Organic Framework
本研究结合 DFT 与 DMRG 预测层状金属-半醌 MOF 中可共存多种 Dirac 费米子相及类 Dirac、节点环磁振子激发。
2025-05-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Large linear magnetoresistance in Dirac semi-metal Cd3As2 with Fermi surfaces close to the Dirac points
我们研究了狄拉克半金属Cd_3As_2在低温和高磁场下的磁阻行为。在14 T的磁场下，在具有超低电子密度和大Lande g因子的优质Cd_3As_2单晶上观察到了高达3100%的正线性磁电阻效应.当垂直于电流和（100）面施加磁场时，并且当温度低使得热能小于塞曼分裂能时，发生这样大的LMR。倾斜磁场或升高温度都会降低LMR，导致不太明显的二次行为。我们认为LMR现象与螺旋电子费米面在动量空间中的特殊位移/畸变有关。
2014-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac points of electron energy spectrum, band-contact lines, and electron topological transitions of 3 1/2 kind in three-dimensional metals
在许多具有反演对称性和弱自旋轨道相互作用的三维金属中，电子能谱的狄拉克点在这些晶体的布里渊区形成带接触线，电子的3 1/2拓扑跃迁是由这些线的某些点引起的。我们从理论上详细地研究了这些跃迁，指出它们可以用磁化率来探测，磁化率在3 1/2阶跃迁处表现出巨大的抗磁异常。
2014-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac nodal line metal for topological antiferromagnetic spintronics
拓扑反铁磁自旋电子学是一个新兴的研究领域，它利用Néel矢量来控制拓扑电子态和相关的自旋相关输运性质。最近发现的Néel自旋轨道力矩已经被提出来电操纵反铁磁体中的狄拉克带交叉;然而，在实践中实现这些特性的可靠AFM材料缺失。在这里，我们预测，室温AFM金属MnPd $_{2}$允许电控制的狄拉克节线的Néel自旋轨道扭矩。基于第一性原理密度泛函理论的计算，我们证明了Néel矢量的重新取向导致了费米能级处的色散Dirac节线的带隙态和受保护的简并态之间的转换.计算出的自旋霍尔电导率强烈依赖于Néel矢量取向，并可用于实验检测使用建议的自旋轨道扭矩设备的预测效果。我们的研究结果表明，原子力显微镜狄拉克节线金属锰钯$_{2}$代表了一个有前途的材料的拓扑原子力显微镜自旋电子学。
2019-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Type-II Dirac Fermions Approaching the Fermi Level in a Transition Metal Dichalcogenide NiTe2
第二类狄拉克/外尔半金属的特征是强烈倾斜的狄拉克锥，使得狄拉克/外尔节点出现在电子和空穴口袋的边界处，作为量子物质的新状态，不同于具有点状费米表面的标准狄拉克/外尔点，其被称为第一类节点。第二类狄拉克费米子最近被理论预测，并在PtSe 2类过渡金属二硫族化合物的实验中得到证实。然而，在PtSe 2、PdTe 2和PtTe 2候选者中观察到的狄拉克节点距离费米能级相当远，使得拓扑费米子的签名模糊，因为物理性质仍然由非狄拉克准粒子主导。在这里，我们报告的合成一个新的II型狄拉克半金属NiTe 2中的一对II型狄拉克节点位于非常接近费米能级。这种材料中的量子振荡揭示了与这些狄拉克费米子相关的非平凡Berry相。我们的第一性原理计算进一步揭示了拓扑狄拉克锥在其表面状态。因此，NiTe 2不仅可以代表一个改进的系统，以制定理论理解的奇异后果的第二型狄拉克费米子，它也有利于可能的应用程序的基础上，这些拓扑载体。
2018-08-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable spin-valley coupling in layered polar Dirac metals
在非中心对称的金属中，自旋轨道耦合（SOC）在费米表面诱导动量相关的自旋极化。这是例证谷对比自旋极化在单层过渡金属二硫属化物（TMDC）与面内反转不对称。然而，在TMDC中，大量狄拉克费米子的谷位形被石墨烯类结构固定，这限制了自旋谷耦合的多样性。在这里，我们表明，层状极性金属BaMn $X_2$（$X =$ Bi，Sb）主机可调自旋谷耦合狄拉克费米子，这源于扭曲的$X$方网与面内晶格极化。我们发现，尽管更大的SOC，BaMnBi $_2$有大约十分之一的晶格畸变的BaMnSb $_2$，从理论上预测的自旋极化狄拉克谷的不同配置。这在实验上被观察到为两种材料之间在高场下的Shubnikov-de Haas振荡中的明显差异。BaMn $X_2$的可调谐自旋谷耦合特性使其成为一种很有前途的自旋谷电子器件材料。
