Classification of accidental band crossings and emergent semimetals in two-dimensional noncentrosymmetric systems
我们分类所有可能的间隙关闭程序，可以实现在二维时间反演不变的非中心对称系统。对于详尽的分类，我们研究的空间群对称性的所有49层组缺乏反转考虑到自旋轨道耦合。虽然两个绝缘体之间的直接过渡一般预测发生时，带交叉发生在一般点的布里渊区，我们发现，各种稳定的半金属相的点或线节点也可以出现由于带交叉在存在额外的晶体对称性。通过我们的理论研究，我们提供了，第一次，完整的列表中创建的二维非中心对称系统的时间反演不变性的带反转的节点半金属。根据晶体的对称性，从绝缘体到节点半金属的转变可以分为三类。首先，在围绕z轴（垂直于系统）具有两倍旋转的系统中，在一般点处的带反转生成具有点节点的二维Weyl半金属。其次，当带交叉发生在二维平面内的旋转（法向）轴二重旋转（镜像）对称下的线不变量上时，也可以得到具有点节点的Weyl半金属.最后，当系统关于包含整个系统的平面具有镜像对称时，可以创建具有节线的半金属。应用我们的理论框架，我们确定了各种二维材料作为候选系统，其中稳定的节点半金属相可以通过掺杂，施加电场，或应变工程等诱导。
2017-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral anomaly in noncentrosymmetric systems induced by spin-orbit coupling
在具有Weyl点对的凝聚态系统中，手征反常现象可能得以实现。在这里，我们表明，手征异常可以实现在不同的非中心对称系统，即使没有Weyl点对时，自旋轨道耦合诱导非零Berry曲率通量通过费米面。这促使凝聚态物质的手征异常被解释为费米面性质，而不是外尔点性质。自旋-轨道耦合诱导的反常再现了手征反常的电荷输运性质，如负纵向磁电阻和Weyl半金属中的平面霍尔效应。由于它是自旋-轨道耦合的起源，它也影响自旋输运，并引起异常诱导的纵向自旋电流和磁自旋霍尔效应，这是在传统的Weyl半金属中不存在的。
2022-05-24 cond-mat.mes-hall
Picoscale Magnetoelasticity Governs Heterogeneous Magnetic Domains in a Noncentrosymmetric Ferromagnetic Weyl Semimetal
磁性外尔半金属在异质应变相或在磁畴壁处具有电磁场。拓扑和磁性的可调谐性和控制对于揭示这些现象至关重要，这些现象尚未得到很好的理解或完全实现。在这里，我们使用扫描SQUID显微镜图像自发磁化和CeAlSi，非中心对称铁磁外尔半金属候选人的磁化率。我们观察到大的亚稳畴旁边稳定的铁磁畴。亚稳域最有可能体现一种类型的挫折或玻璃磁相，激发，可能是一个新兴的和异国情调的性质。我们发现的证据表明，这两种类型的域的异质性所产生的磁弹性或磁致伸缩效应。我们展示了这些域如何形成，它们如何相互作用，以及它们如何可以被操纵或稳定的皮米水平上的估计晶格应变。CeAlSi是关联拓扑系统中应变电子学的前沿材料。
2020-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Large circular photogalvanic effect in the noncentrosymmetric magnetic Weyl semimetal CeAlSi
本研究利用第一性原理计算发现非中心对称磁性外尔半金属CeAlSi在近红外区具有巨大的圆光电流效应，并证实沿c轴施加5%单轴应变可使注入电流显著提升64%，为新型光电流应用提供了新机遇。
2025-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deterministic Switching of Perpendicular Ferromagnets by Higher harmonics of Spin-orbit Torque in Noncentrosymmetric Weyl Semimetals
University of Alabama at Birmingham（阿拉巴马大学伯明翰分校）
本文通过自旋轨道扭矩的高次角谐波，在保持面内镜像对称的系统中实现了垂直铁磁体的无场确定性翻转，并在非中心对称外尔铁磁体PrAlGe中通过第一性原理计算验证了该机制。
2026-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous DC Hall response in noncentrosymmetric tilted Weyl semimetals
外尔节点成对出现，手性相反。对于破缺的时间反演对称性（TR），它们在动量空间中被$\bf{Q}$取代，并且在电荷中性处，异常DC霍尔电导率$σ_{xy}$与$\bf{Q}$成比例。对于有限掺杂，存在对$σ_{xy}$的附加修正，其取决于化学势以及狄拉克锥的倾斜（$C$）和它们的相对取向。如果反转对称性（I）也被破坏，则外尔节点的能量移动量为$Q_{0}$。这引入了$σ_{xy}$的进一步变化，我们为I型（$C<1$）和II型（$C>1$，过度倾斜）Weyl的这些修改提供了简单的分析公式。对于类型I，当Weyl节点具有相等的幅度但方向相反的倾斜时，对$σ_{xy}$的校正与化学势$μ$成比例，并且完全独立于能量位移$Q_{0}$。相反，当倾斜平行时，校正在$Q_{0}$中是线性的，并且$μ$丢失。对于第二类修正，包括$μ$和$Q_{0}$，是非线性的，也包括动量截断。我们讨论了有限$Q_{0}$的能斯特系数和热霍尔效应的隐含变化。
