Hourglass Fermions
晶体中的空间对称性的区别在于它们是否保持了空间起源。我们展示了如何这个基本的几何属性产生了一个新的拓扑结构带绝缘体。我们研究的空间对称性，翻译的起源的一小部分的晶格周期，并发现这些非对称对称性的对称性保护一个新的表面费米子的分散形状像一个沙漏，表面带连接一个沙漏到下一个在一个牢不可破的锯齿形图案。这些奇异的费米子在大间隙绝缘体中被物化：KHgX（X=As，Sb，Bi），我们提出这是第一类拓扑结构依赖于非对称性的材料。除了沙漏费米子，KHgX的另一个表面表现出量子自旋霍尔效应的3D泛化，这只在2D晶体中观察到。为了描述非对称晶体的整体拓扑结构，我们提出了一个非阿贝尔推广的几何极化理论。我们的非平凡拓扑起源于反转的旋转量子数，我们建议作为一个富有成效的标准，在寻找拓扑材料。
2016-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface floating 2D bands in layered nonsymmorphic semimetals: ZrSiS and related compounds
在这项工作中，我们提出了一个非对称半金属表面态的模型。这些都是来自表面质量的条款，解除高简并强加在能带结构的非对称体对称性。反映在表面的对称性减少，体带强烈修改。这导致了二维浮带的产生，这与肖克利态、量子阱态或拓扑保护表面态不同。我们专注于层状半金属ZrSiS，以澄清其表面态的起源。我们证明了一个很好的协议之间的DFT计算和ARPES测量，并提出了一个有效的四带模型中出现类似的表面带。最后，我们强调了表面化学势的作用，通过比较样品的表面态密度与无钾涂层。我们的研究结果可以扩展到相关的化合物和推广到其他晶体的非对称对称性。
2017-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dual topological nodal line and nonsymmorphic Dirac semimetal in three dimensions
以前已知的三维狄拉克半金属（DS）存在两种类型-拓扑DS和非对称DS。在这里，我们提出了一种新的三维DS，表现出的拓扑和非对称DS的功能。我们介绍了一个最小的紧束缚模型的空间群100，描述了一个层状晶体的二维平面中的$p4g$墙纸组。使用这个模型，我们证明了双滑翔镜允许一个非中心对称的三维DS主机的时间反演不变的动量和两倍退化的Weyl节线上的滑翔镜不变的平面上的动量空间中的两个时间反演的Dirac点。建议DS允许丰富的拓扑物理表现在拓扑表面状态和拓扑相图，我们详细讨论。我们还进行第一性原理计算预测，所提出的DS是实现在一组现有的材料BaLa $X$ B $Y_5$，其中$X$ = Cu或Au，和$Y$ = O，S，或Se。
2019-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmons in a two-dimensional nonsymmorphic nodal-line semimetal
本文从理论上研究了二维非同态节线半金属（如NbSi$_x$Te$_2$）的等离激元特性，发现非同态对称性赋予等离激元极强的各向异性，且单粒子激发的抑制减弱了Landau阻尼，为实验探测与应用提供了指导。
2022-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum oscillation and unusual protection mechanism of the surface state in nonsymmorphic semimetals
在具有狄拉克点或外尔点的拓扑半金属中，如果表面仍然保持基本对称性，则体边缘对应原理预测无间隙边缘模式。这种拓扑表面态的检测被认为是具有非平凡拓扑体能带的晶体的指纹证明。相反，有人提出，即使对称性在表面破缺，一个新的表面带可以出现在非对称拓扑半金属。表面的对称性约化提升了体带的简并性，产生了具有平凡拓扑结构的不寻常的浮面带。在这里，我们报告量子传输探测到ZrSiSe薄片，并揭示这种新的表面状态的运输签名。值得注意的是，虽然拓扑平凡，这样的表面带表现出大量的二维Shubnikov de Haas量子振荡与高迁移率，这意味着一种新的保护机制，并可能打开应用程序的表面相关的设备。
2020-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological semimetals protected by off-centered symmetries in nonsymmorphic crystals
拓扑半金属在费米能附近的能带在动量空间中的孤立点/线/平面处粘在一起，这通常伴随着稳定的表面态和有趣的体拓扑响应。虽然已经知道某些晶体对称性在保护能带简并中起重要作用，但是仍然缺乏用于稳定简并的一般配方，特别是在存在自旋轨道耦合的情况下。在这里，我们表明，一类新的拓扑半金属的点/线节点可以出现在偏心旋转/镜像对称的对称线/平面是从其他对称的中心在非对称晶体的存在。由于垂直于旋转轴/镜像平面的部分平移，偏心旋转/镜像对称总是迫使两个能带粘在一起，并在动量空间中的相关不变线/平面中形成双重态对。这样的一个双重对提供了一个基本的积木新兴的拓扑半金属与点/线节点的系统与强自旋轨道耦合。
