Field-Tunable One-Sided Higher-Order Topological Hinge States in Dirac Semimetals
近年来，高阶拓扑物质和三维量子霍尔效应引起了人们极大的关注。Weyl半金属中提出的三维量子霍尔效应的费米弧机制是以单侧铰链态为特征的，这在以往的量子霍尔系统中是不存在的，更重要的是提出了一个更高阶拓扑物质的现实例子。到目前为止，实验工作是在狄拉克半金属Cd $_3$ As $_2$中，然而时间反演对称性导致顶/底表面两侧的铰链状态，而不是期望的单侧铰链状态。我们提出，在倾斜磁场下，Cd $_3$ As $_2$类狄拉克半金属中的铰链态可以是单侧的，可以通过场方向和费米能量高度调谐，并且对弱无序具有鲁棒性。此外，我们提出了一种扫描隧道霍尔测量检测的单侧铰链状态。我们的结果不仅对研究二维以上的量子霍尔效应，而且对今后研究其他更高阶的拓扑绝缘体具有重要意义。
2021-08-04 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable valley polarization in Weyl semimetals with tilted energy dispersion
National University of Singapore（新加坡国立大学）；National Taiwan University（台湾大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）
本研究探究倾斜色散外尔半金属p-n-p结的隧穿输运，发现横截方向倾斜色散会引发不同谷电子的反向手性折射，结合磁势垒选角实现电可控可切换的谷极化，为相关实验与谷电子学等应用铺路。
2018-02-09 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable Kondo effect as a direct measurement of the chiral anomaly in disorder Weyl semimetals
提出了一种利用近藤效应直接测量无序外尔半金属中手征反常的机制。我们发现，在磁场和电场驱动的WSM，近藤峰的位置可以调制的手性化学势，这是成正比的$\mathbf{E}\cdot \mathbf{B}$。近藤峰来自于杂质中的自旋涨落，除了温度之外，它还与宿主的费米能级密切相关。在WSM中，手征异常引起的手征布居不平衡将使成对外尔谷的局域费米能级向相反的能量方向移动，从而影响近藤效应。因此，近藤效应可以通过手性化学势由外部电场调谐。这是手性异常所特有的。在此基础上，我们认为，电调谐近藤效应可以作为一个直接测量的手征异常的WSM。近藤峰对无序效应是鲁棒的，因此，对于相对弱的磁场，手性异常的信号仍然存在。
2020-05-07 cond-mat.mes-hall
Interlayer electron-hole friction in tunable twisted bilayer graphene semimetal
电中性导电系统代表了一类由电子-空穴（e-h）相互作用控制的具有不寻常性质的材料。根据准粒子的统计、能带结构和器件的几何形状，这些半金属相的物质可以对外部场做出非常规的反应，而这些反应通常无法用单粒子物理学进行简单的解释。在这里，我们表明，小角度扭曲双层石墨烯（SA-TBG）提供了一个高度可调的系统，在其中探索相互作用限制的电子传导。通过采用双栅器件架构，我们调整我们的设备从非简并电荷中性狄拉克流体的补偿的两个组件的电子-h费米液体，在空间上分离的电子和空穴经历强烈的相互摩擦。这种摩擦力可以通过T^2电阻率来揭示，该电阻率精确地遵循我们提出的电-氢拖曳理论。我们的研究结果提供了一个教科书说明之间的平滑过渡不同的相互作用限制的运输制度，并澄清在电荷中性SA-TBG的导电机制。
2022-08-11 cond-mat.mes-hall
Crossing-Line-Node Semimetals: General Theory and Application to Rare-Earth Trihydrides
在保持镜面反射对称性的半金属中发现了能带隙中的多个线节点。我们分类的可能配置的多个线节点的交叉点（交叉线节点）下的点群对称。考虑到自旋-轨道相互作用（SOI），我们还对从交叉线节点Dirac半金属到其他拓扑相的拓扑相变进行了分类，拓扑绝缘体和点节点半金属。这项研究使人们能够发现交叉线节点半金属材料和它们的行为在SOI的存在下，从能带结构在没有SOI的详细计算。作为一个例子，该理论适用于具有HoD 3结构的六方稀土trimetal，并阐明它是一个交叉线节点狄拉克半金属托管三个线节点。
2017-03-10 cond-mat.mes-hall
Versatile tunable optical injection of chiral polarized Weyl fermions in a magnetic Weyl semimetal Co3Sn2S2
本研究在磁性Weyl半金属Co3Sn2S2中观测到中红外光手性依赖的光电流，源于三阶非线性过程注入手性极化Weyl费米子，且可通过磁化方向和电场多功能调控，为可调圆偏振光探测和量子器件奠定基础。
2025-10-24 cond-mat.mes-hall
Tunable Giant Spin Hall Conductivities in a Strong Spin-Orbit Semimetal: Bi$_{1-x}$Sb$_x$
本征自旋霍尔电导率计算强自旋轨道Bi $_{1-x}$ Sb $_x$半金属，从久保公式和使用Berry曲率评估整个布里渊区从紧束缚哈密顿量。在这些材料中，具有强自旋-轨道相互作用的近交叉带产生巨大的自旋霍尔电导率，范围从铋的474（$\hbar$ /e）（$Ω$ cm）$^{-1}$到锑的96（$\hbar$ /e）（$Ω$ cm）$^{-1}$;铋的值是铂的两倍多。对于对应于三维拓扑绝缘体状态的合金组合物，例如Bi $_{0.83}$ Sb $_{0.17}$，大的自旋霍尔电导率持续存在。通过将化学势改变0.5 eV，对于掺杂的Bi或对于Bi $_{0.83}$ Sb $_{0.17}$，自旋霍尔电导率可以改变五倍，这表明掺杂或电压调谐自旋霍尔电流的可能性。