2018-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Spin-valley locking, bulk quantum Hall effect and chiral surface state in a noncentrosymmetric Dirac semimetal BaMnSb$_2$
MoS $_2$和其他VI族二硫属化合物单分子膜的能带结构中的自旋谷锁定引起了极大的兴趣，因为它提供了谷电子和光电应用的潜力。这种奇异的电子态在体材料中很少见到。在这里，我们报告自旋谷锁定在体狄拉克半金属BaMnSb $_2$。我们发现在这种材料中，价带和导带的谷和自旋是内在耦合的。这是通过使用第一原理计算，紧束缚和有效模型分析，角度分辨光电子能谱和量子输运测量的综合研究揭示的。此外，该材料还表现出堆叠的量子霍尔效应。从量子化霍尔电阻率的平台高度提取的自旋谷简并度接近2。这一结果与观测到的朗道能级自旋劈裂一起，进一步证实了自旋谷锁定图象。在极端量子极限下，我们还观察到了一种二维的手性金属，它代表了一种新的拓扑量子液体。这些发现建立BaMnSb $_2$作为一个罕见的平台，探索耦合自旋和谷物理在散装单晶和访问3D相互作用的拓扑状态。
2020-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable double-Weyl Fermion semimetal state in the SrSi$_2$ materials class
基于混合交换关联泛函，讨论了非中心对称SrSi $_2$材料类的第一性原理拓扑电子结构.绘制了SrSi $_2$的拓扑相图，并着重讨论了半金属有序度与晶格常数的关系。在Sr $_{1-x}$ Ca $_{x}$ Si $_2$和Sr $_{1-x}$ Ba $_{x}$ Si $_2$合金中发现了一个可调谐的双Weyl费米子态。Ca掺杂的SrSi $_2$中示出产生一个双Weyl半金属与一个大的费米弧长度，而Ba掺杂导致从拓扑半金属的带隙绝缘体状态的过渡。我们的研究表明，SrSi $_2$材料家族可以提供一个有趣的平台，访问独特的Weyl半金属的拓扑性质。
2018-07-15 cond-mat.mes-hall
Tomonaga-Luttinger liquid and localization in Weyl semimetals
我们研究了非中心对称和时间反演的Weyl半金属系统在强磁场下的库仑相互作用。三维体系统被简化为许多相互作用的准一维线。每一个强相关的线可以在Tomonaga-Luttinger液体形式主义中接近。包括杂质散射，我们检查了局部化效应和电阻率的温度依赖性。讨论了实际材料中大量外尔点的影响。
2016-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Josephson response of a conventional and a noncentrosymmetric superconductor coupled via a double quantum dot
我们考虑了通过约瑟夫森结的输运，该结由一个常规的s波超导体通过一个双量子点耦合到一个非中心对称的超导体，具有两个，单重态和三重态配对。我们计算了Andreev束缚态能量和相应的Josephson电流。我们证明了电流-相位关系是非中心对称超导体中单重态-三重态比的灵敏探针。特别地，在存在不均匀磁场的情况下，系统表现出$φ$结行为。
2015-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Detection of relativistic fermions in Weyl semimetal TaAs by magnetostriction measurements
到目前为止，在拓扑半金属中狄拉克或外尔费米子的检测仍然是难以捉摸的，因为在这些材料中也存在常规的载流子。在这里，测量场诱导的长度变化的原型外尔半金属钽砷在低温下，我们发现，其$c$轴磁致伸缩量相对较大的值，而$a$轴磁致伸缩表现出强烈的变化与改变所施加的磁场的方向。研究发现，在超量子极限以上的磁场中，TaAs的磁致伸缩包含一个线性场项，正如我们所展示的，这是材料中Weyl费米子的一个标志。开发的非中心对称的拓扑半金属的磁致伸缩的理论，并将其应用到钽砷，我们还发现了几个参数之间的相互作用的相对论费米子和弹性自由度在这个半金属的特征。我们的研究表明，如何利用量子力学来揭示候选拓扑半金属中的外尔费米子。
2022-06-20 cond-mat.mes-hall
Photocurrents in Weyl semimetals
在理想的二维狄拉克谱中，光电流的产生是完全禁止的。与此形成鲜明对比的是，我们表明，三维外尔半金属可以一般支持显着的光电流世代由于反演对称性破缺和有限倾斜的外尔光谱的组合。详细探讨了对称性、手征关系以及对系统和光源的各种依赖性。我们的研究结果表明，非中心对称的外尔材料可以有利地应用于室温检测的中红外和远红外辐射。
2017-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inhomogeneous Weyl and Dirac semimetals: Transport in axial magnetic fields and Fermi arc surface states from pseudo Landau levels