2021-05-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Metal-insulator transition through a semi-Dirac point in oxide nanostructures: VO$_2$ (001) layers confined within TiO$_2$
多层（TiO $_2$）$_m$ /（VO $_2$）$_n$纳米结构（$d^1$ - $d^0$界面没有极性不连续）在第一原理计算中显示相对于VO $_2$层厚度的金属-绝缘体转变。对于$n$ $\geq$ 5层，系统变为金属，而对于$n$ = 1和2，系统是绝缘的。当$n$ = 3和4时，金属-绝缘体相变通过半狄拉克点相发生，其中费米面是点状的，电子在k空间中沿带对角线方向表现为无质量，沿垂直方向表现为有质量的费米子。我们提供了一个分析的电子结构的演变，通过这一前所未有的绝缘体到金属的过渡，并确定它是由于量子限制产生一个非直观的轨道排序的V $d^1$离子，而不是一个特定的氧化物界面效应。自旋-轨道耦合不会破坏计算出的基态的半狄拉克点，其中自旋沿着金红石c轴对齐，但是如果自旋位于基面中，它确实会打开一个相当大的间隙。
2009-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferromagnetism in layered metallic Fe1/4TaS2 in the presence of conventional and Dirac carriers
本文介绍了Fe_（0.25）TaS_2铁磁性的微观起源及其有限温度磁性质。我们首先通过第一性原理计算得到了Fe_（0.25）TaS_2的能带结构，发现在金属Fe_（0.25）TaS_2中，常规载流子和狄拉克载流子共存。考虑Fe 3d离子的自旋-轨道耦合，在常规抛物色散和Dirac线性色散载流子同时存在的情况下，导出了Fe 3d离子自旋间的RKKY型有效哈密顿量，其中包含类Heisenberg项、类Ising项和类XY项.此外，我们还用集团自洽场方法计算了铁磁居里温度Tc。我们的结果不仅可以解决高铁磁居里温度，但也大的磁各向异性在FexTaS 2。
2022-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Semi-Dirac and Weyl Fermions in Transition Metal Oxides
我们发现，一类化合物与$I$ 4/ $mcm$晶体对称主机三维半狄拉克费米子。与已知的二维半狄拉克点不同，这些三维半狄拉克点的简并不被自旋轨道耦合所提升，这是由于受到非对称对称性的保护--$a-b$平面中的螺旋旋转和沿$c$轴的平移。这种晶体对称性在四元钙钛矿氧化物中发现，其可通过导致$^0$ a $^0$ c $^-$型八面体旋转的外延应变在薄膜中实现。有趣的是，随着时间反演对称性的破缺，两对外尔点出现在布里渊区的半狄拉克点，以及额外的晶格畸变导致增强的本征反常霍尔效应。通过外延应变调节Berry相的能力可用于新型氧化物基电子器件。
2022-01-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic control of the valley degree of freedom of massive Dirac fermions with application to transition metal dichalcogenides
我们研究了过渡金属二硫属化物等多通道系统中大质量狄拉克费米子的谷相关磁性和输运性质。第零朗道能级在谷间的不对称性和磁化率的增强可以归因于与每个谷相关的不同轨道磁矩。这允许通过调节外部磁场和掺杂水平来控制谷极化。由于这种磁场引起的谷极化，存在对普通霍尔效应的额外贡献。所有这些效应都可以用一个带谷轨耦合项的低能有效理论来描述。
2013-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-field Studies on Layered Magnetic and Polar Dirac Metals
