Phonon-mediated intrinsic topological superconductivity in Fermi arcs
本文提出声子可内禀介导Weyl半金属表面的拓扑超导性，发现表面超导主导并实现无手性p波配对产生Majorana束缚态，且电声子非局域耦合导致能隙抑制。
2025-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Fermi arcs around magnetic domain walls in a compensated ferrimagnetic Weyl semimetal Ti$_2$MnAl
本研究针对补偿亚铁磁外尔半金属Ti$_2$MnAl，通过有效紧束缚模型分析发现其磁畴壁诱导的费米弧源于外尔点位置移动与陈数，是不依赖畴壁宽度的拓扑鲁棒态。
2025-03-10 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
Surface Luttinger arcs in Weyl semimetals
外尔半金属的表面有一个著名的奇异拓扑金属，它包含开放的费米弧而不是封闭的费米表面。在这项工作中，我们表明，表面也被赋予了一个功能，通常与强相互作用的系统，即，Luttinger弧，定义为零的电子格林函数。当外尔节点未掺杂时，Luttinger弧连接相反手征的外尔节点的表面投影，并与费米弧形成闭合回路。在掺杂时，费米弧和Luttinger弧的端部分离，并且中间区域被体费米表面的表面投影填充。值得注意的是，与强相互作用系统中的卢廷格轮廓不同，卢廷格弧的精确形状可以通过去除表面层来实验确定。我们利用这一原理绘制了Co $_{3}$ Sn $_{2}$ S $_{2}$中Co和Sn终端的Luttinger弧。费米弧和Luttinger弧包围的面积近似等于弱耦合系统中的表面粒子密度，而校正由层间耦合和费米-Luttinger环的周长决定。
2022-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Three-component fermions with surface Fermi arcs in topological semimetal tungsten carbide
拓扑Dirac和Weyl半金属不仅具有类似于高能物理中的基本费米粒子的准粒子，而且具有非平凡的带拓扑，表现为表面上的奇异费米弧。最新的进展提出了新型的拓扑半金属，其中空间对称性保护了无隙电子激发，而没有高能量的类比。在这里，我们观察到三重简并节点（TP）附近的费米能级的WC，其中的低能量准粒子被描述为不同于狄拉克和外尔费米子的三分量费米子。我们进一步观察到表面态的恒定能量轮廓是连接表面投影的费米弧对，证明了新发现的半金属态的非平凡拓扑结构。
2017-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-mobility two-dimensional carriers from surface Fermi arcs in magnetic Weyl semimetal films
磁性外尔半金属中源自表面费米弧的高迁移率二维载流子对于获得奇异量子输运现象和拓扑电子学应用是非常期望的。在这里，我们展示了高流动性的二维载体，显示量子振荡的磁性Weyl半金属SrRuO 3外延薄膜系统的角度依赖性，高磁场磁输运实验。通过机器学习算法驱动的最先进的氧化物薄膜生长技术，生长出非常高质量的SrRuO 3薄膜。10 nm SrRuO 3薄膜的量子振荡显示出3500 cm 2/Vs的高量子迁移率，轻回旋质量和二维角度依赖性，这可以归因于表面费米弧。量子振荡的相移的线性厚度依赖性为表面费米弧介导的量子振荡的非平凡性质提供了证据。此外，在低温和高达52 T的磁场下，SrRuO 3的量子极限表现出Weyl节点的手性异常。铁磁氧化物中迄今为止隐藏的二维外尔态的出现为探索拓扑氧化物电子学的新量子输运现象铺平了道路。
2021-12-23 cond-mat.mtrl-sci
NMR evidence for enhanced orbital diamagnetism in topologically nontrivial half-Heusler semimetals
利用~（209）Bi核磁共振（NMR）谱研究了YPtBi和YPdBi晶体中自旋轨道效应对轨道抗磁性的影响。所观察到的相反的符号和温度依赖的幅度的209 Bi NMR位移的两个晶体揭示了增强的轨道抗磁性诱导的自旋-轨道相互作用的实验签名。这项研究表明，NMR各向同性位移可能是有益的，在寻找有趣的自旋电子相之间的大量的拓扑非平凡的半Heusler半金属。
2014-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
3D quantum Hall effect of Fermi arcs in topological semimetals