拓扑狄拉克和外尔半金属有一个能谱，其中外尔节点以相反的手征对出现。当节点在动量空间中分离时，确保拓扑稳定性，并且遵循独特的光谱和传输特性。在这项工作中，我们研究了空间依赖的Weyl节点分离，我们解释为一个新兴的背景轴向矢量势，对电磁响应和能谱的Weyl和Dirac半金属的效果。这种情况可能出现在固态下，无论是从不均匀的应变或非均匀磁化，也可以在冷原子系统工程。使用半经典的方法，我们表明，由此产生的轴向磁场$\mathbf{B}_{5}$是可观察到的，通过增强的导电性作为$σ\sim \mathbf{B}_{5} ^{2}$由于潜在的手征伪磁效应。然后，我们使用两个晶格模型来分析$\mathbf{B}_5$对拓扑半金属光谱性质的影响。我们描述了$\mathbf{B}_5$不同空间分布下涌现的赝朗道能级结构，揭示了（i）外尔半金属著名的表面态，费米弧，可以被重新解释为$n=0$伪朗道能级产生的$\mathbf{B}_5$局限于表面（ii）作为位置-动量锁定的结果散装$\mathbf{B}_5$创建伪朗道能级在相对表面的费米弧之间的实空间中插值，以及（iii）存在与$\mathbf{B}_{5}$成比例的平衡束缚电流，其在样品上平均为零，这是磁性材料中束缚电流的类似物。最后，我们讨论我们的研究结果可以通过实验来探测。
2016-12-12 cond-mat.mes-hall
Bulk-boundary quantum oscillations in inhomogeneous Weyl semimetals
外磁场中的外尔费米子表现出手征反常，即手征费米子的不守恒。在外尔半金属中，空间不均匀的外尔节点分离通过产生具有相反手征的节点的相反符号的本征伪磁场而引起类似的效应。在目前的工作中，我们研究的相互作用的外部和内部的领域。特别是，我们专注于量子振荡由于散装边界轨迹。当由外场引起时，这种振荡是一种经过验证的检测外尔半金属的实验技术。我们表明，内禀场留下这样的振荡的特点，通过减少周期的振荡在一个分析可追溯的方式。因此，振荡可以用来测试本征场的影响，并提取其强度。
2018-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gyrotropic Hall effect in Berry-curved materials
我们研究的交流霍尔响应引起的直流传输电流在二维和三维金属与gyrotropic点群-gyrotropic霍尔效应-并考虑在非中心对称金属的电流诱导的光学活性的现象作为我们的理论的物理应用。虽然这种效应预计将存在于任何非中心对称金属的单晶中，但我们预计它在对映体Weyl半金属中最强。利用半经典动力学方程的方法，我们提出了几种机制的回旋霍尔效应。其中，内在机制是由Berry曲率偶极子，而外在的杂质引起的过程有关的斜散射和侧跳现象。一般来说，本征和非本征贡献可以具有相似的量级。我们讨论的回旋霍尔效应的所有频率的实际利益，从直流传输限制，光学频率。我们表明，对于相关的频带分裂相比，小的频率，在三维材料中的回旋霍尔张量的轨迹是成比例的拓扑，量化的Berry电荷，因此是强大的回旋Weyl系统。这意味着强旋向性外尔半金属的多晶将表现出强电流诱导的光学活性，而多晶普通金属的响应消失。因此，电流诱导旋光性可以被认为是一个有价值的工具，在识别材料的拓扑性质。
2018-12-17 cond-mat.mes-hall
The Berry curvature dipole in Weyl semimetal materials: an ab initio study
非中心对称金属在由动量空间中的Berry曲率偶极子引起的非线性光学响应中表现出$dc$光电流。外尔半金属（WSM）预计是观察这些非线性效应的优秀候选者，因为它们携带集中在小区域的大Berry曲率，即，靠近外尔点我们已经实现了半经典的Berry曲率偶极子形式主义到一个$ab~initio$计划，并研究了二阶非线性响应的两组代表性的材料：TaAs家族的第一型WSM和MoTe $_2$家族的第二型WSM。这两种类型的WSM表现出Berry曲率偶极子，其中II型Weyl点通常优于I型，因为强烈的倾斜。在几种材料中相应的非线性极化率预示着在$dc$场极限中的非线性霍尔效应，该场极限在实验可检测的范围内。
2017-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Landau levels, Bardeen polynomials and Fermi arcs in Weyl semimetals: the who's who of the chiral anomaly
实现外尔费米子的凝聚态系统表现出惊人的现象，来自其拓扑保护的表面状态，以及由电磁场诱导的手征异常。最近，不均匀的应变或磁化被预测为导致手征电场$\mathbf{E}_5$和磁场$\mathbf{B}_5$，其用附加项修改和丰富手征异常。在这项工作中，我们开发了一种基于晶格的方法来描述手性异常，其中涉及朗道和伪朗道能级，并平等对待所有异常项，同时自然地将费米弧。我们通过物理解释费米弧在协变（费米能级）对异常的贡献中所起的很大程度上被忽视的作用，并重新审视协变和一致（完整带）对异常中的$\mathbf{E}_5\cdot\mathbf{B}_5$项的贡献之间的$1/3$差异因素，来验证其潜力。我们的框架提供了一个多功能的工具，在现实的晶格模型中的异常分析，以及一个简单的物理直观的来源，了解应变和磁化的非均匀外尔半金属。
2019-04-01 cond-mat.mes-hall
Weyl-mediated Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida interaction revisited: imaginary-time formalism and finite temperature effects
本研究利用无散度虚时形式重新计算Weyl半金属中RKKY相互作用，解决零温距离函数分歧，发现有限温度下短距离DM相互作用热增强，为稳定稀土磁性Weyl半金属螺旋序提供机制。