2014-10-27 cond-mat.mes-hall
Tunable surface plasmons in Weyl semimetals TaAs and NbAs
利用高分辨电子能量损失谱研究了过渡金属铌酸盐中Weyl费米子的低能激发谱。我们观察到带隙的等离子体激元模式在（001）取向的NbAs和TaAs的单晶表面在66和68 meV，分别。我们的研究结果与理论是一致的，我们估计一个有效的库仑相互作用强度$α_{\rm eff}\approx0.41$为两个样品。我们还表明，通过吸附的化学物种（在我们的情况下，氧和烃片段）的表面的改性的过渡金属nanictides改变的等离子体激元激发的频率，与随后的修改的有效相互作用强度在0.30-0.48的范围内。等离子体特征对吸附物存在的显著依赖性为基于在中红外操作的Weyl半金属的等离子体传感器铺平了道路。
2018-11-12 cond-mat.mes-hall
Tunable interface states between Floquet-Weyl semimetals
外尔半金属和节线半金属的特征在于分别在零维点和一维线处接触的线性电子带。最近，人们预测节线半金属可以被圆偏振光驱动成可调谐的Floquet-Weyl半金属。在这里，我们研究的发生之间的两个区域的节线半金属的两束光照射具有相反的圆偏振的界面态。在一个极小模型，我们发现显着的修改的能量结构，通过调整的偏振光，如可能产生的范霍夫奇点。此外，通过添加沿界面平面的磁性杂质的$δ$掺杂，我们示出了可切换的和拓扑非平凡的，涡旋状的伪自旋图案的界面状态的发生。
2022-11-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
2D Ladder polyborane: an ideal Dirac semimetal with a multi-feld-tunable band gap
氢是一种简单而神奇的元素，由于其在固体中的有效结合和对电子态的强大操纵而引起人们越来越多的关注。在这里，我们表明氢化处理二维硼氢化中的常见问题，例如，稳定性和适用性。作为一个突出的例子，一个梯形的硼氢化物片，命名为2D梯形聚硼烷，实现了预期的结果，享受最干净的情况下，各向异性和倾斜的狄拉克锥，可以充分描绘的最小两带紧束缚模型。引入外场，如电场或圆偏振光场，可以有效地诱导出不同质量的狄拉克费米子，从而进一步建立了四种多场驱动的具有可调手征和谷指数的拓扑畴壁.此外，2D梯形聚硼烷在室温下是热稳定的，并且支持高度可切换的狄拉克费米子，为实现和探索各种多场可调谐电子态提供了理想的平台。
2023-02-09 cond-mat.mes-hall
Tunable Surface Plasmon Polaritons in a Weyl Semimetal Waveguide
Weyl半金属由于其特殊的能带结构而引起了人们的广泛关注。我们研究了由两个半无限外尔半金属组成的缝隙波导中表面等离子激元的新特性。我们考虑了等离子体激元在波导两个界面上的对称Voigt-Voigt和Faraday-Faraday组态，结果表明，色散是对称的，表面等离子体激元的传播是双向的。我们介绍了异国情调和新颖的不对称结构，利用不同的幅度或方向的手征异常在两个外尔半金属的Voigt和法拉第配置。这些结构显示出巨大的非互易色散和表面等离子体激元的单向传播。此外，我们研究了一种混合配置的Voigt-Faraday的表面等离子体激元极化在两个界面的波导。我们发现这种结构具有独特的未来。它示出了在体等离子体频率以上具有单向传播的表面等离子体极化激元模式。此外，我们发现了一个表面等离子体极化激元带，同时承认福格特和法拉第功能。此外，我们表明，波导的厚度和化学势的外尔半金属可以作为一个微调参数在这些结构。我们的研究结果可用于利用单向表面等离子体传播特性的光学器件。
2020-04-02 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable anisotropic Josephson diode effect in topological Dirac semimetal Cd$_3$As$_2$ nanowires
MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente（特温特大学介观纳米技术研究所）；State Key Laboratory for Mesoscopic Physics and Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院介观物理国家重点实验室与前沿纳米光电科学中心）
本研究通过Cd₃As₂纳米线约瑟夫森结观察到可调谐且各向异性的约瑟夫森二极管效应，揭示了拓扑超导态的存在。
2026-03-10 cond-mat.mes-hall
Nonlinear transport fingerprints of tunable Fermi-arc connectivity in magnetic Weyl semimetal Co$_3$Sn$_2$S$_2$
本文提出非互易电荷输运可作为磁性Weyl半金属Co3Sn2S2中Fermi弧Lifshitz转变的直接探针，通过门控或化学势调控Fermi弧连通性时二阶电导率发生符号反转，为拓扑材料的原位输运工程与检测提供了新策略。
2025-11-03 cond-mat.mes-hall
Tunable Weyl Points in Periodically Driven Nodal Line Semimetals
Weyl半金属和节线半金属分别在零维点和一维线上具有线性带接触。我们预言，圆偏振光驱动节线半金属成为外尔半金属。由此获得的Floquet Weyl点可由入射光调谐，这使得能够以高度可控的方式对它们进行研究。从节线半金属到外尔半金属的过渡伴随着一个大的和可调的反常霍尔电导率的出现。我们的预测是实验测试的薄膜样品中的传输测量或泵浦探测角分辨光电子能谱。
2016-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Chiral nodes and oscillations in the Josephson current in Weyl semimetals
