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
Rules for Phase Shifts of Quantum Oscillations in Topological Nodal-line Semimetals
节线半金属是拓扑半金属，其中带接触形成节线或环。在一个包围着节线的环周围，电子可以积累一个非平凡的$π$ Berry相位，所以舒布尼科夫-德哈斯（SdH）振荡中的相移可能给出了半金属的输运特征。然而，不同的实验报道了矛盾的相移，特别是在WHM半金属（W=Zr/Hf，H=Si/Ge，M=S/Se/Te）中。对于一般的半金属材料模型，我们给出了在垂直于半金属材料表面的磁场作用下电阻率SdH振荡的系统计算。从电阻率的分析结果，我们提取的一般规则，以确定任何情况下的相移，并将其应用到ZrSiS和Cu $_3$ PdN系统。根据磁场方向、载流子类型和费米表面的截面，相移显示出丰富的结果，与正常电子和外尔费米子的结果截然不同。我们的结果有助于探索拓扑线半金属的输运特征，并可以推广到其他拓扑相的物质。
2018-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological piezoelectric effect and parity anomaly in nodal line semimetals
晶格变形作为有效轴向矢量场作用于狄拉克材料的低能激发。这允许通过对轴向规范场的响应来直接检测狄拉克材料的量子异常。研究了Dirac节线半金属中晶格振动引起的宇称反常，建立了拓扑压电效应，即，周期性晶格变形产生横向于变形场的拓扑霍尔电流。由这种压电效应引起的电流是无耗散的，其大小完全由节环的长度决定，导致半量子化的输运系数。我们的理论建议可以在实验上实现在各种节线半金属，如CaAgP和Ca $_{_3}$ P ${_2}$。
2020-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological nodal-line semimetals in ferromagnetic rare-earth-metal monohalides
拓扑半金属将拓扑分类从绝缘体扩展到金属，极大地丰富了我们对凝聚态拓扑态的理解。这对于拓扑线半金属（TNLS）尤其如此。在本文中，我们确定层状材料作为托管TNLS的有前途的候选人。基于第一性原理计算和有效模型分析，我们提出层状铁磁稀土金属单卤化物LnX（Ln=La，Gd; X=Cl，Br）具有长期追求的拓扑相.具体而言，单层LaX和单层GdX是理想的二维（2D）Weyl半金属和大间隙2D量子反常霍尔绝缘体（QAHIs），带隙分别高达61 meV。此外，3D LaX和3D GdX分别是具有一对镜像对称保护的节线和3D弱QAHIs的TNLS。3D LaX中贯穿整个布里渊区（BZ）的节线对于强自旋轨道耦合（SOC）具有相当强的鲁棒性，并且位于费米能级附近，为探索非线性线费米子的奇异性质以及相关器件设计提供了一个新的平台。
2019-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dissipationless transport signature of topological nodal lines
Leibniz Institute for Solid State and Materials Research (IFW Dresden)（莱布尼茨固体的和材料研究所）；Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat（维尔茨堡-德累斯顿卓越集群 ct.qmat）；Laboratoire de Physique des Solides (LPS Orsay)（固体物理实验室）；CNRS, Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, Université Grenoble-Alpes, Université Toulouse 3, INSA-Toulouse, EMFL（法国国家科学研究中心，强磁场国家实验室，格勒诺布尔阿尔卑斯大学，图卢兹第三大学，图卢兹国立理工学院，法兰西金属联邦）
本研究发现拓扑节点线在极小磁场下可产生无耗散的横向输运信号，揭示了拓扑节点线可转化为威尔节点，并为工程化威尔节点提供了新方法。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-Silicon Topological Semimetals with Closed Nodal Line
由于与当前半导体工业的天然兼容性，具有不同结构和电子特性的硅同素异形体为下一代Si基器件提供了有希望的平台。通过第一性原理计算筛选了230个沸石骨架中的全硅晶体，发现了两种结构稳定的硅同素异形体（AHT-Si 24和VFI-Si 36），它们含有开放通道作为拓扑节点线半金属，Dirac节点在布里渊区kz=0平面上形成节环。有趣的是，由于Si的自旋-轨道耦合非常弱，它们的节环受到反演和时间反演对称性的保护，对SU（2）对称性破缺具有鲁棒性。当节线投影到（001）面上时，由于体能带结构的非平凡拓扑结构，可以观察到平坦的表面能带。我们的发现将拓扑物理扩展到三维Si材料，突出了实现具有拓扑量子态的低成本、无毒且与超导体兼容的Si基电子学的可能性。
2018-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Dirac Nodal Lines and Surface Charges in fcc Alkaline Earth Metals
在单线半金属中，能隙沿${\bf k}$空间中的环闭合，这些环不在高对称点上。节线出现的典型机制涉及镜像对称和$π$ Berry相。在这里，我们通过从头计算表明，fcc的钙（Ca），锶（Sr）和镱（Yb）的拓扑节点线与$π$贝里相附近的费米能级，当自旋轨道相互作用被忽略。特别是，Ca在高压下变成了半金属。由于节线，Zak相位根据波矢${\bf k}$变为$π$或0，并且$π$ Zak相位导致表面极化电荷。载流子最终屏蔽它，留下大的表面偶极子。在具有节线的材料中，当存在重吸附原子时，大的表面极化电荷和出射鼓面表面态都增强了Rashba分裂，正如我们已经证明的那样，在Bi/Sr（111）和Bi/Ag（111）中发生。