2016-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spinless hourglass nodal-line semimetals
节线半金属是拓扑半金属的一种，在带隙闭合的节线上具有简并性。在许多情况下，节线是偶然出现的，在这种情况下，仅仅从晶体的对称性和电子填充是不可能确定节线是否出现的。在本文中，对于无自旋系统，我们表明，在特定的空间群在$4N+2$填充（$8N+4$填充，包括自旋自由度），存在的节线是必需的，无论系统的细节。在这里，无自旋系统是指自旋轨道耦合可以忽略不计，并且由于SU（2）自旋简并，自旋自由度可以省略的晶体。在这种情况下，这些节线周围的能带结构的形状就像一个沙漏，我们称之为无自旋沙漏型半金属。我们构造了一个模型哈密顿量作为一个例子，我们表明，它总是在无自旋的沙漏形线半金属相，即使当模型参数的变化，而不改变系统的对称性。我们还建立了所有中心对称空间群的列表，在这些空间群下，无自旋系统总是有沙漏形的节线，并说明了节线的位置。我们认为Al $_3$ FeSi $_2$是由这种机制产生的一种半金属。
2017-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hourglass Dirac Chain Metal in Rhenium Dioxide
非对称对称性，涉及晶体材料中的分数晶格平移，可以产生对自旋轨道耦合鲁棒的奇异类型的费米子激发。在这里，我们报告的沙漏型分散体在大部分的三维Al 2 O3晶体，由其非对称性对称性。由于时间反演和反转对称性，每个带都有额外的二重简并，使得沙漏四重简并的颈部交叉点。值得注意的是，在费米能级附近，颈部交叉点在动量空间中描绘出一个狄拉克链-一个连接的四重简并狄拉克环链。讨论了沙漏狄拉克链的对称性保护、对称性破缺下的变换以及相应的拓扑表面态。
2017-05-03 cond-mat.mes-hall
Topological nonsymmorphic insulator versus Dirac semimetal in KZnBi
本文通过多种密度泛函计算揭示KZnBi中交换关联泛函强度决定其拓扑态，证明强XC效应是实现狄拉克半金属态的关键。
2023-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inherited Weak Topological Insulator Signatures in Topological Hourglass Semimetal Nb3XTe6 (X = Si, Ge)
利用自旋分辨和角分辨光电子能谱和第一性原理计算，我们在Nb_3XTe_6（X = Si，Ge）中发现了弱拓扑绝缘体（TI）相演化的体能带反转和自旋极化表面态.弱TI的指纹与沙漏费米子同源地出现，作为由相同的一对价带和导带通过自旋轨道耦合间隙组成的多节链。新的拓扑状态，与一对价带和导带编码弱TI和沙漏半金属性质，是必不可少的，并保证非对称对称性。它是不同于TI以前研究的基础上带反转没有对称性保护。
2021-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-reversal breaking topological phase without Hall electric current in a two-dimensional Dirac semimetal protected by nonsymmorphic symmetry
本文研究了非对称的二维Dirac半金属中由时间反演破缺场导出的拓扑相。当非对称对称性即使在场的存在下保持，二维电子态变成两个不同的拓扑相位与绝缘间隙。一个阶段是众所周知的量子霍尔态的手征边缘模式伴随着霍尔电流，但另一个是一个非常规的拓扑相位与螺旋边缘模式的时间反演对称性的情况下。
2017-08-19 cond-mat.mes-hall
Spin and electric currents induced by a spin-motive force in two-dimensional Dirac semimetals protected by nonsymmorphic symmetries
本文从理论上研究了在非对称性保护下二维狄拉克半金属中由自旋动力引起的自旋电流和电荷电流。滑动镜平面对称性，一种非对称对称性，导致对感应电流的约束;作用于面外自旋（面内自旋）的自旋动力感应出纯自旋（电荷）电流。我们用线性响应理论计算了自旋动力的响应函数，发现即使费米能穿过线性色散的节点，纯自旋电流的电导率仍然不为零。我们还发现在电荷中性点处会产生无耗散的自旋电流。
2017-08-21 cond-mat.mes-hall
BaHgSn: A Dirac semimetal with surface hourglass fermions