在断裂的时间反演对称外尔半金属中，外尔节点的分离导致外尔节点处的螺旋准粒子激发，当与整体自旋守恒耦合时，仅允许外尔半金属与超导体的结处的结间输运。这导致约瑟夫森电流作为$k_0L$的函数的不寻常的周期振荡，其中$L$是外尔半金属的长度，而$2k_0$是节间距离。这种振荡是鲁棒的，应该是实验上可测量的，提供了一个直接的路径，以确认手性节点的存在外尔半金属。
2016-03-08 cond-mat.mes-hall
Efficiently gate-tunable ferromagnetism in ferromagnetic semiconductor-Dirac semimetal p-n heterojunctions
Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of North Texas（北德克萨斯大学）；National Institution of Standards and Technology（国家标准与技术研究院）；Oak Ridge National Lab（橡树岭国家实验室）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）
通过门控调节Cd₃As₂/In₁₋xMnₓAs异质结中的铁磁性，发现T_C可被10V电压高效调控，揭示了狄拉克半金属与铁磁半导体间的相互作用。
2026-03-06 cond-mat.mes-hall
Observation of tunable bandgap and anisotropic Dirac semimetal state in black phosphorus
黑磷由磷烯的堆叠层组成，磷烯是一种具有前景的器件特性的二维半导体。我们报道了利用原位表面掺杂技术在少层掺钾黑磷中实现宽可调带隙。通过能带结构的测量和计算，我们证明了一个垂直的电场从掺杂剂调制的带隙由于巨大的斯塔克效应和调谐的材料从一个中等的间隙半导体带反转半金属。在这个带反转的临界场，材料变成具有各向异性色散的狄拉克半金属，在扶手椅上线性，在Z字形方向上二次。黑磷的可调谐能带结构可以允许在电子和光电子器件的设计和优化中具有很大的灵活性。
2015-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light-tunable quantum metric non-linear Hall response in Berry dipole semimetals
Centre for Nanotechnology, Indian Institute of Technology Roorkee（印度理工学院鲁尔基分校纳米技术中心）；Solid State and Structural Chemistry Unit, Indian Institute of Science, Bangalore（印度科学学院固态与结构化学单元）
研究光对Berry偶极半金属中量子度规介导的非线性霍尔效应的影响，发现光可调谐量子度规偶极不对称性，并通过光振幅直接控制非线性响应方向。
2026-06-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photovoltaic anomalous Hall effect in line-node semimetals
本文从理论上研究了具有时间反转对称性和反转对称性的线结半金属中圆偏振光诱导的Floquet态。研究发现，当外加圆偏振光穿透体材料中的线节点，留下外尔点节点时，Floquet态可以表现出光伏反常霍尔效应.霍尔电导率对费米能级的位置很敏感：当费米能级位于线节点处时，霍尔电导率与线节点的半径有关，而与光强几乎无关。远离线节点，霍尔电导率取决于光的强度。这种敏感的费米能级依赖的霍尔电导率在弱激光强度的存在下，可以在基于线节点半金属的薄膜的光电晶体管中有应用。
2016-07-20 cond-mat.mes-hall
Evolution of the surface states of the Luttinger semimetal under strain and inversion-symmetry breaking: Dirac, line-node, and Weyl semimetals
在立方对称性下，电子具有$j=\frac32$角动量的二次节点半金属的Luttinger模型是各种拓扑和强相关材料（如HgTe、$α$ -Sn和铱酸盐化合物）的母模型、最高对称性低能模型。在此之前，我们已经从理论上证明了Luttinger半金属具有表面态。在目前的工作中，我们从理论上研究了这些表面态的演化下降低的微扰：压缩应变和体反转不对称性（BIA）。该系统非常特殊，因为每个连续的扰动产生一种新类型的半金属相，导致四个半金属相的序列，其中每个连续的相通过修改前一相的节点结构而产生：在压缩应变下，Luttinger半金属变成Dirac半金属，其在线性动量BIA项下变成线节点半金属，在动量守恒BIA项下变成外尔半金属。我们计算的表面状态内的广义Luttinger模型为这四个半金属相内的“半解析”的方法，并充分分析相应的演变的表面状态。重要的是，对于这四个半金属相的序列，有一个相应的层次结构的低能量模型描述的节点附近。我们推导出这些模型中的大多数，并证明其中一些表面态谱之间的定量渐近一致性。这证明，负责的表面状态的机制是完全包含在其有效范围内的低能量模型，一旦他们补充了适当的边界条件，并表明连续介质模型是完全适用于研究表面状态。
2022-12-01 cond-mat.mes-hall
Floquet Weyl semimetals in light-irradiated type-II and hybrid line-node semimetals
第二类外尔半金属最近吸引了广泛的研究兴趣，因为它们拥有洛伦兹破坏的无质量费米子作为准粒子。第二类外尔半金属的发现引发了对第二类线结半金属的研究，其线性色散在结环附近强烈倾斜。本文研究了II型LNSM中的圆偏振光诱导Floquet态，以及在节环附近具有部分过倾斜线性色散的混合LNSM中的Floquet态。我们说明了两种不同类型的Floquet Weyl半金属（WSM）状态可以诱导在周期性驱动的II型和混合LNSM，和类型的Floquet WSM可以通过入射光的方向和强度进行调谐。我们构造了光照射的II型和混合型LNSM的相图，它们与光照射的I型LNSM的相图截然不同。此外，我们表明，光诱导Floquet型I和II型WSM的特点是不同的异常霍尔电导率的出现。