2025-09-08 cond-mat.mes-hall
An Anomalous Circular Photogalvanic Effect in the Weyl Semimetal TaAs
外尔半金属（WSM）由于其体态和表面态携带的自旋电流具有自旋动量锁定效应，有望成为理想的自旋电子材料。由于非中心对称WSM的反转对称性破缺和线性能量色散，预测了非中心对称WSM的光电流产生。在我们最近的测量中，圆形光电流效应（CPGE）已被证明在WSM的TaAs。CPGE电压与入射光的螺旋度成正比，当辐射螺旋度由左旋变为右旋时，CPGE电压的方向发生反转，因此随着偏振态的改变，CPGE电压出现周期性振荡。本文将CPGE归因于Weyl锥的非对称光激发，根据光学自旋选择规则，这可能导致光激发载流子在动量空间中的非对称分布。
2017-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Black hole mirages: electron lensing and Berry curvature effects in inhomogeneously tilted Weyl semimetals
本文研究非均匀倾斜外尔半金属中电子输运，发现倾斜轮廓可精确引导电子流，其半经典运动方程类比引力，为设计电子透镜提供工具，但仅对远离模拟黑洞的轨迹有效，并涉及Berry曲率效应。
2023-02-20 cond-mat.mes-hall gr-qc quant-ph
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 $材料类，特别是SrHgSn和CaHgSn，作为候选人实现Dirac-Weyl半金属。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced Ettingshausen effect in spin-orbit coupled noncentrosymmetric metals
研究 SOC-NCM 中应变、手征反常与热磁输运的耦合，基于紧束缚模型和 Boltzmann 理论揭示应变诱导的常规及 Berry 曲率反常 Ettingshausen 效应。
2025-08-29 cond-mat.mes-hall
Imaginary part of Hall conductivity in tilted doped Weyl semimetal with both broken time reversal and inversion symmetry
我们考虑一个Weyl半金属（WSM）有限的掺杂和倾斜内的连续模型的时间反演和反演对称性都破缺的哈密顿量。我们计算的吸收部分的异常交流霍尔电导率作为光子能量（$Ω$）的函数的I型和II型外尔半金属。对于一个给定的外尔节点，改变其手征或倾斜的符号改变其对吸收霍尔电导率的贡献的符号，而幅度没有变化。对于一个非中心对称系统，我们发现，有范围的光子能量，只有积极的或只有消极的手征性节点有助于虚（吸收）霍尔电导率的一部分。还存在其他光子能量，其中两种手性都有贡献，并且可以存在其他$Ω$范围，其中在I型中没有与AC霍尔电导率相关联的吸收，并且在其他区域中，对于II型，它反而是恒定的。我们对圆偏振光吸收的影响进行了评论。
2018-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Transport and magnetotransport in 3D Weyl Semimetals
我们从理论上研究了三维Weyl半金属的输运和磁输运性质。使用RPA-玻尔兹曼传输散射理论的电子散射随机分布的带电杂质，连同有效介质理论平均在所得的空间不均匀的载流子密度，我们顺利地连接我们的结果的最小电导率附近的外尔点与已知的结果在高载流子密度的电导率。在非量子化磁场的存在下，我们预测，对于高和低载流子密度，外尔半金属显示从二次磁阻（MR）在低磁场到线性MR在高磁场的过渡，和MR的大小> 10的现实参数。我们的研究结果是在定量协议与最近意想不到的实验观察混合硫族化合物TlBiSSe。
2015-11-16 cond-mat.mes-hall
Comprehensive scan for nonmagnetic Weyl semimetals with nonlinear optical response
随着拓扑能带理论的发展，近年来通过第一性原理计算，建立了关于时间反转和晶对称性保护的非线性拓扑材料的综合数据库。然而，由于Weyl点的低对称性要求，基于Weyl的拓扑指示器不能应用于Weyl半金属（WSM）。然而，在已知的数据库中，在任意位置具有Weyl点的WSM仍然不存在。本文基于无机晶体结构数据库（ICSD）中非中心对称晶体结构的全部实验数据，提出了一种有效的Weyl点自动搜索算法，并建立了一个Weyl点位于费米能级附近的非中心对称晶体结构数据库。在300 meV能量范围内，共发现46种Weyl半金属在费米能级附近具有接近清洁的费米面和Weyl点，其中9种为手性结构，可能存在量子化的圆形光电流效应。此外，还研究了该器件的非线性光学响应，并对巨位移电流进行了探索。除了磁性拓扑材料，我们强大的工具也可以用于磁性拓扑材料的发现。
2020-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence of Higher Order Topology in Multilayer WTe$_2$ from Josephson Coupling through Anisotropic Hinge States