我们提出BaHgSn是一种狄拉克半金属（DSM），它可以在非对称滑移对称性的保护下拥有沙漏状表面态（HSSs）。与具有相同HSSs的同构拓扑晶体绝缘体KHgSb相比，BaHgSn在$Γ$点处具有额外的带反转。这种能带反转是由于Hg-Sn蜂窝层之间的层间耦合比Hg-Sb蜂窝层之间的层间耦合强，导致BaHgSn中沿层堆叠方向$Γ$ - $A$出现体狄拉克节点。另外，由镜面$\overline{M}_{z}$保护的镜面陈数$C_{i}$（$k_z$ =0）从KHgSb中的2变为BaHgSn中的3。因此，当沿$y$轴施加压缩单轴应变以破坏保护DSM状态的旋转对称性时，BaHgSn变成具有$(1;000)$的$Z_{2}$指数的强拓扑绝缘体，并且拓扑表面狄拉克锥与（010）表面上的HSS共存。威尔逊环谱已被计算，以验证这些拓扑特征。计算的表面态，费米面和准粒子干涉图案准备与实验测量进行比较。
2020-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photon Absorption of Two-dimensional Nonsymmorphic Dirac Semimetals
二维Dirac半金属由于其线性的能量色散和非平凡的Berry相而引起了人们的广泛关注。石墨烯类2D狄拉克材料仅在某些近似值内是无间隙的，例如，如果忽略自旋轨道耦合（SOC）的话。本文计算了非对称半金属材料如$α$ -铋烯的光吸收系数，并对非对称半金属材料的光吸收系数进行了理论分析。该系统具有两个沿$x$和$y$方向具有不同费米速度的各向异性狄拉克锥强烈地依赖于各向异性因子和光子偏振。当垂直于材料平面施加磁场时，吸收系数还取决于我们称为能带结构的混合角的内部参数。我们进一步发现，一个平面内的磁场，而离开系统的间隙，可以诱导一个Van-Hove奇点的联合态密度：这导致了显着增强的光吸收的奇异性的频率为一个方向的偏振，但不是为正交的，使光学性质更强烈地依赖于偏振。由于在我们的模型中存在的各向异性，狄拉克锥在两个高对称动量的布里渊区的贡献非常不同的光学吸收。因此，有可能通过改变光子偏振和频率来优先填充一个谷或另一个谷。这些结果表明，非对称二维狄拉克半金属是可调谐磁光器件的优良候选材料。
2022-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Topological Nodal Chains and Transverse Transports in Ferromagnetic Centrosymmetric Semimetal FeIn2S4
该研究从理论上揭示铁磁中心对称半金属FeIn₂S₄是受非简单对称性保护的节线链半金属，其节线链抗自旋轨道耦合，兼具鼓面表面态与闭合费米弧，且节线环贡献大的反常霍尔与能斯特电导率，为磁性拓扑态与横向输运研究提供平台。
2024-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional hourglass Weyl nodal loop in monolayer Pb(ClO$_{2}$)$_{2}$ and Sr(ClO$_{2}$)$_{2}$
近年来，固体材料中的沙漏型费米子引起了人们极大的兴趣。然而，具有沙漏形能带结构的实际二维（2D）材料仍然非常稀少。本文通过第一性原理计算，确定了单层Pb（ClO $_{2}$）$_{2}$和Sr（ClO $_{2}$）$_{2}$作为实现二维沙漏Weyl节环的新的现实材料平台。我们发现，这些单层材料具有一个沙漏外尔节环周围的$Γ$点和外尔节线的布里渊区（BZ）边界的自旋轨道耦合（SOC）的情况下。通过对称性分析，我们证明了沙漏形Weyl节环和Weyl节线受到非对称性的保护，并且在双轴应变下是鲁棒的。当我们考虑SOC时，在沙漏节环和节线中会打开一个微小的缺口，节线可以转化为自旋轨道狄拉克点。我们的研究结果提供了一个新的现实的材料平台，研究有趣的物理与二维沙漏外尔节环和自旋轨道狄拉克点。
2022-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plethora of Coexisting Topological Band Degeneracies in Nonsymmorphic Molecular Crystal OsOF$_5$
在固体的能带理论中，简并以点、线、面的形式出现。自从认识到物质的无隙拓扑量子相以来，带简并的拓扑性质最近得到了重视。基于第一性原理计算，我们报道了卤氧化锇OsOF $_5$中的拓扑半金属相，它具有零维Weyl点、一维节线和二维节面.半金属相由电子填充约束保证，而各种维度的能带简并由非对称晶体对称性保护。针对跨越费米能级的两个节点环，我们证明了$π$ Berry相对它们的拓扑保护，并描述了由非平凡的$\mathbb{Z}_2$指数拓扑连接的鼓面表面态。我们的预测突出OsOF $_5$作为一种独特的拓扑材料，其中丰富的各种拓扑简并存在于一个狭窄的能量范围内接近费米能级，由于这种材料的分子晶体结构。