2019-07-02 cond-mat.mes-hall
Topological nodal semimetals
我们提出了一个研究“节点半金属”阶段，其中非简并的导电带和价带接触点（“外尔半金属”）或线（“线节点半金属”）在三维动量空间。我们讨论了一个一般的方法，这样的国家之间的正常绝缘体（NI）和拓扑绝缘体（TI）的临界点的扰动，打破时间反转（TR）或反转对称。我们给出了一个明确的模型实现的两种类型的国家在一个NI-TI超晶格结构的TR对称性破缺。外尔半金属和线-节点半金属都具有拓扑保护的表面态，尽管在线-节点的情况下，必须施加一些额外的对称性来保持这种拓扑保护。在外尔半金属的情况下，边缘态具有“费米弧”的形式：这些是手征无隙边缘态，存在于动量空间中的有限区域中，由体外尔节点的动量空间分离决定。边缘态的手征特征导致有限的霍尔电导率。相比之下，线节点半金属的边缘状态是“平带”：这些状态在二维边缘布里渊区的子集中近似无色散，由线节点在边缘平面上的投影给出。我们讨论了不寻常的节点半金属的输运性质，并特别指出量子临界样缩放的DC和光学电导率的Weyl半金属，和石墨烯的导电性的相似之处，在线节点的情况下。
2011-12-21 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable ferromagnetism in a van der Waals magnetic semimetal
本研究利用离子栅控技术调控范德华磁性半金属 Cr3Te4 的电子掺杂，发现居里温度、磁各向异性及霍尔效应符号同步非单调演化，揭示其磁性受半金属能带交叉点支配。
2023-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi-Topological Electromagnetic Response of Line-node Semimetals
拓扑半金属是一种无隙态的物质，具有稳定的表面态和有趣的电磁响应。本文研究了具有线节点的$3+1$ -维无隙相的电磁响应。我们表明，通过分层的方法，一个内在的$2$ -形式${\cal{B}}_{μν}$出现在有效响应场论，这是由节点线的几何形状和能量嵌入。这种2-形式被证明是简单地与样品的电荷极化和轨道磁化。最后，我们讨论的相关性，最近提出的材料和异质结与线节点费米面。
2015-08-05 cond-mat.mes-hall
Tunable Charged Domain Wall from Topological Confinement in Nodal-Line Semimetals
本文从理论上研究了拓扑双金属半金属的电子结构。我们表明，在存在的间隙开放的空间依赖的质量项，形成一个域壁，在间隙带电局域模式出现在域壁。结果表明，这种畴壁是通过头对头（或尾对尾）体电极化的强度实现的。局部模式具有拓扑起源，即，实现了拓扑限制，其通过在半经典动量-实空间中定义的半经典拓扑数来理解。与以前的研究相比，我们的研究表明，在两个绝缘体之间的界面没有散装拓扑数的拓扑限制。此外，随着体带隙的增加，局域模的色散从无带隙演变为带隙，这意味着其电导率是外部可调的。我们讨论了一个可能的实验实现的稳定，电可调的带电畴壁。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weyl nodes with higher-order topology in an optically driven nodal-line semimetal
创建和操纵拓扑态是凝聚态物理的一个关键目标。周期驱动提供了一种强大的方法来操纵电子状态，甚至在固体中创建拓扑状态。在这里，我们调查的可调Floquet状态在一个周期性驱动的高阶节线半金属与空间反转和时间反转对称性。我们发现，通过圆偏振光照射，可以在高阶半金属中诱导出同时支持一维铰链费米弧和二维表面费米弧态的Floquet Weyl半金属态.此外，我们还证明了外尔节点的位置和表面费米弧的曲率可以通过调节光的传播方向和入射角来调节。
2022-01-22 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Berry Curvature Dipole Polarizability in Dirac Semimetal Cd3As2
本文通过三阶非线性霍尔效应测量，揭示了狄拉克半金属 Cd3As2 纳米片中栅极可调的贝里曲率偶极子极化率，并证明其符号随费米能级穿过狄拉克点而改变，为拓扑电子学发展提供新途径。
2023-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-Tunable Quantum Anomalous Hall Effects in MnBi$_2$Te$_4$ Thin Films
量子反常霍尔（QAH）效应最近在MnBi $_4$ $_2$ Te等本征磁性拓扑绝缘体（IMTI）的薄膜中实现。在这里，我们指出，这些IMTI的QAH间隙可以被优化，并且轴子绝缘体/半金属和陈绝缘体/半金属跃迁可以由$\sim 10$ meV/nm尺度上的电栅极场驱动。这种效应可以用简化的多层薄膜耦合狄拉克锥模型和薛定谔-泊松自洽场方程来描述。
2021-01-18 cond-mat.mes-hall
Topological Quadrupolar Semimetals
在这项工作中，我们预测了几种新类型的拓扑半金属，表现出大量的四极矩。这些半金属模型的三维扩展的2D四极拓扑绝缘体。一种类型的半金属具有体节点和带间隙的拓扑表面。第二种类型，我们可以称之为高阶拓扑半金属，具有带隙的体积，但在一个或多个表面上具有偶数个节点的狄拉克半金属。最后一种类型有一个有间隙的体积，但在多个表面上有一半的狄拉克半金属。这些半金属中的每一个都产生中间间隙铰链状态和铰链电荷，以及表面极化，这都是体四极矩的后果。我们展示了如何散装四极矩的这些系统可以计算的能量谱中的散装或表面节点的动量位置。最后，我们说明，在某些情况下，它是有用的检查节点的Wannier带，而不是能量带，提取散装四极矩。