非中心对称的Td-WTe $_2$，以前被称为II型Weyl半金属，预计具有更高阶的拓扑相与拓扑保护，螺旋一维（1D）铰链状态时，他们几乎没有分离的Weyl点被湮灭。然而，这些铰链状态的检测是困难的存在下的半金属行为的散装。本文通过分析超导磁场对Nb-WTe $_2$ -Nb邻近约瑟夫森结中铰链态的干扰，在空间上分辨出了铰链态。沿着WTe $_2$晶体的a轴的约瑟夫森电流，而不是沿着b轴，在结的边缘处显示出急剧的增强;增强的约瑟夫森电流的量与单个1D导电沟道的上限相当。我们的实验观测提供了WTe $_2$中的高阶拓扑相及其相应的各向异性拓扑铰链态的证据，与理论计算符合得很好.我们的工作为超导异质结构中拓扑半金属的铰链输运研究铺平了道路，包括它们的拓扑超导性。
2019-09-06 cond-mat.mes-hall
Topological responses from chiral anomaly in multi-Weyl semimetals
多Weyl半金属是一种具有多个外电荷的离散Weyl节点的拓扑相，在电场和磁场的作用下，会出现轴向电流不守恒的手征反常现象.系统地研究了电磁场和轴向电磁场共同作用下多Weyl半金属中与手征反常有关的电子输运性质。研究发现，非均匀应变引起的反常霍尔电导率与轴向矢势成线性关系。轴向电场导致轴向霍尔电流，该电流与动量空间中Weyl节点的距离成比例。即使在没有外部电磁场的情况下，这种轴向电流也可以通过精细地设计轴向电磁场来产生外尔费米子的手征积累。因此，这项工作提供了一个在Weyl半金属的手性积累的产生机制，并可能在谷电子学的新兴领域的Weyl半金属的应用提供了新的思路。
2017-07-25 cond-mat.mes-hall
High-pressure control of optical nonlinearity in the polar Weyl semimetal TaAs
近年来，Weyl半金属中的过渡金属铌酸盐家族表现出了非常强的二阶光学非线性，这在理论上归因于它们的极性结构引起的高度非对称的偏振分布。我们实验测试这一假设，通过测量光学二次谐波产生（SHG）跨压力调谐的极性到非极性结构相变的钽砷。尽管高压结构保持非中心对称，但与环境压力值相比，20 GPa下的SHG产额减少了60%以上。通过研究不同组的SHG磁化率张量元素的压力依赖性，我们发现，产量主要是由一个单一的元素，管理沿极轴的响应控制。我们的研究结果证实了极轴和巨型光学非线性外尔半金属之间的连接，并表明压力作为一种手段来调整这种效果$in$ $situ$。
2022-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.optics
Spin motive force by the momentum-space Berry phase in magnetic Weyl semimetals
本文揭示磁性Weyl半金属中磁进动通过动量空间Berry相产生无磁化梯度的自旋动电力，展示拓扑电子态与磁动力学的非平凡耦合。
2022-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High-order harmonic generations in tilted Weyl semimetals
本文研究了在两种类型的Weyl锥的比较下的高次谐波产生。由于双曲面的电子口袋结构，在一个单一的II型外尔点，特别是在频率为零，观察到强的非中心对称代高阶。这种显著的直流信号被证明是由谱分解后的带内跃迁引起的。在弱脉冲电场作用下，非倾斜外尔锥的线性光学响应符合Kubo理论。通过更多的数值模拟，我们发现非零的化学势可以增强偶阶代数，从微倾斜系统到过倾斜系统。考虑到动力学对称性，I型和II型外尔锥在圆偏振光下也表现出不同的选择响应。最后，使用一个更现实的模型包含两对外尔点，我们证明了配对的外尔点相反的手征可以抑制整体偶数阶代。
2022-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Chiral anomaly-induced nonlinear Hall effect in spin-orbit coupled noncentrosymmetric metals
Indian Institute of Technology Mandi（印度技术学院曼迪分校）；Maharani Lal Kunwari College（玛哈拉妮·拉尔·昆瓦里学院）
本研究探讨了自旋轨道耦合非中心对称金属中手性异常诱导的非线性霍尔效应，揭示了其与磁场和杂质散射的关系。
2026-01-06 cond-mat.mes-hall 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
A new noncollinear ferromagnetic Weyl semimetal with anisotropic anomalous Hall effect
凝聚态物理学的一个发展前沿是在铁磁外尔半金属（FM-WSMs）中出现的新的电磁响应，如拓扑和反常霍尔效应（AHE）。FM-WSM的候选者仅限于保持反演对称性并通过破坏时间反演对称性产生Weyl交叉的材料。这些材料有三个共同的特点：中心对称晶格，共线FM排序，以及当磁场平行于磁易轴时观察到的大AHE。在这里，我们提出CeAlSi作为一种新型的FM-WSM，其中Weyl节点通过破坏反转对称性来稳定，但它们的位置通过破坏时间反演对称性来调整。与其他FM-WSMs不同，CeAlSi具有非中心对称晶格，非共线FM排序，以及在易轴和难轴之间各向异性的新型AHE。它还表现出大FM域，这是有前途的设备应用程序和Weyl节点和FM域壁之间的相互作用。