近年来，由于非常规输运和光学现象的发现，狄拉克/外尔费米子和各种体性质（如磁性）之间的相互作用引起了人们的极大关注。然而，这类材料的设计原则还没有很好地建立起来。在这里，我们建议，层状材料$A$ Mn $X_2$（$A$：碱金属和稀土离子，$X$：锑，铋）是一个有前途的平台，系统地探索强相关的狄拉克金属，其中包括替代堆叠的$X^-$正方形网络层托管二维狄拉克费米子和$A^{2+}$ -Mn $^{2+}$ - $X^{3-}$磁性块层。在这篇文章中，我们将回顾最近的高场研究这一系列的材料，以证明各种类型的狄拉克费米子是通过设计块层实现。首先，我们给出了EuMnBi $_2$（$A$ =Eu）中狄拉克费米子与磁序耦合的概述。这种材料表现出很大的磁电阻由场诱导的变化，在Eu层的磁序，这是与狄拉克费米子和本地Eu矩之间的强交换相互作用。其次，我们回顾了BaMn $X_2$（$A$ =Ba）中狄拉克费米子与晶格极化的耦合。在那里，自旋-谷耦合由于塞曼型自旋-轨道相互作用而显现出来，这通过在高场下观察到的体量子霍尔效应实验证明。
2022-10-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dirac state switching in transition metal diarsenides
拓扑Dirac和Weyl半金属是凝聚态物理中支持低能准粒子的两种材料，由于具有大的磁电阻和高的载流子迁移率等奇异的物理性质，目前正引起人们的极大兴趣。过渡金属二砷化物如MoAs 2和WAs 2已被报道具有非常高的磁阻，这表明可能存在拓扑量子态，尽管这一结论仍然可疑。本文基于系统的角度分辨光电子能谱（ARPES）测量和并行第一性原理计算，研究了TAs 2（T = Mo，W）的电子性质.重要的是，明确的证据切换单狄拉克锥表面状态MoAs2与分裂平面观察，而狄拉克状态没有观察到WAs2，尽管其高磁阻。因此，我们的研究揭示了终止平面在低对称性系统中的关键作用，并提供了一个新的视角，如何终止可以驱动电子结构的显着变化。
2019-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-energy type-II Dirac fermions and spin-polarized topological surface states in transition-metal dichalcogenide NiTe$_2$
利用自旋和角分辨光电子能谱（spin-ARPES）和${\it ab~initio}$计算，我们证明了NiTe $_2$中存在第二类狄拉克半金属态.我们发现，不同于PtTe $_2$，PtSe $_2$，和PdTe $_2$，在NiTe $_2$的狄拉克节点位于费米能量附近。此外，NiTe $_2$还在费米能级以下沿$Γ-A$高对称方向存在一对带反转，其中一个导致表面态的狄拉克锥。NiTe $_2$中的体狄拉克节点和带反转的阶梯支持在宽能量范围内具有手性自旋织构的独特拓扑表面态。我们的工作为NiTe $_2$中低能Ⅱ型狄拉克费米子在自旋电子学、太赫兹等离子体学和超快光电子学等领域的应用奠定了基础。
2019-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influences of spin-orbit coupling on Fermi surfaces and Dirac cones in ferroelectric-like polar metals
基于第一性原理计算和k .p有效模型，报道了具有P63 mc对称性的类铁电六方极性金属的物理性质，这些性质与具有空间反转对称性的常规金属不同.极性金属（如三元LiGaGe和元素极性金属Bi）的费米面上存在自旋织构，六重转动轴上的偶然狄拉克锥上存在自旋-动量锁定，这是由于自旋-轨道耦合和极性空间群中缺乏反转对称性造成的。这种效应在自旋轨道电子学中有潜在的应用。在LiGaGe中也预测了狄拉克点。
2019-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Low Carrier Density Metal Realized in Candidate Line-Node Dirac Semimetals CaAgP and CaAgAs
我们研究多晶样品的六方磷属元素，CaAgP和CaAgAs，这两者都是理想的候选人线节点狄拉克半金属。在本研究中获得的CaAgP和CaAgAs多晶样品是低载流子金属，其中空穴载流子占主导地位。通过结合霍尔系数估计的空穴载流子密度和电子结构计算的第一性原理计算，发现两个样品都有一个环环面费米面，来自一个环形的狄拉克线节点。在磷化物样品中，费米能级EF位于电子带线性色散区的末端附近，而在砷化物样品中，费米能级EF位于该区域的中部，这表明砷化物是一个更有希望揭示线结狄拉克半金属物理的体系.
2016-11-02 cond-mat.mtrl-sci
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
Does the Dirac Cone Exist in Silicene on Metal Substrates?