2017-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Trivial topological phase of CaAgP and the topological nodal-line transition in CaAg(P1-xAsx)
通过角分辨光电子能谱和第一性原理计算，我们确定了CaAgP的拓扑相，并研究了CaAg（P1-xAsx）的拓扑相变.我们发现，在CaAgP，体带隙和表面状态与一个大的带宽是拓扑平凡的，与混合密度泛函理论计算。计算还表明，应用“负”静水压力可以将平凡的半导体CaAgP转化为理想的拓扑线半金属相。在x = 0.38时，通过P/As部分等价取代可以实现拓扑转变。
2018-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Higher-Order Nodal Points in Two Dimensions
二维（2D）拓扑半金属的特征在于其低能能带结构中的节点。虽然线性节点已经被广泛研究，特别是在石墨烯的背景下，线性节点之外的领域仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们探索高阶节点的可能性，即，在2D系统中具有高阶能量色散的点。我们进行了详尽的搜索，所有80个层组的自旋轨道耦合（SOC），并揭示所有可能的高阶节点。我们发现，它们可以分为两类：二次节点（QNP）和三次节点（CNP）。所有的二维高阶节点都具有双重简并性，并且色散阶数不能高于三阶。QNP只存在于SOC缺失的情况下，而CNP只存在于SOC存在的情况下。特别地，CNP代表了以前未知的新拓扑状态。我们发现，它们具有非平凡的拓扑电荷，导致广泛的拓扑边带。我们的工作彻底解决了高阶节点的问题，发现了新的二维拓扑状态，并为实现这些状态提供了详细的指导。可能的材料候选人和实验签名进行了讨论。
2021-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological nodal-line fermions in ZrSiSe and ZrSiTe
三维体系中拓扑半金属相的发现是拓扑材料研究的新突破。狄拉克线半金属是迄今为止发现的三种拓扑半金属相之一;它的特征是沿着线/环的线性带交叉，与3D狄拉克和Weyl半金属中离散动量点的线性带交叉形成对比。结线半金属的研究还处于起步阶段，目前只有PbTaSe 2、PtSn 4和ZrSiS三种材料系统被证实存在结线费米子。在这封信中，我们报告的证据，节线费米子在ZrSiSe和ZrSiTe探测德哈斯-范阿尔芬（dHvA）量子振荡。虽然ZrSiSe和ZrSiTe具有与ZrSiS相似的层状结构，但我们对dHvA振荡的角度依赖性的测量表明，与ZrSiSe和ZrSiS中的3D类费米面（FS）相比，ZiSiTe中包围Dirac节线的费米面（FS）具有2D特征。我们的实验揭示的另一个重要性质是，ZrSi（S/Se）中的节线费米子密度（~ 10^20-10^21 cm^-3）远高于任何已知拓扑材料的狄拉克/外尔费米子密度。此外，我们还发现ZrSiSe和ZrSiTe单晶可以通过微剥离减薄到二维原子薄层，这为验证ZrSiS型单层材料中的二维拓扑绝缘体提供了一个很有前途的平台
2016-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of topological nodal-loop state in RAs3 (R = Ca, Sr)
拓扑线半金属（NLS）是一类特殊的材料，它具有一维的线节点和由几乎无色散的二维表面带产生的所谓鼓面表面态。然而，在目前实现的NLS中直接观察这些鼓面表面状态仍然是难以捉摸的。在这里，通过使用高分辨率角分辨光电子能谱（ARPES）以及并行的第一性原理计算，我们研究的SrAs 3和CaAs 3的拓扑特性。SrAs3被发现显示存在的拓扑结构的循环，而CaAs3被发现躺在附近的拓扑平凡相。我们的分析表明，在SrAs 3的体的表面投影的表面投影的鼓面表面状态连接。值得注意的是，在SrAs 3和CaAs 3的拓扑状态是很好地从费米能级附近的其他不相关的带分离。因此，这些化合物提供了一个类似氢的简单平台，用于深入了解NLS的量子相变。
2018-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weyl-Dirac nodal line phonons with type-selective surface states
Inner Mongolia University（内蒙古大学）；Research Center for Quantum Physics and Technologies, School of Physical Science and Technology, Inner Mongolia University（内蒙古大学物理科学与技术学院量子物理与技术研究中心）；Key Laboratory of Semiconductor Photovoltaic Technology and Energy Materials at Universities of Inner Mongolia Autonomous Region, Inner Mongolia University（内蒙古自治区高校半导体光伏技术与能源材料重点实验室（内蒙古大学））
研究提出通过群论分析快速识别韦伊-狄拉克节点线声子，并揭示其在不同表面呈现选择性表面态的拓扑特性。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological semimetal phases in a family of monolayer X3YZ6 (X=Nb,Ta, Y=Si,Ge,Sn, Z=S,Se,Te) with abundant nodal lines and nodes