2021-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Longitudinal magnetoconductance and the planar Hall conductance in inhomogeneous Weyl semimetals
本研究探讨非均匀外尔半金属中应变诱导的手性规范场与外部磁场对纵向磁导和平面霍尔电导的影响，揭示强/弱符号反转现象及相图特征，并提出可实验探测的独特效应。
2022-09-12 cond-mat.mes-hall hep-th
On Anderson Localization and Chiral Anomaly in Disordered Time-Reversal Invariant Weyl Semimetals: Nonperturbative and Berry Phase Effects
Weyl半金属是一个三维电子系统，在带非平凡Berry电荷的无带隙点附近具有相对论性线性能量色散，它具有许多独特的响应和输运性质，其中一个关键问题是这些性质是否对无序具有鲁棒性以及是否发生安德森局域化。非微扰拓扑效应（涡环）激发和Berry相位在无序时间-研究了反转不变的3d Weyl半金属，证明了在将无序平均扩散子描述为任意净拓扑项及其离域化的非线性西格玛模型中，手征对称性得以恢复结果在足够短的长度尺度上不起作用。安德森局域化发生在足够强的无序，我们预测，手征性和相关现象消失在这样的转变。我们揭示了一种源于Berry相位的机制，这种机制阻碍了这种局域化效应，我们发现由于涡旋环的Berry相位阻碍了安德森局域化，涡旋环之间和散射路径之间发生了相消干涉，我们强调了Berry相位的适用性。我们的理论的候选外尔材料，我们指出，我们的理论与最近的实验发现的不存在手性异常的非中心对称外尔半金属的一致性。
2018-04-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tilt induced vortical response and mixed anomaly in inhomogeneous Weyl matter
我们提出了在存在空间不均匀性（即外尔锥的空间变化倾斜）的情况下外尔半金属中的非耗散输运效应和涡旋响应。我们表明，当光谱是各向异性和倾斜，由于空间晶格的变化，一个是面临广义量子异常，由于有效场来自倾斜结构。特别是，我们证明了位置相关的倾斜参数诱导局部涡，从而产生手征涡效应，即使在没有旋转或磁场。因此，它耦合到电场，从而有助于异常霍尔效应。
2023-02-27 cond-mat.mes-hall
Revisiting magnetotransport in Weyl semimetals
该研究重新探究外尔半金属中手征反常诱导的纵向磁电导问题，纠正了仅节点内散射可产生正纵向磁电导的观点，指出需节点间散射才会出现正效应，还发现非均匀体系中应变轴磁场会导致负纵向磁电导和负平面霍尔电导。
2022-01-24 cond-mat.mes-hall
Linear and nonlinear optical responses in the chiral multifold semimetal RhSi
手征拓扑半金属是打破反转和镜像对称的材料。它们有许多有趣的现象，如量子化的圆形光电流效应（CPGE）和手征磁效应。在这项工作中，我们报告了一个全面的理论和实验分析的手性拓扑半金属RhSi，这是已知的主机多重费米子的线性和非线性光学响应。我们表明，显示两个不同的准线性制度以上和以下0.4 eV的光学电导率的特征，可以链接到不同种类的多重费米子的激发。的CPGE，它显示在0.4 eV的符号变化和一个大的非量子化的响应峰值约160 $μ\textrm{A V}^{-2}$在0.7 eV的特征，解释假设的化学势穿过一个平坦的空穴带在布里渊区中心。我们的理论预测，为了观察RhSi中的量子化CPGE，有必要增加化学势以及准粒子寿命。更广泛地说，我们的方法，特别是宽带太赫兹发射光谱的发展，可以广泛应用于研究光电流效应在非中心对称材料和拓扑绝缘体在非接触的方式，并加速基于拓扑半金属的高效红外探测器的技术发展。
2020-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Pseudo field effects in type II Weyl semimetals: new probes for over tilted cones
研究了赝磁场对具有过倾斜外尔锥或II型外尔锥的外尔半金属的影响。我们比较的现象学的伪朗道水平在II型外尔半金属的已知情况下，I型锥。我们预测，由于性质的手征朗道能级所产生的磁场，一个伪磁场，或它们的组合，光学电导率可以用来检测第二类相位和推断的倾斜方向。最后，我们讨论了如何工程均匀和不均匀的II型半金属通过已知的分层结构的推广，以创建受控的伪磁场和过度倾斜的锥体。
2020-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnon quantum anomalies in Weyl ferromagnets
在平行电场$\mathbf E$和磁场$\mathbf B$作用下，外尔半金属表现出奇异的输运性质，即由于电子在手性相反的外尔锥之间的抽运而产生的手性反常现象.当一个或两个电磁（EM）场被应变诱导手征伪电磁（伪EM）场取代时，会出现其他类型的量子异常。在本文中，我们将证明这种量子异常可以在一个完全不同的系统中再现-外尔铁磁体，其磁振子结构显着编码外尔物理。通过分析和数值计算，我们将证明磁振子带可以被非均匀电场$\mathbf E$或由扭转应变引起的手征赝电场$\mathbf e$朗道量子化，并且磁振子可以被非均匀磁场$\mathbf B$或由动态单轴应变引起的手征赝磁场$\mathbf b$沿带泵浦.我们列出了外尔铁磁体中的磁振子量子反常和与之相关的反常自旋和热流，并表明它们与外尔半金属对应物是不同的。