2017-08-28 cond-mat.mes-hall
Linear magnetoconductivity in an intrinsic topological Weyl semimetal
在拓扑半金属中寻找手性电荷守恒破坏的信号激发了人们对磁输运的研究热情。其中一个悬而未决的问题是，当费米能穿过外尔节点时，半金属相的电导率如何依赖于磁场。在这里，我们研究的纵向和横向的磁导率的拓扑Weyl半金属附近的Weyl节点的帮助下，包括所有的拓扑半金属属性的两个节点的模型。在半金属相中，费米能在磁场中只穿过朗道0带。对于一个有限的潜在范围内的杂质，它被发现，无论是纵向和横向磁导率是积极的和线性的外尔节点，导致各向异性和负的磁阻。纵向磁导率取决于杂质的电势范围。在零电场下，纵电导率仍然是有限的，即使态密度在外尔节点处消失。建立了线性磁导率与内禀拓扑Weyl半金属相之间的关系。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall
Topolectrical-circuit realization of quadrupolar surface semimetals
最近的研究表明，有两种类型的拓扑四极半金属。一种是四极体半金属，其是在体光谱中具有无间隙节点的常规半金属。另一种是四极表面半金属，在表面光谱上具有带隙的体积，但没有带隙的节点。已经有许多关于实现四极体半金属的实验。然而，四极表面半金属从未实现。在这里，我们报告的实验实现的四极表面半金属的电路系统。为了突出四极表面半金属的特性，我们还在电路中制备了四极体半金属作为对比。结果表明，四极表面半金属具有体带隙，但表面上出现两个无带隙节点。此外，电子不仅集中在铰链上，而且集中在相应的表面上。我们的研究提供了新的方法来控制电信号，并可能在集成电路设计领域有潜在的应用。
2022-09-21 cond-mat.mes-hall
Universality and stability of the edge states of chiral-symmetric topological semimetals and surface states of the Luttinger semimetal
我们从理论上证明了节结半金属节点的手征结构决定了节点附近边缘态的存在性和普适的局域性质。我们进行一般分析的边缘状态为一个孤立的节点的二维半金属，保护由{ \em手征对称性}和其特征在于由拓扑缠绕数$N$。我们导出了渐近手征对称边界条件，并发现它们存在$N+1$普适类。该类确定了一维谱中节点两侧的平带边缘状态数，缠绕数$N$给出了边缘状态的{ \em total}数。然后，我们表明，手征节半金属的边缘状态是{ \em鲁棒}：他们坚持在一个有限大小的手征非对称项参数{ \em稳定区域}。这显著地扩展了2D和3D拓扑节点半金属的概念。我们证明，Luttinger模型与二次节点的$j=\frac32$电子是一个三维拓扑半金属在这个新的意义上，并预测$α$ -锡，碲汞，可能Pr $_2$ Ir $_2$ O $_7$，和许多其他半金属由它描述的拓扑和表现出表面状态。
2018-11-03 cond-mat.mes-hall
Tunable chirality of noncentrosymmetric magnetic Weyl semimetals
即使外尔半金属的特征是具有明确定义的手征的准粒子，实验上利用这一点也会受到外尔晶格费米子的严重阻碍，这些费米子成对出现，具有相反的手征，通常会导致实验探针拾取的净手征消失。在这里，我们表明，这个问题可以规避在一个控制的方式时，时间反演和反演对称性被打破。为此，我们调查手性不平衡的碳化物家族RMC $_2$（R稀土和M过渡金属），显示几个成员外尔半金属。以非中心对称铁磁体NdRhC $_2$为例，证明了通过适当倾斜其磁化强度，奇数个Weyl节点可以稳定在其费米面上.倾斜方向决定了最终的净手性的符号，从而开辟了一条简单的控制路线。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Simulating multi-node Weyl semimetals in a Mixed Floquet lattice
Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Tirupati（印度科学教育研究所提鲁帕蒂分校）；Indian Institute of Science Education and Research Bhopal（印度科学教育研究所博帕尔分校）
研究在Floquet合成维度中实现时间反演破缺的Weyl半金属，发现混合Floquet晶格仅在动量分辨意义上捕获Weyl半金属拓扑，而实空间响应表现为Rice-Mele型泵浦结构。
2026-09-28 cond-mat.mes-hall
Induced magneto-conductivity in a two-node Weyl semimetal under Gaussian random disorder
本研究通过高斯随机无序模拟双节点Weyl半金属中的带电杂质，分析其对纵向和横向磁导率的影响，证实磁导率测量可用于确定Weyl节点位置或杂质分布，助力半金属结构检测与谷电子学发展。
2023-12-14 cond-mat.mes-hall
Line-Node Dirac Semimetal and Topological Insulating Phase in Noncentrosymmetric Pnictides CaAgX (X = P, As)
两个非中心对称的三元磷属元素，CaAgP和CaAgAs，被报道为拓扑线节点半金属保护的镜面反射对称性。在动量空间中，带隙在一个圆上消失，表面态出现在圆内。将这项研究扩展到自旋轨道耦合系统表明，与CaAgP相比，在CaAgAs中通过大的自旋轨道相互作用诱导了大量的带隙。所得到的状态是一个拓扑绝缘体，其中Z2拓扑不变量由1; 000给出。为了阐明不具有空间反演对称性的时间反演不变系统的Z2拓扑不变量，我们引入了一种计算镜像反射不变系统的线节点和拓扑绝缘体的不变量的方法.