用第一性原理计算研究了单层X_3YZ_6（X=Nb，Ta，Y=Si，Ge，Sn，Z=S，Se，Te）材料的电子和拓扑性质.这类材料属于拓扑半金属，具有丰富的节线和节点。考虑到Ta3SnTe 6和Ta3SiSe 6的性质相似，本文重点分析了它们的性质。自旋轨道耦合的存在导致了第一类节线向狄拉克点的转变以及第二类狄拉克点的消失。三维（3D）能带图生动地再现了节点和节线的特征。在（110）边态中出现的平带进一步证实了它们的非平凡拓扑性质。我们还探讨了不同节线（节点）、晶体对称性和SOC之间的关系。在没有SOC的情况下，I型节线受到Mz和My对称性的保护。即使在存在SOC的情况下，对称性破缺也会导致能带分裂。单层X3YZ 6可以作为二维TM的候选者，为进一步研究有趣的物理现象提供平台。
2022-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Nodal Line Semimetal and Dirac Semimetal State in Antiperovskite Cu$_3$PdN
基于第一性原理计算和有效模型分析，我们提出了立方反钙钛矿材料Cu $_3$ PdN在忽略自旋轨道耦合（SOC）时，由于时间反演和反转对称性的共存，可以保持三维拓扑节线半金属态.由于立方对称性，总共有三个节线圆。还导出了“鼓头”状表面平坦带。当包含SOC时，每个节线演化为一对受C $_4$晶体对称性保护的稳定的3D狄拉克点。这与迄今已知的狄拉克半金属，如Na $_3$ Bi和Cd $_3$ As $_2$，都只有一对狄拉克点有显著的区别。一旦C $_4$对称性被破缺，狄拉克点被带隙，系统成为具有（1;111）Z $_2$指数的强拓扑绝缘体。
2015-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nodal lines and mapping to mirror Chern numbers in Ca$_2$As family
采用第一性原理计算和紧束缚模型计算相结合的方法，研究了无自旋轨道耦合（SOC）的Ca $_2$ As族材料的拓扑性质.计算结果表明，Ca $2_$ As族由一个绝缘体相和三个节线相组成，其中一个节线相包含一个相交的节环相，但其中一个相的材料参数并不真实.此外，我们讨论了什么样的非平凡拓扑不变量将出现从每个节线相位时，SOC。我们还发现了一个映射，从一个节点线半金属没有SOC的拓扑晶体绝缘体SOC。这种映射可以用来指定实现的拓扑相从候选人给出的前面的阶段分类方法。
2020-11-23 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
Experimental observation of bulk nodal lines and electronic surface states in ZrB$_2$
拓扑线-线半金属的特征是线接触体能带交叉和拓扑表面态。打破某些保护对称性将这个系统变成狄拉克半金属或外尔半金属，其中包含零维孤立节点。能带理论的最新进展预测了AlB $_2$型二硼化物中具有新型节线的拓扑半金属态。在这里，我们报告的实验实现的角分辨光电子能谱结合第一性原理计算的ZrB $_2$的费米能附近的线费米子和相关的表面态。ZrB $_2$中的狄拉克节线缠绕成两组节环，它们沿$Γ$ - $K$方向连接在一起。我们进一步观察到一个独特的表面状态连接到每个节线，指示的非平凡的拓扑性质的散装节线。因此，我们的研究结果提供了令人信服的实验证据的半金属态的ZrB $_2$在体和表面上，这表明ZrB $_2$作为一个显着的平台，发现独特的现象诱导的半金属线费米子。
2018-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic susceptibility of topological nodal semimetals
从理论上研究了拓扑Weyl、II型Weyl、Dirac和线结半金属的磁化率。发现了这种磁化率与化学势、温度、磁场的方向和大小的关系，结果表明磁性测量在研究这些半金属中是非常有用的。作为例子，我们计算了Cd $_3$ As $_2$、Na $_3$ Bi和Ca $_3$ P $_2$的磁化率。
2016-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical conductivity in topological nodal-line semimetal ZrSiS
ZrSiS是一种理想的半金属半导体材料。本文采用基于第一性原理能带计算的多轨道理论模型，对ZrSiS的动态电导率进行了理论研究。我们发现，与理想狄拉克模型不同，干净极限下的动态电导率实际上不是频率无关的，而通过引入可能由无序引起的能量加宽来实现几乎平坦的依赖性。研究结果可应用于ZrSiSe、ZrSiTe、HfSiS等具有类似晶体结构的化合物。
2018-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical conductivity of three and two dimensional topological nodal line semimetals
拓扑节线半金属在低载流子浓度下的费米面形状特殊，导致了它们不寻常的光学和输运性质。本文利用久保公式分析了三维和二维节线半金属的线性光学响应。三维节线半金属的光学电导率是各向异性的。沿轴向（\textit{i.e.}，垂直于硅环平面的方向），在低和高载流子掺杂下，Drude重量与化学势具有线性关系。对于径向方向（\textit{i.e.}，平行于环形平面的方向），在从低到高的载流子浓度的过渡中，这种依赖性从线性变为二次。带间对光学电导率的贡献也是各向异性的。特别地，在大频率下，它在轴向方向上饱和到恒定值，并且沿着径向方向随着频率线性增加。在二维节线半金属中，不能诱导带间光学跃迁，对光学电导率的唯一贡献来自带内激发。相应的德鲁德重量是独立的载流子密度在低载流子浓度和线性增加的化学势在高载流子掺杂。