2019-03-08 cond-mat.mes-hall
Effective magnetic field induced by inhomogeneous Fermi velocity in strained honeycomb structures
除了已知的赝磁场之外，非均匀应变独立地在石墨烯中诱导位置依赖的费米速度（PDFV）。在这里，我们证明，由于PDFV的存在下，狄拉克费米子的非均匀（应变）蜂窝晶格可能会实验一种磁效应，这是线性正比于准粒子的动量。因此，准粒子具有次线性色散关系。此外，我们分析的一般后果的PDFV的克莱因隧穿的电子通过赝磁势垒。特别是，我们报告了一个异常（克莱因）隧道的电子通过速度障碍与磁性功能。我们关于PDFV对（二维）应变蜂窝晶格中Dirac费米子的影响的研究结果可以推广到（三维）Dirac和Weyl半金属和/或其类似的人工系统。
2020-08-06 cond-mat.mes-hall
Pseudo-electromagnetic fields in topological semimetals
狄拉克和外尔半金属，电子表现为相对论费米子的材料，对位置和时间相关的扰动（如应变）做出反应，就像施加了电磁场一样。由于它们在对称性和唯象性上与外部电磁场不同，它们被称为伪电磁场，并且能够简单而统一地描述各种涉及拓扑半金属的非均匀系统。我们回顾了不同的物理方法来创建有效的赝场，其可观察到的后果，以及它们的相似之处和不同之处相比，电磁场。在这些不同之处是它们对量子反常的影响，量子理论中缺乏经典对称性，我们从量子场论和半经典的观点重新审视。我们的结论与预测可观察到的签名的伪字段和新生的实验状态。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-to-charge conversion in orthorhombic RhSi topological semimetal crystalline thin films
本研究通过逆自旋霍尔效应测量，在正交RhSi薄膜中实现了高效自旋-电荷转换，最大自旋霍尔电导率为126，界面自旋透明度达88%，为拓扑自旋电子学应用提供了新平台。
2025-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear anomalous Hall effect in three-dimensional chiral fermions
本文构建了三维手性准粒子中手性反常诱导非线性反常霍尔效应的完整理论，揭示外尔半金属中电导随倾斜和节点间散射发生强符号反转，并发现SOC非中心对称金属中轨道磁矩可驱动磁场二次方依赖的负CNLAH电导。
2024-09-04 cond-mat.mes-hall
Surface spectroscopy and surface-bulk hybridization of Weyl semimetals
该研究针对外尔半金属表面-体态杂化光谱研究不足的问题，提出表面可精确求解的统一理论形式，揭示了共振拓扑态光谱的普适信息及合并边界处的奇异响应，为拓扑半金属相关研究提供理论指导。
2024-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic optics and gravitational lensing of tilted Weyl fermions
该研究利用空间倾斜的 Weyl 半金属连接各向异性光学与弯曲时空类比，通过波包演化和 Fermat 原理解释电子轨迹，并模拟合成黑洞的引力透镜。
2022-10-28 cond-mat.mes-hall
Curved spacetime theory of inhomogeneous Weyl materials
我们展示了如何描述具有空间变化的时间反转（TR）或反转（I）对称性破缺的Weyl半金属的普遍低能性质的手征费米子经历弯曲\emph{spacetime}几何和合成规范场。利用Clifford表示和Schriffon-Wolff变换，我们给出了一个具有丰富几何和规范结构的有效曲空间Weyl理论的系统推导。为了说明形式主义的效用，我们给出了一个具体的处方，如何制造非平凡的弯曲时空和事件视界的拓扑绝缘体与磁纹理。我们的理论还可以解释应变诱导效应，为研究和设计非均匀外尔材料提供了一个强大的统一框架。
2019-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Nonreciprocal optics and magnetotransport in Weyl metals as signatures of band topology
本文研究了静磁场作用下非中心对称时反不变量外尔金属的空间色散效应。特别是，我们研究的电流是线性的，在两个空间的衍生物的施加电场，和静态磁场，这是负责的现象的旋向双折射。我们指出，手征反常和手征磁效应对金属中的这类现象作出了主要贡献。我们将所得结果应用到电磁波通过Weyl半金属薄板的传输问题，并表明传输系数包含一个分量，是奇数在所施加的静态磁场。因此，它可以很容易地从传统的欧姆磁输运效应，这是在所施加的磁场的平方区分。在0.1特斯拉的磁场作用下，外尔材料的这种效应的相对大小可以达到百分之几，而在没有贝里磁单极的金属中，这种效应要小几个数量级。我们的结论是，非互易光学和磁输运效应可以是一个强大的探针带拓扑结构的金属。
2021-12-29 cond-mat.mes-hall
Surface and bulk superconductivity at ambient pressure in the Weyl semimetal TaP