量子霍尔效应通常在二维系统中观察到。我们证明了费米弧可以在拓扑半金属中产生独特的三维量子霍尔效应。由于拓扑约束，单个表面处的费米弧具有开放的费米表面，其不能承载量子霍尔效应。通过外尔节点辅助的“虫洞”隧穿，相对表面的费米弧可以形成完整的费米环，并支持量子霍尔效应。费米弧的边缘态显示出独特的三维分布，给出了（d-2）维边界态的一个例子。这与单表面拓扑绝缘体的表面态量子霍尔效应明显不同。当费米能扫过外尔节点时，片霍尔电导率从1/B依赖性演化到外尔节点处的量子化平台。这种行为可以通过调谐拓扑半金属板（例如TaAs族、Cd $_3$ As $_2$或Na $_3$ Bi）中的栅极电压来实现。这项工作不仅对寻找费米弧的输运特征，而且对探索其他拓扑相物质中的新型电子气具有指导意义。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of spin-polarized bands and domain-dependent Fermi arcs in polar Weyl semimetal MoTe$_2$
利用激光角分辨光电子能谱（ARPES）结合第一性原理计算，研究了Weyl半金属候选体1 T '-MoTe 2的表面电子结构.从单晶样品中观察到两种具有不同表面能带色散的畴。自旋分辨测量进一步揭示了表面态和体源态的自旋极化具有不同的畴依赖性，表明体源态的自旋极化相反。对于这两个域，一些类似于费米弧段带功能被清楚地观察到。两个区域的弧型对比明显，分别与（0 0 1）和（0 0 - 1）面的平板计算结果吻合较好。目前的结果强烈地表明，费米弧连接在极性晶体表面的一侧上相同的Weyl节点对，而它连接在另一侧上不同的Weyl节点对之间。
2017-03-07 cond-mat.mtrl-sci
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
Magnetostriction of metals with small Fermi-surface pockets: Case of the topologically trivial semimetal LuAs
本文发展了适用于小费米面口袋金属的磁致伸缩理论，并以LuAs为例验证了理论对实验数据的良好描述，证明膨胀测量法可探测传统量子振荡方法无法分辨的微小费米面口袋。
2024-02-22 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
Emergence of topologically protected states in MoTe$_{2}$ Weyl semimetal with layer stacking order
在具有弱束缚层的晶体中，电子可调谐性可以通过层堆叠顺序来实现。一个这样的例子是MoTe $_2$，其中低温正交T $_d$相是拓扑的并且是Weyl准粒子的宿主。用单晶中子衍射解释了向非平凡拓扑的转变机制。在从单斜1T $\prime$冷却到T $_d$相时，漫散射伴随着由随机的面内层位移引起的转变，并且在进入T $_d$相时消散。由于沿c轴的不可逆层位移破坏了单斜晶格的中心对称性，仅在H0L平面中观察到漫散射。
2019-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Large Fermi Arcs in Unconventional Weyl Semimetal RhSi
拓扑半金属中手征费米子的理论提出导致了实验实现的重大努力。特别是，手征半金属的费米表面携带量子化的陈数，使它们成为观察奇异输运和光学现象的有吸引力的平台。虽然凝聚态中手征费米子最简单的例子是传统的$|C|=1$ Weyl费米子，但最近的理论工作提出了许多超越标准模型的非传统手征费米子，它们受到拓扑结构和晶体对称性的独特组合的保护。然而，迄今为止，用于实验探测这些非常规费米子的传输和响应特征的材料候选人仍然难以捉摸。在本文中，我们提出了RhSi家族的空间群（SG）$\#$ 198作为理想的平台，实验检查的非常规手征费米子。我们发现RhSi是一种填充增强的半金属，在费米面附近有一个手性的双六重简并自旋1的Weyl结在$R$，而在$Γ$有一个以前未表征的四重简并手性费米子.每个非常规费米子在费米能级上显示陈数$\pm4$。我们还表明，RhSi显示最大可能的补偿手征费米子的动量分离，最大的拓扑非平凡的能量窗口，和最长的费米弧在其表面上。最后，我们提出了一个异国情调的散装光电流响应RhSi的签名。
2017-11-27 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Emergence of intrinsic superconductivity below 1.178 K in the topologically non-trivial semimetal state of CaSn3
也是超导的拓扑材料是当前极大的兴趣，因为它们可以表现出非平凡的拓扑介导的超导相。虽然已经有许多关于在各种拓扑材料中的压力调谐或化学掺杂诱导的超导性的报道，但是在具有化学计量组成的拓扑系统中的本征环境压力超导性的例子很少。在这里，我们报告说，纯金属间化合物CaSn 3不仅具有拓扑费米子特性，但也有超导相在1.178 K下的环境压力。通过对该材料的de Haas-van Alphen（dHvA）量子振荡研究，揭示了该材料的拓扑费米子性质，包括在回旋运动中积累的准粒子质量和非平凡Berry相.虽然CaSn_3在4.2K下是超导的，但我们的研究表明，在4.2K下的超导是由退化表面上的Sn引起的非本征超导，而其本征体超导转变发生在1.178K。这些发现使CaSn 3成为探索新的奇异态的一个有希望的候选者，这些奇异态是由非平凡能带拓扑和超导性之间的相互作用产生的，例如拓扑超导性