2017-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of topological nodal-line semimetal in YbMnSb2 through optical spectroscopy
测量了YbMnSb_2晶体从室温到7 K的宽频率范围内的光学性质。随着温度的降低，电导率谱在300cm ~（-1）附近出现了一个平坦区，不能用Drude-Lorentz模型来描述。必须引入与频率无关的分量来对所测量的光学电导率进行建模。我们的第一性原理计算表明YbMnSb 2在费米能级附近有一个Dirac节线。测量的光学性质和计算的电子能带结构之间的比较表明，频率无关的光学电导率分量产生的狄拉克节线附近的带间跃迁，从而表明，YbMnSb 2是狄拉克节线半金属。
2019-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Surface States in Strain-Induced Nodal-Line Topological Semiconductors
Centro de Física de Materiales (CFM-MPC), Centro Mixto CSIC-UPV/EHU（材料物理中心（CFM-MPC），CSIC-UPV/EHU联合中心）；Departamento de Polímeros y Materiales Avanzados: Física, Química y Tecnología, Facultad de Química, University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学化学学院先进聚合物与材料系：物理、化学与技术）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心（DIPC））；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基克，巴斯克科学基金会）；Department of Physics and Astronomy, Ohio University（俄亥俄大学物理与天文学系）
本文利用Luttinger哈密顿模型研究应变和自旋轨道耦合下反转带隙半导体的拓扑相图，推导表面态的解析解，揭示表面态在相边界处的连续演化，并发现投影节线处表面态色散的非解析性。
2026-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modular Arithmetic with Nodal Lines: Drumhead Surface States in ZrSiTe
本文从实验和理论两方面研究了节线半金属ZrSiTe的电子结构。在ZrSiTe中发现了两种不同的表面态-拓扑鼓面态和平凡浮带表面态。利用威尔逊圈的光谱，我们表明，一个非平凡的Berry相位，存在于一个有限的区域内的布里渊区引起的拓扑鼓面型表面态。Berry相的$\mathbb{Z}_2$结构诱导表面态的$\mathbb{Z}_2$“模运算”，允许来自不同节线的表面态杂交和间隙，这可以通过一组威尔逊圈来探测。我们的研究结果证实了\textit{ab-initio}计算和角分辨光电发射实验，这是在良好的协议彼此和拓扑分析。这是第一个完整的表征拓扑表面状态在家庭的方网为基础的节线半金属，从而从根本上增加了理解的拓扑性质，这一类不断增长的拓扑半金属。
2019-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic Topological Nodal Line Semimetals
本文研究了具有磁有序和强自旋轨道相互作用的三维节线半金属。提出了两类不同的磁非线性同步模型。第一类是带反转NLSM，其中偶然线节点由带反转引起，并由滑移镜像平面和时间反转和反转对称性组合局部保护。这可以看作是二维反铁磁狄拉克半金属的平凡堆叠。第二类是基本非线性对称模型，其中节点特征由特定的磁对称群填充。我们进一步提供了两个具体的紧束缚模型的磁性NLSM属于这两个不同的类，分别。最后，我们简要讨论了可能的物质场所和实验的影响，这样的阶段。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Topological Nodal-Ring Phonons in Monolayer Hexagonal Boron Nitride
本研究利用高分辨率电子能量损失谱在单层六方氮化硼中实验观测到两个受镜面对称性保护的拓扑节线声子，将二维拓扑声子从石墨烯拓展至宽带隙绝缘体，为声子器件应用奠定基础。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall 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
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
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
Classification of reflection symmetry protected topological semimetals and nodal superconductors
虽然绝缘体、半金属和超导体在非空间对称性方面的拓扑分类是很好理解的，但对晶体对称性（如镜面反射和旋转）保护的拓扑状态知之甚少。在这项工作中，我们系统地分类拓扑半金属和节点超导体的保护，不仅由非空间（即，全球）对称，而且还通过晶体反射对称。我们发现这种分类主要取决于（i）半金属（超导体）的费米面（节点线或节点）的余维，（ii）镜像对称与非空间对称是交换还是反交换，以及（iii）费米面（节点线或节点）在镜像反射和非空间对称下如何变换。该分类是通过检查所有可能的可添加到布洛赫或Bogoliubov-德Gennes哈密顿量在一个给定的对称类，并明确推导出拓扑不变量允许的质量项。我们讨论了反射对称保护的拓扑半金属和节点超导体的几个例子，包括具有镜像$\mathbb{Z}_2$数的拓扑晶体半金属和具有镜像绕组数的拓扑晶体节点超导体。