2018-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonsymmorphic symmetry-required band crossings in topological semimetals
我们发现，对于两个带系统的非对称对称性可能会强制存在的带交叉的散装，实现费米面的降维。我们发现，这些不可避免的交叉起源于非对称对称性的动量依赖性，这对带配置的全局结构提出了强有力的限制。三种不同类型的非对称对称性被认为是：（i）一个单一的非对称对称性，（ii）一个非对称性磁对称性，和（iii）与反转相结合的非对称性对称性。对于后两种类型的非对称对称性，带交叉位于布里渊区的高对称点，其确切位置由对称算子的代数确定。为了刻画这些能带简并，我们引入了一个\emph{global}拓扑荷，并证明了它是$\mathbb{Z}_2$型的，这与外尔半金属中费米点的\emph{local}拓扑荷相反。为了说明这些概念，我们讨论了$π$通量状态以及SSH模型在其临界点，并表明，这两个模型很好地适合我们的一般框架的非对称双带系统。
2016-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Hourglass Weyl loops in two dimensions: Theory and material realization in monolayer GaTeI family
二维（2D）系统中的节点环通常易受自旋轨道耦合（SOC）的影响。在这里，我们探讨了2D系统的一种类型的双退化的节点回路，是强大的SOC下，并具有沙漏型分散。我们提出了实现这种沙漏外尔环，其中涉及非对称晶格对称性的对称性条件。根据对称性，环可以在布里渊区中呈现不同的图案。基于第一性原理计算，我们确定单层GaTeI族材料作为一个现实的材料平台，实现这样的循环。这些材料具有围绕高对称点的单个沙漏外尔环。有趣的是，还有一个额外的螺旋轴使自旋轨道狄拉克点。我们表明，沙漏外尔环和狄拉克点是强大的各种应用应变下。通过破坏螺旋轴，狄拉克点可以转化为第二个外尔环。此外，通过打破滑动镜，沙漏外尔环和自旋轨道狄拉克点都可以转化为一对自旋轨道外尔点。我们的工作提供了指导和现实的材料候选人探索迷人的物理几种新颖的二维涌现费米子。
2019-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of Chiral Majorana Edge States and Bogoliubov Fermi Surfaces in Two-Dimensional Nonsymmorphic Dirac Semimetal/Superconductor Heterostructures
本研究在二维非对称性狄拉克半金属/超导体异质结构中，通过塞曼场和s波超导邻近效应，实现了手性马约拉纳边缘态与玻戈留博夫费米面的共存，并研究了其对热霍尔效应的影响。
2025-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Plasmon in Nonsymmorphic Dirac semimetals
在随机相位近似下，研究了库仑相互作用下二维非对称狄拉克半金属的集体电荷密度模（等离子体）。在不失一般性的情况下，我们考虑二维正方形晶格中的系统，基于Young和Kane最初预测的模型（https：//doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.126803），其中非相互作用的带结构由三个带接触点组成，在其附近电子态遵循Dirac方程。这些狄拉克节点中的两个，在动量点$X_1$和$X_2$处，是各向异性的，即，在不同的方向上以不同的速度分散，而在$M$的第三狄拉克点是各向同性的。有趣的是，我们发现，这三个狄拉克节点的系统持有一个单一的低能量等离子体激元模式，在其粒子-空穴间隙，分散在各向同性的方式，在这种情况下，当节点在$X_1$和$X_2$是相关的对称性，我们进一步显示在一个长波长近似。我们还讨论了可能的扰动，可以引起各向异性等离子体激元色散的影响。我们的研究结果表明，与石墨烯相似，这种非对称半金属的等离子体激元模式是高度可调的，并有希望用于可能的应用。
2023-02-22 cond-mat.mes-hall
Topological Hourglass Dirac Semimetal in the Nonpolar Phase of Ag$_2$BiO$_3$
具有可调电荷和晶格自由度的材料为研究可通过外部刺激控制的多相提供了极好的平台。我们展示了如何电荷有序的铁电氧化物银$_2$生物$_3$，这已在实验上实现，提出了一个独特的范例下的外部电场的金属-绝缘体转变。我们的第一性原理计算，结合对称性分析，揭示了存在一个近乎理想的沙漏狄拉克半金属态的非极性结构的银$_2$生物$_3$。低能能带结构由位于两个相互正交的滑动镜平面上的两个沙漏状节线组成，没有自旋轨道耦合（SOC）效应。这些线在一个公共点交叉，并形成一个互连的链状结构，该结构延伸到第一布里渊区之外。包含SOC会在节线中打开一个小间隙，并在$\tilde{\mathcal{C}}_{2y}$螺钉旋转轴上产生两个强制沙漏状狄拉克点。我们的研究结果表明，Ag $_2$ Bi O $_3$将为研究外加电场下的铁电-半导体到Dirac-半金属的转变提供一个理想的平台。