2018-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Generalization of the Nested Wilson Loop Formalism in Topological Dirac Semimetals with Higher-order Fermi Arcs
本研究将嵌套威尔逊环形式体系推广到含高阶拓扑的非对称材料，发现广义嵌套贝里相位是三维狄拉克半金属高阶费米弧存在的体拓扑指标，通过第一性原理计算验证了体-棱对应关系，为非对称体系高阶拓扑研究提供通用方法。
2023-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unoccupied electronic structure and signatures of topological Fermi arcs in the Weyl semimetal candidate Mo$_x$W$_{1-x}$Te$_2$
外尔半金属引发了强烈的研究兴趣，但实验工作仅限于TaAs家族的化合物。最近，许多理论工作预测Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$系列化合物是Weyl半金属。这种提议特别令人兴奋，因为Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$具有非常适合于许多输运实验的准二维晶体结构，而WTe $_2$和MoTe $_2$已经是用于器件应用的许多提议的主题。然而，利用现有的ARPES技术，证明Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$中的Weyl半金属具有挑战性。结果表明，体系的外尔点在费米能级以上，随着掺杂的增加，体系接近两个临界点，存在许多无关的体能带，费米弧几乎与体能带简并，体带隙很小.在这里，我们研究Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$为$x = 0.07$和0.45使用泵探测ARPES。该系统表现出了戏剧性的响应泵浦激光，我们成功地访问状态$> 0.2$ eV以上的费米能级。首次在Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$中观察到直接的费米弧的实验特征，与表面态的理论计算结果吻合得很好.然而，我们要提醒的是，这些功能的解释敏感地依赖于自由参数的表面状态计算。我们评论的前景，最终证明外尔半金属钼$_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$。
2015-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Heart and diamond Fermi arcs in Pd and Pt oxide topological Dirac semimetals
拓扑狄拉克半金属（DSM）表现出节点，通过该节点能带在三维（3D）动量空间中线性分散，这是石墨烯的3D类似物。第一个实验证实的具有一对狄拉克点（DP）的DSM，即Na $_{3}$、Bi和Cd $_{3}$ As $_{2}$，显示出拓扑表面费米弧态和奇异的磁输运性质，增强了人们对寻找稳定且无毒的DSM材料的兴趣。在这里，基于{ \it ab-initio}能带结构计算，我们预测一个家庭的钯和铂的氧化物作为强大的3D DSM。这些化合物的新的拓扑性质不同于所有其他以前报道的DSM，它们是由化合物中的多个DP呈现的。我们发现，沿立方晶格的三个单位轴上存在三对DP，这是由表面上的费米弧连接。费米弧显示出在改变化学势时从心形到菱形的Lifshitz转变。相应的氧化物已经可以作为高质量的单晶，这是一个很好的先决条件，我们的预测验证的光电发射和磁输运实验。我们的研究结果不仅预测了许多强大的3D DSM候选者，而且还将DSM扩展到过渡金属氧化物，这是一种多功能的材料家族，这为研究DSM和电子相关性之间的相互作用打开了大门，这在以前发现的DSM材料中是不可能的。
2016-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Dirac Semimetals with Higher-order Fermi Arcs in Kagome Lattices Pd$_3$Pb$_2$X$_2$ (X = S, Se)