2014-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Experimental Observation of Dirac Nodal Links in Centrosymmetric Semimetal TiB$_2$
拓扑线半金属态是各种拓扑量子相的肥沃土壤，当某种保护对称性破缺时，可以实现拓扑绝缘体、狄拉克半金属或外尔半金属，但只在极少数材料中进行了实验研究。与离散节点相比，具有丰富拓扑结构的节线可以导致更不寻常的输运现象。利用角分辨光电子能谱和第一性原理计算，在这里，我们提供了令人信服的证据，在中心对称的半金属TiB $_2$中的非线性费米子的自旋轨道耦合效应可以忽略不计。在费米能级以下的能带交叉处，可以清楚地观察到两组狄拉克结环，一组围绕水平镜面$σ_h$中的布里渊区（BZ）拐角，另一组围绕垂直镜面$σ_v$中的BZ中心，而不受其他能带的干扰。形成狄拉克节环的线性色散宽达2 eV。我们进一步观察到，两组节点环沿$Γ$ - $K$方向连接在一起，构成了一个中间链路配置。TiB $_2$具有简单的电子结构，Dirac节链主要构成费米面，这表明TiB是研究和应用与非线性费米子相关的新物理性质的重要平台。
2018-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast relaxation of acoustic and optical phonons in a topological nodal-line semimetal ZrSiS
尽管是研究最多的节线半金属，一个清晰的理解的瞬态弛豫动力学和潜在的机制，在ZrSiS是缺乏。利用时间和角度分辨的光电子能谱，我们研究了ZrSiS的超快弛豫动力学，揭示了一个独特的松弛在体相线状态，这是很好地捕获的一个简单的模型的基础上的光学和声学声子冷却。我们发现线性衰减过程的光学和声学声子弛豫声冷却抑制在高温下。我们的研究结果揭示了不同的衰减机制的体和表面状态，并铺平了道路，以了解在这种材料的导电机制。
2021-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Nodal Line Electrides: Realization of Ideal Nodal Line State Nearly Immune from Spin-Orbit Coupling
节线半金属是当前研究的热点。在大多数现有的NLS中，节线的固有性质被极大地破坏，因为节线通常遭受由不可忽略的自旋轨道耦合（SOC）引起的相当大的间隙。本文提出了拓扑节线带（TNLEs），它同时实现了节线和带的电子结构，为设计几乎不受SOC影响的NLS提供了新的思路。由于费米能级附近的态主要由非核束缚的间隙电子贡献，TNLEs中的节线即使含有重元素也表现出极小的SOC诱导能隙。特别是，我们提出A2 B族（A = Ca，Sr，Ba; B= As，Sb，Bi）材料是具有可忽略的SOC诱导带隙的现实TNLE，可以作为研究TNLE本征特性的良好平台
2020-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Topological Signatures in Nodal Semimetals through Neutron Scattering
拓扑结点半金属由于其带接触结点的拓扑保护作用而具有多种迷人的电子性质。中子散射，尽管它的权力在探测基本激发，并没有被常规应用于拓扑半金属，主要是由于缺乏一个明确的中子响应和拓扑签名之间的联系。在这项工作中，我们从理论上研究的作用，中子散射可以发挥揭开拓扑节点功能：一个大的磁中子响应与光谱非解析性可以产生单独的节点带。导出了一般拓扑节块金属的动力学结构因子的新公式。对于Weyl半金属，我们证明了Weyl节点的位置、费米速度和手征反常的特征都可以留下标志性的中子谱响应。我们的工作提供了一个基于中子的途径探测散装拓扑材料。
2022-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Triply degenerate nodal lines in topological and non-topological metals
拓扑结点线半金属具有双重或四重退化结点线，它们受到对称性的保护。在这里，我们调查的可能性存在的三重退化节线的金属。我们提出了两种类型的三重退化节线，一个拓扑平凡和其他非平凡。第一类是由二维赝自旋1费米子堆叠而成的，它可以被看作是一种可调谐的带交叉线结构的临界情况，该结构包含一个受保护的二次带交叉线和一个非简并带，并且在微扰下可以分裂成四个Weyl节线。我们发现结线结构的表面态依赖于晶格的几何形状和表面终止。这样的金属在一定的填充范围内有一个费米面的嵌套，当包括相互作用时，导致密度波态。第二类是赝自旋1费米子的涡环。在该系统中，赝自旋形成Skyrmion织构，表面态为完全扩展的拓扑费米弧，从而表现出三维量子反常霍尔效应，并具有最大的霍尔电导率.在第一布里渊区，涡环可以演化为一对不闭合的涡线。如果涡线是系统的唯一节特征，那么涡线就不能单独存在于格点模型中。
2021-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Nearly triple nodal point topological phase in half-metallic GdN