2018-11-27 cond-mat.mes-hall
Frequency-dependent Faraday and Kerr rotation in anisotropic nonsymmorphic Dirac semimetals
本研究计算了非对称性保护的各向异性狄拉克半金属中频率相关的法拉第和克尔旋转角，发现零频极限下旋转角为$2α_F$，并在接近塞曼能隙吸收边时出现对数增强，表明此类材料可用于磁光偏振旋转器件。
2023-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Skyrmion Phase and Non-Fermi Liquid Behavior in Nonsymmorphic Magnetic Weyl Semimetals
School of Physics, University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学物理学院）；Department of Physics, Fudan University（复旦大学物理系）
研究非对称磁性韦伊尔半金属中复杂磁序与拓扑电子态的相互作用，揭示Skyrmion晶格对韦伊尔费米子行为的改变，产生大且可调的霍尔响应，提出统一理论框架。
2026-05-17 cond-mat.mes-hall
Topological electronic structure and Weyl points in nonsymmorphic hexagonal materials
利用拓扑能带理论分析，我们表明，在六角形晶格的非对称对称操作强制外尔点的螺旋不变的高对称线的能带结构。共表象理论和连通性群理论表明，Weyl点是由手风琴式和沙漏式色散关系中的能带交叉产生的。这些Weyl点对弱扰动是稳定的，并且受到螺旋旋转对称性的保护。基于第一性原理计算，我们发现拓扑预测的能量色散关系与真实的六角材料完全一致。拓扑电荷（手性）和Berry曲率计算表明，在4d过渡金属三氟化合物如AgF 3和AuF 3中同时形成Weyl点和线。此外，由于电子结构中强的自旋轨道耦合和多个Weyl点交叉，发现了大的本征自旋霍尔电导。这些材料可用于更节能的自旋电子器件中的自旋/电荷转换。
2021-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci math.AT
Correlated helimagnetic configuration in a nonsymmorphic magnetic nodal semimetal
本研究通过晶格模型揭示非对称磁性Weyl半金属中关联螺旋磁序的机制，该磁序诱导K0依赖的能带嵌套，并可通过手性磁效应抑制特征与铁磁序区分，为解释ReAlX实验提供理论依据。
2025-09-09 cond-mat.mes-hall
Topological Insulators from Group Cohomology
我们分类绝缘体的广义对称性相结合的时空变换与准动量平移。我们的群上同调分类推广了非对称空间群，它通过实空间平移来扩展点群，即，非对称性对称性将空间原点平移晶格周期的一小部分。在这里，我们通过互反平移进一步扩展了非对称群，从而将实动量空间和准动量空间置于同等的地位。我们建议，群上同调提供了一个基于分类的准动量流形，这反过来又决定了带拓扑。在这个意义上，上同调是带拓扑的基础。我们的主张是例证了第一理论的时间反演不变的绝缘体与非对称空间对称性。这些绝缘体可以被描述为“分段拓扑”，在这个意义上，子拓扑描述了布里渊区的不同高对称子流形，并且各种子拓扑必须拼凑在一起以形成全局一致的拓扑。我们发现的子拓扑结构包括：量子自旋霍尔效应的滑动对称模拟，沙漏流拓扑结构（以我们最近提出的KHgSb材料类为例）和量子化的非阿贝尔极化。我们的上同调分类结果在一个非典型的体积边界对应我们的拓扑绝缘体。
2016-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic Dirac Semimetals in Two Dimensions
寻找类似于石墨烯的受保护的二维狄拉克半金属对于基础和实际兴趣都是重要的。二维狄拉克锥是由晶体对称性和磁序保护可能会破坏他们的鲁棒性。在这里，我们提出了一个一般的框架来分类具有时间反演和反转对称性的自旋轨道耦合系统中的稳定的二维狄拉克半金属，并显示了稳定的狄拉克点的存在，在二维反铁磁半金属。与三维Dirac半金属的两类不同，二维Dirac半金属的时间反演对称性和反演对称性是一类与非对称空间群对称性密切相关的单一对称性。我们进一步提供了一个具体的模型，在反铁磁半金属，它支持Dirac保护的二维狄拉克点。这种系统的对称性破缺导致了二维手征拓扑态，如量子反常霍尔绝缘体和手征拓扑超导相。