体边界对应在拓扑状态识别方面取得了巨大的成功。然而，这种优雅的策略并不适用于狄拉克半金属（DSM）。在这里，我们提出了Kagome晶格Pd $_3$ Pb $_2$ X $_2$（X = S，Se）是不含表面费米弧态的独特的I型DSM，它不同于以前熟知的DSM，如Na $_3$ Bi和Cd $_3$ As $_2$ . Pd $_3$ Pb $_2$ X $_2$的特征在于非平凡拓扑不变量Z $_3$，保证了高阶体铰链对应和高阶费米弧的存在，以及铰链上的分数角电荷。I型DSM位于若干拓扑相的相边界处，包括II型DSM和三维弱拓扑绝缘体。相变可以很容易地通过外部应变操纵。我们的结果为研究这些独特的DSM和相关的相变提供了可行的平台。
2022-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
Possible topologically non-trivial superconducting order parameter in type-II Weyl semimetal T_d-MoTe_2
MoTe_2是一种新型的Weyl半金属，具有正交T_d相，在电子袋和空穴袋的边界处产生Weyl费米子。在T_d-MoTe_2中还观察到非饱和磁电阻和超导电性。T_d-MoTe_2的超导电性被认为是拓扑非平凡的，因此理解T_d-MoTe_2的超导电性具有重要意义。本文报道了在高压（p_max = 1.3GPa）下，T_d-MoTe_2中μ子自旋旋转的磁穿透深度随温度变化的实验结果。在压力作用下，超流密度n_s/m^* 显著增加，并与T_c成线性关系。此外，还确定了T_d-MoTe_2的超导序参量是双能隙（s+s）波对称的。我们还排除了时间反演对称性破缺的SC状态与敏感的零场$μ$ SR实验。考虑到\cite{Balicas1}关于无序对T_d-MoTe_2中T_c的强抑制的报道，我们认为在MoTe_2中s^{+-}（拓扑序参量）态比s^{++}（平凡）态更容易实现.如果s^{+-}是SC能隙对称性，则T_d-MoTe_2是我们所知的第一个时间反演不变拓扑（Weyl）超导体。
2017-04-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.supr-con
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
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
Study of single crystalline SrAgSb and SrAuSb semimetals
鉴于新的兴趣，在半金属化合物的电子性质与不同程度的自旋轨道耦合，我们已经生长的SrAgSb和SrAuSb单晶，测量其温度和磁场依赖的电阻率和磁化强度，并进行密度泛函理论（DFT）的能带结构计算。磁化测量结果与抗磁性主机与少量的本地力矩轴承杂质是一致的。虽然剩余电阻率比（RRR）为所有样品的研究是相对较低的，在2.4和3.4之间的范围内，化合物具有非饱和的磁阻（MR），达到$\sim$ 17%和$\sim$ 70%的值分别在4 K和9 T的SrAgSb和SrAuSb。能带结构的计算，使用实验确定的威科夫位置的Sr，Ag/Au和Sb原子，显示，而SrAgSb是一个拓扑平凡，但补偿，半金属，SrAuSb是一个拓扑非平凡，狄拉克半金属。
2020-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Observation of surface Fermi arcs in altermagnetic Weyl semimetal CrSb
本文利用ARPES和第一性原理计算研究室温交变磁体CrSb的电子结构，在动量空间观测到能带自旋劈裂，并在(100)表面发现源自体态拓扑的表面费米弧，证明CrSb兼具室温交变磁性与非平庸外尔拓扑物理。
2024-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
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
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
Experimental discovery of Weyl semimetal TaAs
外尔半金属是一类可以被视为石墨烯破坏时间反转或反转对称的三维类似物的材料。外尔半金属中的电子表现为外尔费米子，它具有许多奇异的性质，如手征反常和晶体动量空间中的磁单极。外尔半金属的表面态在两个相对的表面上显示出一对纠缠的费米弧。然而，外尔半金属的存在尚未得到实验证明。在这里，我们报告的实验实现的Weyl半金属TaAs通过观察费米弧形成的表面状态，使用角分辨光电子能谱。我们的第一性原理计算，匹配非常好的实验结果，进一步证实了TaAs是外尔半金属。
2015-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Topological surface Fermi arcs in the magnetic Weyl semimetal Co$_3$Sn$_2$S$_2$