拓扑半金属的最新发展为实现凝聚态系统中的相对论色散开辟了一条道路。最近研究的一种拓扑特征是三个带退化的“三节点”。与外尔和狄拉克节点相反，三重节点受到旋转对称性的保护，具有附加的节线，因此不可能用手征性来表征。以前的研究三重节点考虑的是双线性系统，虽然人工塞曼分裂被用来探测拓扑性质。在这里，而是我们对待铁磁材料，半金属GdN，其中分裂的三重节点来自自旋轨道耦合。分裂的大小范围从15到150毫电子伏取决于磁化方向，使魏尔点相和“近三节点”相之间的过渡，表现出非常相似的表面光谱和传输特性相比，一个真正的三节点系统。丰富的拓扑表面状态，可通过磁化方向进行操纵，使半金属GdN成为未来研究和应用的有前途的平台。
2018-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Increasing the number of topological nodal lines in semimetals via uniaxial pressure
压力的应用已经被证明可以在拓扑金属线半金属中诱导有趣的相变。在这项工作中，我们分析了单轴压力如何影响BaSn 2，狄拉克线半金属在没有自旋轨道耦合的拓扑特征。使用基于密度泛函理论和模型紧束缚哈密顿量的计算，我们发现压力高于4 GPa的第二节线的出现。我们检查这两个阶段的拓扑特征表明，一个非平凡的字符是存在于他们两个。因此，提供了拓扑到拓扑相变的证据，其中拓扑节线的数量增加。Ba的dxz和dyz轨道和Sn的pz轨道之间的轨道重叠增加和晶体对称性的保存被发现是负责这个过渡的到来。此外，我们铺平了道路，实验测试这种过渡，通过获得的拓扑关系的零能量模式时，在每个阶段中出现的磁场施加。
2021-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Intersecting topological nodal ring and nodal wall states in superhard superconductor FeB4
具有拓扑非平凡态和超导电性的新型材料近年来引起了人们的广泛关注。最近合成的单晶FeB 4被证明在低于2.9 K的温度下具有超导性，其纳米压痕硬度被测量为65 GPa。本研究基于第一性原理计算和低能kp有效哈密顿量，发现这种Pnnm型超硬FeB_4超导体在k_x=0和k_z=0平面上具有交叉节环（INR）和在k_y= π和k_z= π平面上具有节壁态的拓扑行为。在[100]和[001]表面上观察到的表面鼓面状（D-H-L）态证实了该系统中INR态的存在。根据我们的研究结果，FeB 4具有超导性，优越的力学行为，一维（1D）和二维拓扑元素，以及D-H-L表面态，是一种现有的单相靶材料，可以在不久的将来用于实现拓扑超导态。
2021-01-02 cond-mat.mtrl-sci
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
Multiple topological nodal structure in LaSb2 with large linear magnetoresistance
在广泛研究的拓扑半金属中，非常规费米子是丰富奇异拓扑性质的来源。本文利用对称性分析和第一性原理计算，提出了LaSb_2中多种拓扑结点结构的共存，包括拓扑结点面、结点线，特别是八重简并结点，这些拓扑结点结构在单一材料中很少被观察到.利用高分辨率角分辨光电子能谱结合Shubnikov-de Haas量子振荡测量，我们证实了LaSb 2中节面和八重简并节点的存在，并提取了π Berry相，证明了其中的非平凡电子能带结构拓扑.有趣的多重拓扑节点结构可能在产生大的线性磁电阻中起着至关重要的作用。我们的工作更新的见解LaSb 2及其类似的奇异拓扑现象。
2022-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nodal lines in momentum space: topological invariants and recent realizations in photonic and other systems
拓扑绝缘体是现代凝聚态理论中最有趣的现象之一。物质拓扑状态的独特和奇异性质允许单向无间隙电子输运和霍尔电导率的极其精确的测量。最近，新的拓扑效应发生在狄拉克/外尔点已经得到了更好的理解和证明，使用人工材料，如光子和声子晶体，超材料和电路。相比之下，节线的拓扑性质，这是一维退化的动量空间，仍然很少探索。在这里，我们解释的拓扑节点线的理论概念，并审查最近和正在进行的进展，使用人工材料。综述包括最近在动量空间中节线的非阿贝尔拓扑荷的演示以及在光子和其他系统中实现的节线的例子。最后，我们将解决涉及的挑战，在实验演示和理论理解的拓扑节点线。
2022-01-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High-throughput Investigations of Topological and Nodal Superconductors
对称性指标的理论，使数据库搜索拓扑材料在正常的导电阶段，这导致了几个非线性拓扑材料数据库。到目前为止，这样一个数据库的拓扑超导体尚未实现，因为缺乏信息的配对对称性的现实材料。在这项工作中，避开这个问题，我们解决了另一个问题：预测的拓扑和节点超导性的材料为每个单值表示的点群。基于最近开发的超导体的对称性指标，我们提供了全面的映射从配对对称性拓扑或节点超导性质的无机晶体结构数据库中列出的超导材料。我们定量地表明，大约90%的计算材料是拓扑或节点超导体时，属于一个一维的非平凡的irrep点群的配对被假定。当材料是表征强化的节点超导体时，节点的位置和形状也被识别。这些数据汇总在\textit{Database of Topological and Nodal Supercoductors}。我们还提供了一个子程序\textit{Topological Supercon}，它允许用户通过上传第一性原理计算的结果作为输入来检查任何材料本身的超导相的拓扑性质。我们的数据库和子程序，结合实验，将帮助我们理解的配对机制，并促进实现长期寻求的马约拉纳费米子有希望的拓扑量子计算。