2015-11-19 cond-mat.mes-hall
Influence of Fermi arc states and double Weyl node on tunneling in a Dirac semimetal
大多数狄拉克隧穿的理论研究和密切相关的外尔半金属模拟这些材料作为单一的外尔节点描述的三维狄拉克方程$H = v_f \vec{p}\cdot\vecσ$。因此，从这些研究中，以不同外尔节点为中心的不同谷之间的散射的影响以及连接这些节点的费米弧状态并不明显。在这项工作中，我们研究的狄拉克半金属$\text{Na}_3\text{Bi}$的薄膜系统中的隧穿由一个中心段与栅极电位，夹在相同的半无限源极和漏极段之间。我们用于$\text{Na}_3\text{Bi}$的模型汉密尔顿给出了对于每个自旋，$k$空间中关于$k_z=0$对称的两个Weyl节点。在薄膜几何形状中顶面和底面的存在导致费米弧状态和能量子带的出现。我们表明，（对于每个自旋）的存在下，两个Weyl节点和费米弧状态的结果在增强的传输振荡，和有限的传输，即使当能量落入\textit{bulk}带隙的中心段分别。这些特征在单Weyl节点模型中并不明显。
2016-06-28 cond-mat.mes-hall
Photo-induced tunable Anomalous Hall and Nernst effects in tilted Weyl Semimetals using Floquet theory
本文讨论了在高频区周期性驱动圆偏振激光束对I型和II型Weyl半金属（WSM）的能带结构和热输运性质的影响。我们开发的概念，一个有效的费米面源于时间平均的Floquet哈密顿量，并讨论其对稳态的电子和空穴的占领数的线性化模型的影响。为了计算在入射激光源的一段时间内平均的输运系数，我们采用的Floquet状态的Kubo形式主义，并表明，Kubo公式的电导率张量保持其众所周知的形式的差异，本征态和能量被替换的Floquet状态和它们的准能量。我们发现，对于I型WSM，在低倾斜时，反常的霍尔热导率与U（1）规范场的振幅$A_{0}$成二次方增长，而能斯特热导率不受影响.对于II型WSM，由于保持有限的电子和空穴袋尺寸所需的物理动量截止的贡献，霍尔电导率随$A_{0}$非线性地下降，并且能斯特电导率随$A_{0}^2$几何地下降。这些结果可以作为一个诊断的材料表征和传输参数的可调性WSM，这是目前的主题范围广泛的实验。
2018-10-03 cond-mat.mes-hall
Multi-Weyl Topological Semimetals Stabilized by Point Group Symmetry
我们进行了一个完整的分类的双带$\bk\cdot\mathbf{p}$理论在带交叉点在三维半金属与$n$ -折叠旋转对称性和破缺的时间反演对称性。使用这种分类，我们表明存在新的三维拓扑半金属，其特征在于$C_{4,6}$保护的双Weyl节点与二次面内（沿$k_{x,y}$）分散或$C_6$保护的三重Weyl节点与立方面内分散。我们将这一理论应用于三维铁磁体HgCr $_2$ Se $_4$，并证实它是一个双Weyl金属保护的$C_4$对称性。此外，如果铁磁性的方向从[001]轴向[111]轴偏移，则双外尔节点分裂成四个单外尔节点，如该相位的点群$S_6$所指示的。最后，我们讨论了实验相关的影响，包括通过施加$C_n$断裂应变和表面费米弧在这些新的半金属中的多Weyl节点的分裂。
2012-11-14 cond-mat.mes-hall
Two-Carrier Transport Induced Hall Anomaly and Large Tunable Magnetoresistance in Dirac Semimetal Cd3As2 Nanoplates
Cd_3As_2是狄拉克半金属的模型材料，在动量空间的三个方向上都具有线性色散关系。Cd_3As_2独特的能带结构使其同时具有Dirac性质和拓扑性质。它可以通过对称破缺被驱动到Weyl半金属或通过增强自旋轨道耦合被驱动到拓扑绝缘体。在这里，我们报告的温度和栅极电压依赖的磁输运性质的Cd 3As 2纳米板的费米能级附近的狄拉克点。霍尔异常表明，随着温度的降低，伴随着从n型到p型导电的转变的双载流子输运。载流子型转变的解释考虑温度依赖的自旋轨道耦合。磁电阻在高温下表现出很大的非饱和值，可达2000%，这归因于系统中的电子-空穴补偿。我们的研究结果对于理解与Dirac/Weyl半金属，如Na 3Bi，ZrTe 5，TaAs，NbAs和HfTe 5中的双载流子输运相关的实验观察是有价值的。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weyl semimetals with a boundary at $z=0$ a photoemission study
考虑两个节点的Weyl半金属，导出了在$z=0$处存在边界时的散射哈密顿量。我们计算了光电子能谱，并证明了费米弧的存在，连接两个节点。在平行于散射面的电场存在下，我们观察到一维手征反常。
2016-10-23 cond-mat.mes-hall