根据我们的第一性原理计算，在Ir，Cu，Mg，Au，Pt，Al和Ag衬底上的硅烯外延的Dirac锥的缺席，由于一个强大的带杂化被揭示是一个共同的特点。然而，通过在硅烯和金属基底之间插入碱金属原子，可以有效地恢复硅烯的破坏的狄拉克锥的线性或抛物线色散，从而提供了一个机会来研究硅烯的有趣性质，而无需进一步从金属基底转移硅烯。
2014-05-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Orbital-selective Dirac fermions and extremely flat bands in frustrated kagome-lattice metal CoSn
层状kagome晶格3d过渡金属是探索阻挫晶格几何和量子拓扑的一个令人兴奋的平台。然而，典型的kagome电子带，其特征是由相破坏的平带覆盖的狄拉克带，还没有被清楚地观察到，它们的轨道物理研究得更少。在这里，我们提出了接近教科书kagome带与轨道微分物理在CoSn，这可以很好地描述了一个最小的紧束缚模型与单轨道跳跃在Co kagome晶格。带宽小于0.2eV的平顶带贯穿整个布里渊区，特别是面外轨道的平顶带沿G-M方向的带宽小于0.02eV。在面外轨道的狄拉克锥处，自旋轨道相互作用引起的能隙比面内轨道的小得多，表明狄拉克费米子具有轨道选择性。
2020-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable Topological Dirac Surface States and Van Hove Singularities in Kagome Metal GdV${_6}$Sn${_6}$
基于过渡金属的kagome材料是研究新型拓扑电子态和相关现象的前沿。迄今为止，在理想化的二维kagome晶格中，拓扑非平凡的狄拉克表面态（TDSS）还没有被明确观察到，TDSS和范霍夫奇点（VHS）的操纵仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们揭示了TDSS起源于Z ${_2}$体拓扑结构，并确定了多个VHS附近的费米能级（$\textit{E}$ ${_F}$）的磁性可果美材料GdV ${_6}$ Sn ${_6}$。利用原位表面沉积钾，我们成功地实现了对TDSS和VHS的操控。TDSS的狄拉克点可以从上到下（$\textit{E}$ ${_F}$）进行调整，这会逆转费米表面处自旋织构的手性。这些结果建立了GdV ${_6}$ Sn ${_6}$作为一个迷人的平台，研究非平凡的拓扑结构，磁性和相关效应本地戈薇晶格。他们还提出了基于可果美材料的自旋电子器件的潜在应用。
2022-09-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Massive Dirac fermions in a ferromagnetic kagome metal
kagome晶格是一个由角共享三角形组成的二维网络，被称为奇异量子磁态的平台。理论工作已经预测，kagome晶格也可能拥有狄拉克电子态，这可能导致拓扑和陈氏绝缘相，但这些都逃避了实验检测到日期。在这里，我们研究的d-电子kagome金属Fe $_3$ Sn $_2$设计支持大规模狄拉克费米子在铁磁秩序的存在下。我们观察到一个温度无关的固有的异常霍尔电导率持续高于室温暗示突出的Berry曲率从时间反演打破电子带的戈薇平面。使用角分辨光电发射，我们发现一对准二维狄拉克锥附近的费米能级与30 meV的质量间隙，占贝里曲率诱导的霍尔电导率。我们发现，这种行为是一个结果的基本对称性的双层kagome晶格在铁磁态原子自旋轨道耦合。这份报告提供了铁磁戈薇金属的第一个证据和一个例子，新兴的拓扑电子性质的相关电子系统。这提供了洞察最近发现的奇异的电子行为在kagome晶格反铁磁体，并可能提供一个垫脚石走向分数拓扑量子态的晶格模型实现。
2017-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Semi-Dirac Fermions in a Topological Metal
本研究利用磁光光谱结合第一性原理计算，在节线金属 ZrSiS 中观测到 Landau 能级的 $B^{2/3}$ 标度，从而证实长期未被发现的半狄拉克费米子。
2024-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field induced topological phase transition from a three-dimensional Weyl semimetal to a two-dimensional massive Dirac metal in ZrTe5