在外尔半金属和其他拓扑相中寻找超导特征的动机在于它们有可能承载奇异现象，如非零动量配对或马约拉纳费米子，这是最终实现可扩展量子计算机的可行候选者。然而，到目前为止，所有已知的关于外尔半金属超导性的报道都是通过与尖锐尖端的表面接触、聚焦离子束表面处理或高压的应用而产生的。在这里，我们证明了观察超导单晶，甚至生长的晶体，外尔半金属磷化钽（TaP），在环境压力下。超导转变温度，$Tc$，在1.7和5.3 K之间变化，观察到在不同的样品，生长和显微镜样品处理与聚焦离子束（FIB）蚀刻。我们的数据表明，超导性存在于生长的晶体是不均匀的，但存在于体。对于用FIB制造的样品，我们观察到，除了体超导性，第二个超导状态，驻留在样品表面上。通过测量作为温度和角度的函数的特征场，我们能够确认两个不同的超导相的维数。
2018-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Stripe Helical Magnetism and Two Regimes of Anomalous Hall Effect in NdAlGe
我们报道了反转和时间反演对称性破缺Weyl半金属NdAlGe的磁性和电子输运性质。这种材料类似于NdAlSi，其螺旋磁性是Weyl介导的集体现象的罕见例子，但具有更大的自旋轨道耦合。我们的中子衍射实验表明，NdAlGe，类似于NdAlSi，支持一个无公度伊辛自旋密度波（$T_{\text{inc}}=6.8$ K）与一个小的螺旋自旋倾斜的3 $^\circ$和长波长的$\sim$ 35 nm，转换到一个相称的亚铁磁态低于$T_{\text{com}}=5.1$ K。利用小角中子散射，我们发现零场冷却的亚铁磁畴在实空间中形成条纹，其特征长度尺度分别为18 nm和72 nm，平行于和垂直于[110]方向。有趣的是，对于输运性质，NdAlSi不表现出异常霍尔效应（AHE），通常观察到的磁性外尔半金属。在对比NdAlSi，我们确定了两个不同的AHE制度NdAlGe分别由内在的Berry曲率和外在的障碍/自旋波动。我们的研究表明，外尔介导的磁性普遍存在于这组非中心对称的磁性外尔半金属NdAl $X$，但运输性能，包括AHE的影响，材料特定的外在效应，如障碍，尽管存在突出的Berry曲率。
2023-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of oriented Landau levels in Berry dipole semimetals
本研究通过设计非均匀声子晶格，首次实验观测到Berry偶极半金属中依赖磁场取向的定向朗道能级及新型螺旋零模，为研究非陈类能带交叉和拓扑器件研发提供了新方向。
2024-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the search for the chiral anomaly in Weyl semimetals: The negative longitudinal magnetoresistance
近年来，在一类具有非平凡能量色散的半金属材料中发现了无质量手征费米子（Weyl）的存在，这类材料通常被称为Weyl半金属（WSM），其中一个被预言的性质是手征或Adler-Bell-Jackiw反常，即在平行磁场和电场存在下的手征不平衡。在WSM中，它预计会引起一个负的纵向磁电阻（NMR），手征磁效应。在这里，我们提出的实验证据表明，观察手征磁效应可以被称为“电流喷射”的效果。这种效应也会导致明显的核磁共振，但其特征是样品内部的电流分布高度不均匀。它出现在具有大的场致电阻率张量各向异性的材料中，例如由于轨道效应而几乎补偿的高迁移率半金属。在非均匀电流注入的情况下，样品中的电势分布强烈畸变。因此，实验测量的电势差与本征电阻不成正比。我们对WSM候选材料NbP，NbAs、TaAs、TaP表现出明显的不均匀电流分布特征，例如场致“零电阻”以及“测量电阻”对样品上电压和电流触点的位置、形状和类型的强烈依赖性。电流和磁场方向之间的不对准甚至可以引起“负电阻”。采用典型的电阻各向异性，对样品内部的电位分布进行了有限元模拟，结果与实验结果吻合良好。我们的研究表明，非常小心，必须采取解释测量的NMR作为证据的手性异常推定外尔半金属。
2016-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative magnetoresistance without well-defined chirality in the Weyl semimetal TaP
外尔半金属（WSM）是拓扑量子态，其中电子带围绕固定（左或右）手性的节点对（外尔点）线性分散。最近WSM材料的发现引发了对称为手性异常的奇异量子现象的实验研究。通过手征反常，非正交的电场和磁场引起手征密度不平衡，导致非常规的负纵向磁电阻，即手征磁效应。最近的理论工作表明，这种效应并不需要定义良好的外尔节点。然而，在实验上，当手征没有很好地定义时，例如当费米能量远离外尔点时，它在多大程度上存活仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们建立了详细的费米表面拓扑结构的最近确定的WSM钽通过角度分辨量子振荡光谱和能带结构计算相结合。费米表面形成了自旋极化的香蕉形电子和空穴口袋，它们附着在成对的外尔点上。虽然手征异常，因此是不明确的，我们观察到一个大的负磁阻（NMR）出现共线磁场和电场中观察到的其他WSM。此外，我们的实验签名表明，这样的纵向磁阻测量可以由一个不均匀的电流分布内的样品在磁场的影响。我们的结果提供了一个清晰的框架，如何检测手征磁效应。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