Engineering topological phases in the Luttinger semimetal $α$-Sn
众所周知，$α$ -Sn是一种典型的Luttinger半金属，在$Γ$点处具有二次带。基于有效的$k\cdot p$分析以及第一性原理计算，我们证明了多种拓扑相，包括拓扑绝缘体，Dirac半金属，Weyl半金属相，可以通过外部应变，磁场和圆偏振光（CPL）在$α$ -Sn中诱导和工程化.有趣的是，不仅是传统的I型Weyl节点，而且II型Weyl节点和双Weyl节点可以直接从二次半金属通过施加一个磁场或CPL。我们的结果同样适用于其他Luttinger半金属具有类似的晶体和电子结构，从而打开了一个途径，实现和工程多个拓扑阶段的通用平台上。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall
Electric-field tunable Dirac semimetal state in phosphorene thin films
利用密度泛函理论研究了磷烯薄膜的电场可调电子性质。我们发现磷烯薄膜提供了一个多功能的材料平台，研究二维狄拉克费米子的横向电场的应用。当横向电场的强度超过某一临界值时，在磷烯中形成两个对称性受保护的、能量色散各向异性的无带隙狄拉克费米子态.自旋-轨道耦合将这些狄拉克态中的每一个分裂成两个自旋极化的狄拉克锥，这两个狄拉克锥也受到非对称晶体对称性的保护。我们的研究表明，自旋极化的狄拉克锥态的位置和载流子的速度可以通过外加电场的强度来控制。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
When chiral photons meet chiral fermions - Photoinduced anomalous Hall effects in Weyl semimetals
外尔半金属的特征在于三维线性带接触点，称为外尔节点。这些节点成对出现，具有相反的手性。我们表明，这些手征电子的圆偏振光的耦合产生的霍尔电导率没有任何施加的磁场中的平面正交于光的传播。这一现象的出现是因为当所有三个泡利矩阵都被耗尽以形成三维线性色散时，外尔节点不能被间隙化。相反，手征光子的净影响是移动外尔节点的位置。有趣的是，动量位移与节点的手征性紧密相关，从而产生净异常霍尔信号。应用我们的建议，最近发现的TaAs家族的Weyl半金属导致的光致霍尔电导率的数量级估计是在实验范围内。
2015-12-19 cond-mat.mes-hall
Topological Inverse Faraday Effect in Weyl Semimetals
我们证明了在Weyl半金属中，动量空间螺旋自旋织构可以耦合到Weyl节点的手征性，通过逆法拉第效应产生响应于圆偏振光的与频率无关的磁化。这种频率独立性植根于Weyl节点的拓扑结构。由于螺旋度和手征性总是锁定外尔节点，这种效果是不受任何对称性约束。最后，我们表明，光致频率无关的磁化强度是强大的晶格效应，并有足够大的幅度，以实现超快的全光磁化开关低于皮秒。
2020-09-28 cond-mat.mes-hall
Tunable axial gauge fields in engineered Weyl semimetals: Semiclassical analysis and optical lattice implementations
在这项工作中，我们描述了一个工具箱，实现和探测工程外尔半金属合成轴向规范场。这些合成的电磁场，这是敏感的手征与外尔节点，出现由于空间和时间相关的位移相应的外尔动量。首先，我们介绍了两个受最近冷原子发展启发的现实模型，它们特别适合于探索这些合成轴向规范场。其次，我们描述了如何实现和测量的影响，通过质心的可观测量，基于半经典的运动方程和精确的数值模拟的轴向场。特别是，我们建议现实的协议，以揭示由于轴向电场$\mathbf{E}_5$的轴向霍尔响应，以及由于轴向磁场$\mathbf{B}_5$的轴向回旋加速器轨道和手征赝磁效应。
2018-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Tunable spin-charge conversion in class-I topological Dirac semimetals
我们从理论上证明了第一类拓扑狄拉克半金属（TDSM）可以提供一个平台，实现电和磁可调自旋电荷转换。在时间反转对称的情况下，沿着单轴旋转轴（$z$ -轴）的自旋分量近似守恒，这导致各向异性自旋霍尔效应-所产生的自旋霍尔电流依赖于外部电场和$z$ -轴之间的相对取向。另一方面，磁场的应用破坏了时间反转对称性，将TDSM驱动到外尔半金属相，并且因此将自旋电流部分地转换为电荷霍尔电流。使用久保公式，我们数值计算的自旋和电荷霍尔电导率的基础上的一个低能量的TDSM哈密顿与塞曼耦合。除了自旋霍尔电导率$σ_{xy}^z$的常规张量元外，我们发现非常规的分量，如$σ_{xy}^x$和$σ_{xy}^y$，也存在并随着磁场的旋转而变化.同样，电荷霍尔电导率也表现出明显的可调谐性时的变化的磁场。我们表明，这种可调谐性-以及大的自旋-电荷转换效率-产生的TDSM的对称性和能带拓扑结构的相互作用。