对称性保护的Dirac半金属可以通过破坏对称性而转变为Weyl半金属，从而产生手征反常和反常霍尔效应等奇异量子现象。研究表明，由于狄拉克半金属ZrTe 5的塞曼g因子大，沿b轴方向的带宽小，当塞曼分裂超过沿b轴方向的带宽时，沿b轴方向约8 T的磁场可以湮灭Weyl点，打开二维狄拉克质量带隙.这表现为磁电阻（MR）在8 T以上的急剧下降，这可能是由于与2D狄拉克点相关的第零朗道能级的轨道分裂引起的额外载流子，该狄拉克点是原始外尔点的后代。在低场和高场区域中的霍尔效应和不同的各向异性磁阻（AMR）提供了额外载流子的进一步证据。我们的实验揭示了Dirac半金属ZrTe_5中场致Weyl点湮灭的可能的拓扑量子相变，并给出了高场下MR下降的另一种解释。
2017-09-04 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
Genuine Dirac half-metal: A 2D d0-type ferromagnet Mg4N4
本文首次提出二维d0型铁磁体Mg4N4是一种真正的狄拉克半金属，其在S高对称点具有四重简并狄拉克点，具备本征磁性、高居里温度、100%自旋极化及对应变和SOC的鲁棒性，为拓扑自旋电子学研究提供新起点。
2023-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Diabolical touching point in the magnetic energy levels of topological nodal-line metals
对于三维金属，朗道能级作为磁场和平行于磁场的动量波数的函数而分散。在这个二维参数空间中，两个圆锥色散朗道能级可以相交于一个恶魔点-朗道-狄拉克点。产生朗道-狄拉克点的条件是磁击穿（场致量子隧穿）和一定的晶体时空对称性。这两个条件在拓扑金属中都是可实现的，正如我们用CaP $_3$证明的那样。朗道-狄拉克点在磁阻中的异常蝙蝠侠峰中以及在作为场幅度/取向的函数线性演化到零频率的光学吸收的开始中揭示了自身。
2020-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Uncovering the nature of transient and metastable non-equilibrium phases in 1$T$-TaS$_2$
本文利用时间分辨角分辨光电子能谱研究1$T$-TaS$_2$的光致相变，发现瞬态相与未畸变金属相能带相似、Mott与CDW序恢复同步，并揭示CDW晶格序驱动形成仅在强激发下出现的亚稳态公度CDW-Mott绝缘相。
2023-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dirac points with giant spin-orbit splitting in the electronic structure of two-dimensional transition-metal carbides
二维（2D）材料，尤其是其中最突出的成员石墨烯，对许多科学领域产生了重大影响。此外，它们已成为研究狄拉克物理学新兴领域内凝聚态物质相对论性质的基础。这引发了对新材料的强烈研究，其中载流子表现为无质量或有质量的狄拉克费米子。在这里，我们从理论上证明了狄拉克电子在一系列二维过渡金属碳化物（称为MXene）中的存在。它们在第一布里渊区有12个圆锥形交叉点，具有巨大的自旋轨道分裂。我们的研究结果表明，2D能带结构的MXene的保护免受外部扰动，甚至在多层相保存。这些结果，加上工程设计这些材料相的特性的广泛可能性，使狄拉克MXenes成为研究和开发基于狄拉克物理学的新技术的潜在候选者。
2015-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen vacancy-driven orbital multichannel Kondo effect in Dirac nodal line metals IrO2 and RuO2
强电子相关性一直被认为是推动物质新相出现的原因。一个广为人知的例子是高温超导性，它不能用标准的弱耦合理论来理解。伴随双通道近藤效应形成的奇异性质，包括在低能极限出现非常规金属态，也源于强电子相互作用。尽管它在非标准金属行为的形成中扮演着典型的角色，但其出现所需的严格条件使得在真实量子材料中观察双轨道双通道近藤效应变得困难，如果不是不可能的话。我们报告的观测轨道的一个和两个通道的近藤物理学的狄拉克节线金属IrO2和RuO2纳米线，并表明，对称性，强制狄拉克节线的存在，也促进了形成的狄拉克近藤相关。因此，金红石氧化物纳米结构形成了一个多功能的量子物质平台，以设计和探索物质的内在相互作用的拓扑状态。
2020-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el quant-ph
Universal phase dynamics in VO2 switches revealed by ultrafast operando diffraction