2017-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Optical Spectroscopy of Nodal-Line Semimetals
本文研究了二维节线半金属 NbSi$_{x}$Te$_{2}$ 中非简单空间群对称性保护能带简并对非线性光学响应的影响，揭示了奇次谐波产生机制、偏振依赖性和带间带内机制相互作用，为超快光电器件应用提供新思路。
2025-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Node-Surface and Node-Line Fermions From Nonsymmorphic Lattice Symmetries
利用对称性分析和第一性原理计算，在BaMX $_3$（M = V，Nb或Ta; X = S或Se）族准一维晶体中提出了一种新的半金属拓扑量子态.我们发现BaVS $_3$中的价带和导带在布里渊区（BZ）的$k_z=π/c$平面（$c$是沿$\hat{z}$轴的晶格常数）上是简并的。这些节点形成一个节点表面，它们受到非对称晶体对称性的保护，该对称性由围绕$\hat{z}$轴的两次旋转和沿着同一$\hat{z}$轴的半平移组成。在BaTaS $_3$中，由于Ta的强自旋轨道耦合（SOC），节点表面的能带简并被提升。节点面在$k_z=π/c$平面上沿着高对称路径$k_x=0$和$k_x$ = $\pm{\sqrt{3}}k_y$被简化为一维节点线。这些节点线对SOC是鲁棒的，并由$P6_3/mmc$空间群的对称性保证。这些节点线状态完全不同于以前的建议，这些建议是基于偶然的带接触。我们还提出了一个有用的材料设计，实现拓扑节点表面和节点线半金属。
2016-01-07 cond-mat.mes-hall
Nodal-chain network, intersecting nodal rings and triple points coexisting in nonsymmorphic Ba3Si4
拓扑金属/半金属（TM）中拓扑元素的共存性逐渐引起人们的关注。然而，非拓扑因素往往会扰乱费米面，掩盖有趣的拓扑性质。在这里，我们发现，Ba_3Si_4是一个“干净”的TM，其中共存的主链网络，交叉节环（INR）和三相点，在没有自旋轨道耦合（SOC）。此外，节点环的拓扑阶段表现出不同的类型：从类型-I，类型-II到类型-III环根据带色散。所有的拓扑元素都是由三个能带的交叉产生的，因此它们是相关的而不是相互独立的。当某些结构对称性被外应变消除时，拓扑相演化为另一个相，包括Hopf链、一维节链和新的INR。
2018-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Observation of Gapless Dirac Surface States in ZrGeTe
拓扑狄拉克半金属的实验发现为在实际材料中寻找各种奇异量子相提供了一个平台。最近出现的ZrSiS型材料作为拓扑线半金属，其中观察到带隙的Dirac类表面态。在这里，我们提出了一个系统的角度分辨光电子能谱（ARPES）研究ZrGeTe，非对称保护狄拉克半金属。我们在布里渊区的同一个$\bar X$点上观察到两个类狄拉克无带隙表面态。我们的理论分析和第一性原理计算表明，这些是由晶体对称性保护。因此，ZrGeTe出现作为一个罕见的例子，自然微调系统的对称性和非对称对称性之间的相互作用导致丰富的现象学，从而打开了机会，以调查物理学的狄拉克半金属和拓扑绝缘相实现在一个单一的材料。
2017-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Altermagnetic Weyl node-network semimetals protected by spin symmetry
本文基于自旋对称性分析提出一类受自旋对称性保护的Weyl节线半金属，并通过第一性原理计算预测交变磁体Nb2FeB2和Ta2FeB2为节点网络半金属，且考虑自旋轨道耦合后转变为Weyl半金属相。
2025-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-Abelian nonsymmorphic chiral symmetries
霍夫施塔特模型描述了一大类物理系统，其特征是粒子在规范场中的晶格上跳跃。最近在各种合成平台上的进展使得能够高度可控地模拟具有复杂空间纹理的定制规范场的此类系统。这些合成的规范场可以引入电子材料中不出现的合成对称性。在SU（2）非阿贝尔Hofstadter模型中，我们从理论上证明了多重非对称手征对称性的出现，它结合了内部酉反对称性和分数空间平移.依赖于规范场的值，非对称的手征对称性可以表现出非阿贝尔代数，并保护块体能带结构中的Kramer四重态，在所有动量处产生一般的四重简并。这些非对称性的手征对称性在零能量下保护双狄拉克半金属，当引入边界时，双狄拉克半金属变成量子限制绝缘相。此外，系统大小的奇偶性可以决定所得到的绝缘相是平凡的还是拓扑的。我们的工作指出了一条途径，通过合成对称性从合成规范场中涌现出来，创造拓扑结构。