2022-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photoemission Spectroscopic Evidence for the Dirac Nodal Line in Monoclinic Semimetal SrAs$_3$
具有奇异量子特性的拓扑线半金属在动量空间中表现出受量子保护的线接触体能带交叉。然而，在大多数已识别的拓扑结线化合物中，这些拓扑非平凡结线被费米能级处的复杂拓扑平凡态（$E_F$）所包围，这将给它们的识别和进一步的应用带来困难。利用角分辨光电子能谱和第一性原理计算，我们提供了令人信服的证据，狄拉克线费米子的存在，在单斜半金属SrAs $_3$，这是接近$E_F$和远离分心的复杂平凡的费米面或表面状态。计算结果表明，在$E_F$附近的\emph{Y}附近，两个宇称相反的能带发生反转，在$Γ$ - \emph{Y} - \emph{S}平面上形成单节环，自旋轨道耦合效应可以忽略.我们跟踪这些带交叉，然后明确地确定了完整的节环定量，这提供了一个关键的实验支持的预测在CaP $_3$家庭的材料的线费米子。SrAs $_3$在$E_F$周围具有简单的拓扑非平凡体电子态，且不干扰自然解理面上的表面态，有望成为拓扑量子态研究和应用的潜在平台。
2019-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Two-dimensional topological nodal line semimetal in layered $X_2Y$ ($X$ = Ca, Sr, and Ba; $Y$ = As, Sb, and Bi)
在拓扑半金属中，狄拉克点可以形成零维和一维流形，分别如狄拉克/外尔半金属和拓扑节线半金属所预测的那样。在这里，基于第一性原理计算，我们预测的拓扑节线半金属相的二维化合物$X_2Y$（$X$ =钙，锶，钡; $Y$ =砷，锑，铋）在没有自旋轨道耦合（SOC）与带反转在M点。镜像对称性以及静电相互作用，可以通过应变工程，负责非平凡的阶段。此外，我们还证明了奇异的边缘态也可以在没有和有SOC的情况下得到，尽管当包含SOC时，体态的节线处出现了一个微小的间隙。
2017-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Open Type Nodal line Topological Semimetal in Two Dimensional B2C
拓扑半金属，包括Dirac半金属、Weyl半金属和节线半金属，由于其内在的拓扑性质和迷人的性质而引起了人们极大的研究兴趣。利用密度泛函理论，我们发现在二维单层B2 C的低能电子中，节线半金属和Dirac半金属可以共存。有趣的是，除了I型和II型狄拉克费米子外，费米能级周围还出现了一种开放的节线。B_2C片层的低能电子性质可用紧束缚（TB）模型描述，该模型依赖于B-py，pz和C-py，pz态。该系统的一个最大优点是这四种拓扑半金属的能量窗口不同，在实验中很容易区分。该系统为研究不同类型半金属间的相互作用提供了良好的平台。
2017-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Observation of bulk nodal lines in topological semimetal ZrSiS
ZrSiS是研究最深入的拓扑结线半金属候选者，其被提出在其体电子结构中具有多个结线。然而，以往的角度分辨光电子能谱（ARPES）实验主要是探测表面态的真空紫外光。在这里，使用体敏感的软X射线ARPES，我们获得的体电子态的ZrSiS没有任何干扰的表面状态。我们的结果清楚地显示了两组三维体波节线，分别位于体布里渊区的高对称平面上和沿高对称线。高对称面上的节线通过载流子补偿钉扎在费米能级上，构成整个费米面。这意味着ZrSiS中的载流子完全由结线费米子贡献，这表明ZrSiS是研究与结线相关的物理性质的显着平台。
2017-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous shift in scattering from topological nodal-ring semimetals
研究拓扑nodal-ring半导体中散射的异常位移及其拓扑信息编码机制
2025-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Ultrasonic nodal chains in topological granular metamaterials
三维Weyl和Dirac半金属在凝聚态物理中由于探索了全新的拓扑相和相关的非常规表面态而获得了相当大的关注。另一方面，节线和环半金属可以促进3D带交叉，其特征在于由非平凡的链接，如耦合链和结，由潜在的晶体对称性保护。实验的复杂性，自旋-轨道相互作用的有害影响，以及底层表面态合并到块体中，为不断增长的进步带来了巨大的挑战，但幸运的是，使其他系统，如玻色子晶格，成为克服这些障碍的理想平台。在这里，我们展示了一个3D机械超材料制成的颗粒珠，这是预测提供多个交叉的节环在超声制度。通过揭示这些尚未发现的经典拓扑相，我们讨论了相关的新表面状态的弹性，这些表面状态似乎完全不受晶体终止类型的影响，使它们成为超声设备中用于无损检测和材料表征的极好平台。
2019-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Topological Dirac Nodal-net Fermions in AlB$_2$-type TiB$_2$ and ZrB$_2$
基于第一性原理计算和有效模型分析，在AlB $_2$型TiB $_2$和ZrB $_2$中发现了一种Dirac网状半金属态.以TiB $_2$为例，在这种网状结构中存在多个拓扑激发，包括三相点、联结点和节链，它们受到空间反演对称性和时间反演对称性共存的保护。这种网状态与IrF $_4$的网状态明显不同，后者需要亚晶格手征对称性。此外，在TiB $_2$的B端和Ti端（001）表面上分别发现了线性和二次分散的二维表面狄拉克点，这与单层和双层石墨烯的表面狄拉克点类似.