表现出绝缘体-金属转变的强相关材料是寻找新计算平台的关键候选者。了解电驱动绝缘体-金属转变的途径和时间尺度对于揭示器件操作的基本限制至关重要。使用频闪电子衍射，我们进行同步的时间分辨测量的原子运动和电子输运在操作二氧化钒开关。我们发现了一个电触发的，isostructural状态，形成短暂的微秒时间尺度上，稳定的局部异质性和平衡相之间的界面相互作用。这种亚稳相具有惊人的相似性，在皮秒内的光激发下形成的，这表明一个通用的转换途径跨越八个数量级的时间尺度。我们的研究结果为揭示相关材料中的非平衡相和亚稳相建立了一条新的途径，并为纳米电子学中的新型动力学行为开辟了道路。
2021-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac fermion and superconductivity in two-dimensional transition-metal MOH (M= Zr, Hf )
新的二维狄拉克半金属的发现结合了超导性和拓扑能带结构，为实现狄拉克费米子和马约拉纳准粒子的有趣应用提供了一个新的平台，从纳米级的高速量子器件到拓扑量子计算。利用第一性原理计算和对称性分析，我们引入MOH（M= Zr，Hf）作为一种新的拓扑超导体，其Dirac点接近费米能级，并与近平边态相连，这是拓扑半金属的一个显著特征。我们的计算表明，ZrOH作为一个二维拓扑半金属可以表现出超导性，是一个新的平台，研究超导性和狄拉克态之间的相互作用，在低维材料。
2019-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Evolution from Topological Dirac Metal to Flat-band-Induced Antiferromagnet in Layered KxNi4S2 (0<=x<=1)
该研究报道层状材料KxNi4S2，通过K脱嵌实现从拓扑狄拉克金属到平带诱导反铁磁态的连续调控，为量子材料原位调控提供平台。
2025-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Crossover from 2D metal to 3D Dirac semimetal in metallic PtTe2 films with local Rashba effect
自从在块状晶体中发现第二类狄拉克费米子以来，具有三角结构的PtTe 2和PtSe 2引起了广泛的研究兴趣。从三维拓扑半金属到二维原子薄膜的电子结构演化是一个重要的科学问题。虽然已经报道了PtSe 2从体材料中的3D II型狄拉克半金属到单层（ML）膜中的2D半导体的转变，但到目前为止，原子级薄PtTe 2膜的电子结构的演变仍然未被探索。在这里，我们报告了一个系统的角度分辨光电子能谱（ARPES）的电子结构的高品质PtTe 2薄膜的分子束外延生长的厚度从2 ML至6 ML的研究。ARPES测量表明，PtTe 2膜仍然保持金属，甚至下降到2 ML的厚度，这是在形成鲜明对比的几层PtSe 2膜的半导体性质。此外，从二维金属到三维II型狄拉克半金属的过渡发生在4-6 ML的膜厚度。此外，Spin-ARPES测量揭示了螺旋自旋织构诱导的局部Rashba效应在体PtTe 2晶体，这表明类似的隐藏自旋也预计在一些单层PtTe 2薄膜。我们的工作揭示了从二维金属到三维拓扑半金属的转变，并为研究具有局部Rashba效应的金属二维薄膜提供了新的机会。
2019-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Enhancements of the 3/2 and 5/2 frequencies of de Haas-van Alphen oscillations near the Lifshitz transition in the two-dimensional compensated metal with overtilted Dirac cones
本文研究了二维补偿金属中在Lifshitz跃迁附近的de Haas-van Alphen（dHvA）振荡。我们采用紧束缚模型$α$ -（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$，其中实现了无质量的狄拉克费米子.当在$α$ -（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$中沿$y$ -轴施加高于$P\simeq 0.2$ kbar的单轴压力$(P)$时，包围过倾斜狄拉克点的一个电子袋变成两个电子袋，即，Lifshitz转换发生，而孔袋不改变拓扑。我们表明，对应于$3/2$和$5/2$领域的孔袋的傅立叶分量是有害的增强的压力区域的Lifshitz转变发生。这种现象将在二维过倾斜狄拉克费米子的Lifshitz跃迁附近观察到。
2020-10-26 cond-mat.mtrl-sci
A New Two-Dimensional Dirac Semimetal Based on the Alkaline Earth Metal, CaP$_3$