2022-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Selection rules for quasiparticle interference with internal nonsymmorphic symmetries
我们研究了如何与晶格平移交换的非对称对称性反映在扫描隧道显微镜（STM）测量的准粒子干涉（QPI）图。QPI图是由杂质的布洛赫态散射产生的，它记录了入射波和散射波的干涉，作为能量和尖端位置的函数。虽然杂质和尖端一般打破空间对称性，我们发现，QPI地图提供这些对称性的普遍信息。对称性对布洛赫函数的各种动量分量之间的关系施加了约束。这些关系导致在QPI地图的某些动量转移的选择规则。我们发现，普遍信息编码的QPI信号的情况下，或在其复制的相对强度。我们展示了一维链的例子和层状化合物$\rm ZrSiS$的有效模型。我们讨论了我们的理论在分析观察到的外尔半金属$\rm TaAs$的QPI的影响。我们的理论是特别相关的棒和层空间群的材料，或者当一个相关的序参量，如反铁磁性，扩大了单位细胞。
2018-12-10 cond-mat.mes-hall
Layer Construction of Three-Dimensional Z2 Monopole Charge Nodal Line Semimetals and prediction of the abundant candidate materials
本研究将层构造方法扩展至拓扑半金属系统，通过非点式对称性堆叠二维$\mathcal{PT}$对称Dirac半金属构造三维$\mathbb{Z}_2$节线半金属，并结合第一性原理计算预测了122种候选电子材料。
2023-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological nodal line semimetals with and without spin-orbital coupling
我们从理论上研究了具有晶体对称性保护的节线的三维拓扑半金属。与具有点节点的TSM相比，例如，Weyl半金属和Dirac半金属，其中导带和价带在离散点处接触，在这些新的TSM中，两个带在布里渊区的闭合线处交叉。我们提出了两类新的对称性保护的节线的存在和存在的自旋轨道耦合（SOC）的情况下，分别。在前者中，我们讨论的节线的反演对称性和时间反演对称性相结合的保护，但不像任何以前研究的节线在同一对称类，每个节线有一个$Z_2$负电荷，只能创建（湮灭）成对。在第二类中，与SOC，我们表明，非对称性（螺旋轴）保护四带交叉节线的系统具有反转和时间反演对称性。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit Semimetals in the Layer Groups
最近的兴趣点和线节点半金属导致的建议和发现这些现象在许多系统。然而，这些节点系统通常是根据依赖于特定空间群复杂性或带调谐条件的个别性质来描述的。限制自己的情况下，强自旋轨道相互作用，我们开发了一个通用的框架，捕获现有的系统和预测新的节点材料的例子。在许多以前提出的系统中，空间群的三维性质掩盖了关键的共性。因此，我们展示了如何在我们的框架内，可以预测和表征一组不同的节点现象，即使在二维系统中构建的三维网站，被称为“层组”。在Watanabe、Po、Vishwanath和Zaletel关于最小绝缘填充、非对称对称性和紧致平坦流形之间关系的现有讨论的基础上，我们描述了层组中允许的半金属结构，并绘制了与相关三维系统的连接。
2016-10-06 cond-mat.mes-hall
Three-dimensional graphdiyne as a topological nodal-line semimetal
研究了一种新的平面碳同素异形体--三维ABC叠层（菱面体）石墨二炔的电子能带结构。利用第一性原理计算，我们证明了该系统是一个导带和价带在动量空间中相交于一个封闭环的单线半金属。我们导出了最小紧束缚模型和$4\times 4$矩阵形式的低能有效哈密顿量。节点线被一个非平凡的缠绕数所保护，它保证了有限厚平板中拓扑表面状态的存在。掺杂系统的费米面呈现出一种特殊的自相交沙漏结构，这与以前提出的节点半金属中的环面或管道形状有很大不同。尽管其结构简单，三维石墨二炔提供了独特的电子性质，不同于任何其他碳同素异形体。
2018-04-10 cond-mat.mes-hall
Intrinsic Second-Order Topological Superconductors with Tunable Majorana Zero Modes