最近，半金属化合物Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$被预测为磁性WSM，其外尔点仅高于费米能级（$E_F$）60 meV。由于低的电荷载流子密度和大的Berry曲率，Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$同时具有大的反常霍尔电导率（AHC）和大的反常霍尔角（AHA），这为Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$中存在外尔点提供了强有力的证据。本文从理论上研究了Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$及其对应物Co $_3$ Sn $_2$ Se $_2$的表面拓扑结构。通过在弱Sn-S/Se键处裂解样品，可以获得分别以Sn和S/Se原子终止的两个不同表面。所得的费米弧相关状态的范围可以从外尔点的能量到Sn-终止表面中的$E_F$ -0.1 eV。因此，应该有可能在角度分辨光电子能谱（ARPES）测量中观察到费米弧。此外，为了模拟扫描隧道显微镜（STM）测量中的准粒子干涉（QPI），我们还计算了两端的联合态密度（JDOS）。这一工作将有助于全面理解这两种磁性WSM的拓扑性质以及进一步的ARPES和STM测量。
2021-12-23 cond-mat.mtrl-sci
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
Electronic structure of the surface superconducting Weyl semimetal PtBi$_2$
本文通过第一性原理计算和有效四能带模型，研究了层状半金属 PtBi$_2$ 的体态与表面电子结构，揭示了其表面 Fermi arcs 的超导配对机制及本征 Josephson 结特性。
2024-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
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
Electric field manipulation of surface states in topological semimetals
我们研究了在拓扑半金属薄膜上垂直施加电场的后果。特别是，我们认为外尔和狄拉克半金属的配置，使他们的表面费米弧位于相对的边缘的薄膜。我们开发了一个基于微扰理论和单面近似的分析方法，我们比较我们的分析结果与数值计算。电场对色散的影响是双重的：它改变了色散关系并使费米速度重新归一化，这反过来又会对量子输运测量产生直接影响。此外，它还改变了表面态的空间衰减特性，这将影响窄薄膜相对侧的费米弧的连接。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Weyl Semimetal Phase in a Kagome Crystal
外尔半金属是一种晶体固体，它含有相对论性外尔费米子，并且在其电子结构中具有特征性的表面费米弧。具有破缺时间反转对称性的外尔半金属很难明确地识别。在这项工作中，使用角分辨光电子能谱，我们可视化的铁磁晶体Co3Sn2S2的电子结构，并发现其特征的表面费米弧和线性体带分散在Weyl点。这些结果确立了Co3Sn2S2作为磁性Weyl半金属，可以作为实现诸如手征磁效应、异常大的反常霍尔效应和量子反常霍尔效应等现象的平台。
2019-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Type-II Dirac nodal chain semimetal CrB4
针对II型狄拉克节链半金属缺乏实验证实的理想材料平台问题，本研究通过对称性分析和第一性原理计算，预测CrB₄是镜面对称保护的II型狄拉克节链半金属，具有双带模型下的大磁阻效应，为相关实验研究提供理想材料。
2024-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of the Weyl semimetals Co$_2$MnX (X=Si, Ge, Sn)
利用第一性原理电子结构计算，我们发现铁磁Heusler化合物Co $_2$ MnX（X= Si，Ge，Sn）具有非平凡的拓扑特征，属于Weyl半金属范畴.这些材料在费米能级附近表现出两个拓扑有趣的能带交叉。这些带交叉在布里渊区中具有复杂的3D几何形状，并且其特征在于由垂直镜像平面保护的非平凡拓扑结构如霍普夫链路和链状节线。自旋-轨道相互作用将这些节线分裂成几个零维外尔带交叉。与先前已知的拓扑非平凡的赫斯勒材料不同，这些多数自旋带交叉位于少数自旋带的带隙中，可能有助于其实验实现。
2021-11-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
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
Sound of Fermi arcs
利用半无限外尔半金属的格林函数，我们发现在未掺杂的外尔半金属中费米弧的集体电荷激发是线性色散的无带隙等离激元模。这种无间隙来自于对费米弧末端表面态深入外尔半金属内部的适当考虑。具有扩展费米面的{ \it纯二维}电子系统的线性色散（而不是平方根色散）是由费米弧本身引入的强各向异性引起的，由于费米弧本身的各向异性，该系统中的表面粒子-空穴激发的连续谱将与一维电子系统具有很强的相似性。这将费米弧电子液体置于1D和2D电子液体之间。污染与粒子空穴激发的散装引起的费米弧声音的阻尼。