2022-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic susceptibility in three-dimensional nodal semimetals
我们研究了各种三维无带隙系统的磁化率，包括狄拉克和外尔半金属和线结半金属。将极化率分解为轨道项、自旋项和由自旋轨道相互作用引起的自旋轨道交叉项。我们发现，在点节点的情况下，轨道磁化率在带接触能量处发散，而在线节点的情况下，它表现出更强的δ函数奇异性。自旋-轨道交叉项在电子侧是顺磁性的，而在空穴侧是反磁性的，与其他两项都是费米能的偶函数相反。结状半金属中的自旋-轨道交叉项与拓扑表面模诱导的手征表面电流直接相关。
2015-10-08 cond-mat.mes-hall
Tunable phase transitions from semimetals to Chern insulators in two-dimensional quadratic-band-crossing materials
Tianjin University（天津大学）；Nanjing University（南京大学）
本文系统研究了静态对称性破缺微扰和偏振光驱动的动态Floquet项如何调控二维二次能带交叉点材料的拓扑相变，揭示了Berry曲率的不同行为，并实现了从半金属到陈绝缘体的可调拓扑相变。
2026-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Weyl semimetal with broken time reversal and inversion symmetries
外尔半金属是一种新的拓扑物质态，其特征是在其能带结构中存在动量空间分离的非简并带接触节点。在这里，我们讨论一个特殊的实现外尔半金属：超晶格异质结构，由交替层的拓扑绝缘体（TI）和正常绝缘体（NI）材料，介绍了我们之前。在这个系统中，Weyl节点分裂最容易通过破坏时间反演（TR）对称性来实现，例如通过磁性掺杂。然而，如果空间反演（I）对称性保持不变，外尔节点将出现在相同的能量，使得费米能量同时与两个节点对齐成为可能。这项工作的目标是探索在这个系统中打破I对称性的后果。我们证明，虽然这通常移动的Weyl节点到不同的能量，从而消除节点半金属和产生一个状态与电子和空穴费米表面，拓扑性质的Weyl半金属状态，即手性边缘状态和相应的霍尔电导率，生存为中度I对称性破缺。此外，我们证明了一个新的拓扑现象出现在这种情况下，如果外部磁场沿异质结构的生长方向施加。也就是说，这导致了一个平衡的无耗散电流，沿着磁场的方向流动，其大小与外尔节点之间的能量差和磁场成比例，具有由基本常数的组合给出的通用系数。
2012-04-09 cond-mat.mes-hall
On Weyl Nodes in Ferromagnetic Weyl Semimetal
本文通过反演对称保护、时间反演破缺的Bloch哈密顿量研究铁磁外尔半金属，发现外尔节点仅在垂直自旋矩序下以非线性交叉形式存在，且圆偏振辐射可在无交换场时诱导时间反演破缺新态。
2023-09-19 cond-mat.mes-hall
Magnonic Weyl semimetal in pyrochlore ferromagnets
近年来，物质的拓扑态由于其奇异的性质，如拓扑保护的边缘态和表面态，一直是人们深入研究的课题。最初的研究专门针对电子系统。现在我们知道，其他粒子也可以存在拓扑状态。事实上，已经发现了声子和光子的拓扑保护边缘态。尽管拓扑态在许多领域都有着积极的探索，但在磁学中的研究却相对较少，尽管拓扑态在磁振子学中是非常重要和有用的。在这里，我们表明，烧绿石铁磁体的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的内禀磁外尔半金属。与电子外尔半金属类似，磁振子外尔半金属中的磁振子带在动量空间中的特殊点（称为外尔节点）上成对交叉。由于每对外尔节点之间的拓扑保护表面态，外尔节点周围的等能量轮廓在样品表面上产生费米弧。当引入各向异性交换作用时，低能磁振子带中可以产生额外的外尔结和费米弧。
2016-09-06 cond-mat.mes-hall
Interaction-Induced Topological Phase Transition in Magnetic Weyl Semimetals
本研究预测磁性Weyl半金属中电子-磁振子相互作用可破坏Weyl节点，导致居里温度以下发生拓扑相变，且节点敏感性取决于自旋手性，为输运现象解释提供新视角。
2025-09-11 cond-mat.mes-hall
Current-Induced Spin Accumulation and Magnetoresistance in Chiral Semimetals
该研究证明在手性半金属中，因镜像对称破缺使相反手性Weyl节点能量不同，避免了自旋积累抵消，并发现与电流诱导自旋积累相关的独特磁电阻机制。
2023-11-10 cond-mat.mes-hall