Sun Yat-sen University（中山大学）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Magnetoelectric Physics and Devices, Sun Yat-sen University（广东省磁电物理与器件重点实验室，中山大学）；State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, Sun Yat-sen University（光电功能材料与技术国家重点实验室，中山大学）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area (Guangdong)（粤港澳大湾区量子科学中心（广东））
本研究通过非对称Dirac半金属实现本征二阶拓扑超导体，通过调控边界亚晶格终止实现Majorana零模的可调性。
2025-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Termination Dependent Topological Surface States in Nodal Loop Semimetal HfP2
对称性在物理学的所有学科中都起着重要的作用。在拓扑材料领域内，人们对理解晶体和内部对称性的力学如何保护导带和价带之间的交叉有很大的兴趣。此外，探索这一方向可以导致对具有各种对称性的晶体的拓扑性质的更深入的理解。首次报道了用角分辨光电子能谱（ARPES）对节环半金属HfP 2拓扑表面态的实验观测，并得到了第一性原理计算的支持.我们的研究表明，在这种化合物的终止依赖的表面状态。我们的实验数据显示，表面状态连接到三个独特的节点回路，理论计算证实是拓扑非平凡的。这项工作表明，过渡金属双镍族化合物提供了一个很好的平台，研究非平凡的非对称对称性保护的拓扑状态。
2019-06-23 cond-mat.mes-hall
Symmetry-enforced three-dimensional Dirac phononic crystals
狄拉克半金属是指四个能带之间具有离散的线性交叉点（称为狄拉克点）的材料，是拓扑上不同相的临界态。这样的无隙拓扑态是通过带反转机制实现的，在这种机制中，狄拉克点可以通过微扰成对地湮灭，而不改变系统的对称性。在这里，我们报告的狄拉克点的实验观察，强制执行完全由晶体对称性，使用非对称的三维声子晶体。有趣的是，我们的狄拉克声子晶体主机四个螺旋拓扑表面状态，其中相反螺旋的表面状态交叉沿某些动量线的间隙，我们进一步的表面测量证实。新的狄拉克系统可能为研究难以捉摸的（伪）相对论物理提供新的机会，也为声学应用提供了一个独特的原型平台。
2020-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weyl-like points from band inversions of spin-polarised surface states in NbGeSb
能带反转是稳定固体中各种新电子态的关键，从拓扑绝缘体的反转体带隙中的拓扑表面态到形成受保护的三维狄拉克和外尔点以及半金属的拓扑线。在这里，我们创建一个带反转不是体状态，而是表面状态之间的流形。我们意识到这一点的异价替代铌锆和锑的S在ZrSiS家族的非对称半金属。利用角分辨光电子能谱和密度泛函理论，我们展示了如何驱动两对表面态，已知从ZrSiS，在NbGeSb的费米能级附近彼此相交，以及发展明显的自旋轨道介导的自旋分裂。我们演示了如何镜像对称导致保护交叉点在所得的自旋轨道纠缠表面能带结构，从而稳定的表面状态类似物的三维外尔点。更一般地说，我们的观察结果表明，工程拓扑结构和安全性保护的国家通过带反转的表面状态的新机会。
2019-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Weyl-Kondo semimetals induced by quantum fluctuations
本文提出磁有序源于传导 d 电子而局域 f 磁矩仍量子涨落的磁性 Weyl-Kondo 半金属机制，并筛选出 UNiGa、UNiAl、USbTe 和 CeCoPO 等候选材料。
2024-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Three-Dimensional Topological Twistronics
我们引入了一个理论框架的三维（3D）双电子学的新概念，通过开发一个广义布洛赫带理论的三维层状系统与连续层之间的恒定扭转角$θ$。我们的理论采用了非对称，使一个有效的面外晶体动量的精确定义，也捕捉到相邻扭曲层之间形成的面内莫尔图案。为了证明新的拓扑物理，可以通过3D twistronics实现，我们提出了两个例子。在第一个手征扭曲石墨的例子中，外尔节点的出现是因为反转对称破缺，I型和II型外尔费米子之间的$θ$调谐跃迁，以及面内速度消失的魔角。在扭曲外尔半金属的第二个例子中，晶格结构中的扭曲诱导了具有涡旋-反涡旋晶格构型的手征规范场$\boldsymbol{\mathcal{A}}$。束缚在$\boldsymbol{\mathcal{A}}$场的涡核上的线模产生了莫尔尺度的3D Weyl物理。我们还讨论了可能的实验实现的三维双电子。
2020-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