2017-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Symmorphic intersecting nodal rings in semiconducting layers
拓扑半金属的独特性质极大地推动了人们寻找新的拓扑相和相关材料的努力。在这里，我们确定了一个临界条件的存在的连接节环（LNR）的对称晶体，并提出了三种类型的LNR，命名为α，β和γ型，可以通过堆叠半导体层。一些蜂窝结构被认为是拓扑LNR半金属，包括层状和“隐藏”层状结构。三种类型的LNR之间的转换可以由外部应变驱动。有趣的表面状态以外的鼓面状态被发现在这些拓扑材料。
2018-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Coexistence of Tunable Weyl Points and Topological Nodal Lines in Ternary Transition-Metal Telluride TaIrTe4
本文对TaIrTe 4进行了理论和实验研究，TaIrTe 4是第二类Weyl半金属极小模型的潜在候选者。出乎意料的是，一个有趣的节点结构，12个外尔点和一对节点线保护镜像对称被发现的第一性原理计算，其复杂的签名，如拓扑非平凡的带交叉和拓扑平凡费米弧交叉验证角分辨光电子能谱。通过外部应变，外尔点的数量可以减少到理论上的最小值4个，并且节线的出现可以在动量空间中的不同镜像平面之间切换。可调外尔点和节点线的共存建立了三元过渡金属碲化物作为一个独特的测试地面拓扑状态表征和工程。
2017-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of Topological Dirac and Dirac Nodal line semimetal in SrCaP belonging to Nodal line semimetal family SrCaX(X= Bi, Sb, As, P)
本文通过从头计算发现 SrCaX（X=Bi、Sb、As、P）是受 Z2 贝里相位保护的狄拉克节线半金属，并在单一晶体中同时实现 II 型狄拉克点与拓扑节线半金属共存，为研究拓扑性质相互作用提供了理想平台。
2024-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Magnetotransport properties of the topological nodal-line semimetal CaCdSn
拓扑的半金属线支持保护带交叉，形成节线或节环之间的价带和导带，并表现出新颖的传输现象。在这里，我们解决的拓扑状态的半金属候选材料，CaCdSn，并报告其单晶生长的自通量方法的磁输运性质。我们的第一性原理计算表明，在没有自旋-轨道耦合（SOC）效应的情况下，CaCdSn的电子结构在$Γ$点周围具有单一的节环。在CaCdSn的节点交叉被发现位于费米能级以上，并产生一个费米面，由电子和空穴口袋。CaCdSn表现出高迁移率（$μ\approx 3.44\times 10^4$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$），并在低温下显示出具有电阻率平台的场诱导金属-半导体样交叉。我们观察到一个非常大的和准线性的非饱和横向以及纵向磁阻（MR）在低温（$\approx 7.44\times 10^3 \%$和$\approx 1.71\times 10^3\%$，分别在4 K）。我们还简要讨论了这种大的准线性磁电阻背后的可能原因及其与非平凡的能带结构的CaCdSn。
2020-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic Evidence for Dirac Nodal Surfaces and Nodal Rings in Superconductor NaAlSi
拓扑态的发现已成为凝聚态物理的一个重要课题，其研究重点已从Dirac或Weyl点扩展到节线和节面的高维拓扑态。为了使拓扑材料表现出其量子特性并在应用中变得有用，拓扑状态需要是真实和干净的，使得它们接近费米能级，而没有其他平凡的能带存在于费米能级。虽然人们预测了许多高维拓扑材料，但只有少数被合成和证实，特别是真正的和干净的。本文报道了在NaAlSi中实现真正干净的高维多重拓扑态。通过高分辨角分辨光电子能谱测量和能带结构计算，我们在NaAlSi中观察到两组结面和两个同心结环态的形成。观察到的节环的不同之处在于，内部的一个是{ \uppercase \expandafter{\romannumeral1} }型节环，而外部的一个是{ \uppercase \expandafter{\romannumeral1} }型节环，嵌入四个{ \uppercase \expandafter{\romannumeral3} }型节点。节环中的所有能带都非常接近费米能级，没有其他平凡能带共存于费米能级。这些观察使NaAlSi成为探索新的量子态和奇异性质的理想拓扑材料。
2023-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