使用进化算法结合第一性原理密度泛函理论计算，我们确定二维（2D）的CaP $_3$单层作为一个新的狄拉克半金属由于反转和非对称的空间对称性的结构。这种由轻元素组成的新拓扑材料具有高的结构稳定性（高于文献中已知的相），这通过热力学和动力学稳定性分析得到证实。此外，它满足电子填充准则，因此它的狄拉克态位于费米能级附近。理论对称性分析所预言的狄拉克态的存在也被第一性原理电子能带结构计算所证实。我们发现，狄拉克态的能量位置可以通过应变调谐，而狄拉克态是不稳定的外部电场，因为它打破了空间反演对称性。我们的研究结果将有助于基于轻元素的二维狄拉克费米子在纳米电子器件和拓扑电子学中的应用。
2023-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Fingerprints of Dirac points in first-principles scanning tunneling spectra of graphene on a metal substrate
物理吸附在金属上的石墨烯在能带结构中保留了其特有的狄拉克锥，但由于与衬底的相互作用，系统的费米能级发生了移动。基于范德华修正的密度泛函计算，我们提出了一种方法来确定狄拉克点相对于费米能级的位置，从测量的扫描隧道谱（STS）。已经证明，在模拟的局域态密度和在观察到的dI/dV轮廓的下降确实是狄拉克点的指纹。掺杂的类型和水平可以直接从STS数据中推断出来，而无需任何额外的实验技术。对Cu（111）衬底上石墨烯的测试计算表明，狄拉克点的预测位置与最近研究中报道的实验值非常接近。此外，在Pt（111）表面上对石墨烯的模拟使我们能够解释最先进的实验工作中的明显矛盾。
2012-01-25 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
Engineering metal-$sp_{xy}$ Dirac bands on the oxidized SiC surface
构建2D系统的能力，超越了材料的自然形成，丰富了新现象的搜索和控制能力。例如，通过扫描隧道显微镜在金属表面上合成空位的拓扑晶格。在本研究中，我们表明，在碳化硅上的硅酸盐adlayer囚禁的金属原子是一个有趣的晶格设计的平台，提供了一个地面上的绝缘衬底上的实验构建紧束缚模型。基于密度泛函理论，我们研究了镶嵌在二氧化硅吸附层中的二维金属晶格的能量和电子性质。我们表明，这些晶格的特征带结构由表面态诱导的金属-$s$轨道耦合的主机-$p_{xy}$状态，从而产生$sp_{xy}$狄拉克带整齐地躺在半导体衬底的能隙内。
2020-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Lorentz-violating type-II Dirac fermions in transition metal dichalcogenide PtTe$_2$
拓扑半金属作为凝聚态物理中Dirac和Weyl费米子的宿主材料近年来引起了广泛的研究兴趣。这些在狄拉克点或外尔点附近具有线性色散的费米子服从洛伦兹不变性，手征反常导致了诸如负磁阻等新的量子现象。然而，在凝聚态物理中，洛伦兹不变性并不一定受到尊重，因此具有强倾斜锥的洛伦兹破坏的II型狄拉克费米子可以在拓扑半金属中实现。在这里，我们报告的第一个实验证据的第二型狄拉克费米子在体化学计量比PtTe $_2$单晶。角分辨光电子能谱（ARPES）测量和第一性原理计算揭示了在对称性保护下，PtTe $_2$沿$Γ$ -A方向存在一对强烈倾斜的狄拉克锥，证实了PtTe是第二类狄拉克半金属.第二类狄拉克费米子的实现为研究凝聚态材料中不同于第一类狄拉克费米子的奇异物理性质打开了一扇新的大门。
2016-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Chern insulators and high Curie temperature Dirac half-metal in two-dimensional metal-organic frameworks
本文通过第一性原理计算研究二维金属有机框架X(C21H15N3)，发现Ti、Zr、Ag、Au体系为陈绝缘体，Mn体系为高居里温度狄拉克半金属，为量子反常霍尔效应和自旋电子器件提供了新平台。
2022-09-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Multiple Dirac cones at the surface of the topological metal LaBi
稀土铌酸盐LaBi具有奇异的磁输运性质，包括极大的各向异性磁阻。拓扑表面状态的实验证据仍然失踪，虽然带反转已被假定为诱导LaBi的拓扑相位。采用角分辨光电子能谱（ARPES）结合$ab~initio$计算，我们通过观察三个狄拉克锥揭示了LaBi表面态的存在：两个共存于布里渊区的角落，一个出现在布里渊区的中心。奇数个表面狄拉克锥是体能带结构中奇数个带反转的直接结果，从而证明LaBi是拓扑的、补偿的半金属，其等价于时间反演不变的拓扑绝缘体。我们的研究结果提供了深入了解LaBi的半金属性和相关的磁输运性质的拓扑表面状态。
2016-08-12 cond-mat.mtrl-sci