2019-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic breakdown and Klein tunneling in a type-II Weyl semimetal
第二类外尔半金属的能带结构具有成对的电子和空穴口袋，它们在一定的能量范围内共存，并在拓扑保护的锥形点处接触。我们确定的签名，这外尔点的磁量子振荡的态密度，可观察到的热力学性质。在磁场中电子和空穴袋之间的隧穿是实空间中pn结中Klein隧穿的动量空间对应物。这种磁击穿发生在特征场，当费米能级接近外尔点时，该特征场消失。拓扑上不同的、连通的或不连通的II型外尔锥对可以通过量子振荡对磁场方向的定性不同依赖性来区分。
2016-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Greens function of semi-infinite Weyl semimetals
我们将Weyl材料的所有可能的边界条件（BC）分为两类：（i）混合自旋投影但不改变手性属性的BC，以及（ii）混合手性的BC。所有的BC参数化的角度变量，可以被视为自旋或手征之间的混合角。使用格林函数方法，我们表明，这两个BC忠实地再现费米弧。这些参数最终由费米弧的方向确定。我们建立在我们的分类，并表明，在背景磁场的存在下，只有第二种类型的BC产生非平凡的朗道轨道。
2018-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el hep-th
Higher-order Weyl Semimetals
我们研究高阶外尔半金属（HOWSMs）有大量外尔节点连接到表面和铰链费米弧。我们发现了一种新的Weyl节点，我们称之为$2nd$阶Weyl节点，它可以被认为是动量空间中的一个跃迁，其中陈数和高阶拓扑不变量都发生了变化。作为概念的证明，我们使用堆叠的高阶四极绝缘体的模型来识别三种类型的WSM相：$1st$阶、$2nd$阶和混合阶。该模型还可以实现II型和混合倾斜WSM与各种表面和铰链弧。此外，我们表明，在磁通量的存在下的电荷密度的测量可以帮助识别某些类的$2nd$顺序WSM。值得注意的是，我们发现，耦合一个$2nd$阶Weyl相位与传统的$1st$阶一个可以导致一个混合阶拓扑绝缘体具有共存的表面锥和平铰链弧是独立的，而不是相互连接。最后，我们表明，周期性的驱动可以用来作为一种方式产生HOWSM。我们的结果与超材料以及Cd $_3$ As $_2$、KMgBi和金红石结构PtO $_2$的各个相相关，这些相已被预测将实现更高阶的狄拉克半金属。
2020-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of the Type-II Weyl Semimetal Phase in MoTe2
拓扑外尔半金属（TWS）是量子物质的一种新态，近年来引起了人们极大的研究兴趣. TWS具有独特的外尔费米子和表面的费米弧，为实现许多奇异的物理现象提供了一个难得的平台。TWS可以分为I型和II型，I型尊重洛伦兹对称性，II型不尊重洛伦兹对称性。在这里，我们直接可视化的电子结构的MoTe2，最近提出的II型TWS。使用角分辨光电子能谱（ARPES），我们解开了独特的表面费米弧，与我们的从头计算很好的协议。从自旋分辨的ARPES测量，我们证明了表面费米弧的非简并自旋织构，从而证明了它们的非平凡拓扑性质。我们的工作不仅导致在这个家庭的化合物中发现的不寻常的属性的新的理解，但也允许进一步探索的异国情调的属性和实际应用的类型II的TWS，以及超导性（MoTe 2被发现是超导最近）和它们的拓扑顺序之间的相互作用。
2016-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological charge and bulk-surface correspondence for quad-helicoid surface states in topological semimetals with two glide-time-reversal symmetries
本文通过定义新的拓扑电荷和建立体-面对应关系，揭示了在具有两个GT对称性的系统中，QHSSs的拓扑保护机制及其存在条件。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Landau quantization in coupled Weyl points: a case study of semimetal NbP
外尔半金属（WSM）是一种新发现的具有拓扑保护态的物质量子相，其特征在于两个相互分离的外尔点在各个方向上具有线性色散。在这里，通过结合理论分析和磁红外光谱的一个典型的外尔半金属，磷化铌，我们证明外尔点之间的耦合可以显着修改的WSM的电子结构，并提供一个新的扭曲的保护状态。这些研究结果表明，耦合Weyl点应被视为现实的WSM分析的基础。
2018-11-08 cond-mat.mtrl-sci
