Topology and Interactions in a Frustrated Slab: Tuning from Weyl Semimetals to C > 1 Fractional Chern Insulators
我们发现，相当一般地，一个[111]板的自旋-轨道耦合烧绿石晶格表现出表面态的恒定能量曲线的形状费米弧，局部化到不同的表面取决于他们的准动量。值得注意的是，这些坚持独立的外尔点的存在，在散装。考虑相互作用的电子在有限厚度的平板，我们发现了过多的已知的分数陈绝缘相，其中我们添加了一个新的更高的陈数状态，这可能是一个推广的摩尔-里德费米分数量子霍尔态的发现。相比之下，在三维的限制，我们认为，由于拓扑保护耦合的表面无隙状态的散装的平面带隙状态的情况下。我们评论的概括，以及实验的角度在薄板烧绿石铱酸盐。
2015-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Chiral filtration and Faraday rotation in multi-Weyl semimetals
本文研究了多重Weyl半金属中axion项等参数如何控制Faraday和Kerr旋转及光的透反射，并扩展至Chern数为1至3的节点，为设计宽带手性滤波器等光学器件提供理论基础。
2023-04-03 cond-mat.mes-hall
Multi-terminal Conductance at the Surface of a Weyl Semimetal
外尔半金属是一种新的具有无隙光谱的物质拓扑相。其最显著的特征之一是费米弧表面态的存在。在这里，我们报告原子模拟的直流电导和量子霍尔响应的最小外尔半金属。通过使用散射理论，我们表明，一个量子化的霍尔电导与非零的纵向电导出现相关的费米弧表面状态具有显着的鲁棒性，在系统中的高浓度的缺陷。此外，我们预测，一个板的Weyl半金属与破缺的时间反演对称性承担持续电流完全由系统的大小和晶格参数。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall
Fermi-arcs mediated transport in surface Josephson junctions of Weyl semimetal
该研究探究外尔半金属表面约瑟夫森结中费米弧介导的输运，分析不同对称性破缺及外场下的电流振荡规律，并用散射理论网络模型解释，揭示振荡与外尔节点间距等参数的关联。
2024-01-26 cond-mat.mes-hall
Magnetic breakdown spectrum of a Kramers-Weyl semimetal
本文计算了Kramers-Weyl半金属薄板在垂直磁场$B$中的朗道能级。费米弧在相对表面上的耦合加宽了朗道能级，其带宽在$1/B$中周期性振荡。我们解释的频谱中的一维超晶格引起的外尔点的磁击穿。由于朗道能级量子化，在比Shubnikov-de Haas振荡更弱的场和更高的温度下，可以观察到带宽振荡为$1/B$ -周期性磁导振荡。一般的外尔半金属中没有这样的谱，在时逆不变动量下的Kramers简并是必不可少的。
2020-07-30 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect originated from helical edge states in Cd$_3$As$_2$
三维拓扑半金属中量子霍尔效应的实验观测引起了人们极大的关注，但对其起源仍存在争议。我们系统地研究了拓扑半金属中量子霍尔效应对厚度、费米能级和生长方向的依赖关系，并考虑了费米弧表面态、约束诱导体子带和螺旋侧面边缘态的贡献.特别是，我们专注于深入研究的狄拉克半金属Cd $_{3}$ As $_{2}$及其沿实验可达方向生长的片，包括[001]，[110]和[112]。我们揭示了一个被忽略的机制，从塞曼分裂的螺旋边缘状态，这与费米弧三维量子霍尔效应，可能会给出一个非单调依赖的霍尔电导平台上的磁场在实验研究的[112]方向板。我们的结果对于探索二维以外的量子霍尔效应具有重要意义。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall
Colossal Bulk Photovoltaic Effect in a Weyl Semimetal
宽带、高效和快速的光电转换对于传感和清洁能源至关重要。在这里，我们揭示了观察到的最大的体光伏效应（BPVE），预测是超快的内在机制，并超过肖克利-奎瑟限制。这一发现的结果结合最近的发展，BPVE拓扑结构，外尔半金属和聚焦离子束制造的连接。我们的室温观察的第一个BPVE在中红外，是通过微观器件的外尔半金属TaAs。详细的对称性分析，使明确的分离，从竞争的光热效应的这种响应。位移电流的大小和波长范围为光学探测器、清洁能源和拓扑结构提供了新的机会，同时直接展示了Weyl半金属的应用实用性。
2018-10-17 cond-mat.mes-hall
Dipolar optical plasmon in thin-film Weyl semimetals
本文研究薄膜外尔半金属的集体电荷振荡，发现其仅支持由两表面反对称电荷振荡产生的单一ω∝√q等离激元模式，区别于传统二维双层和狄拉克半金属，且该模式位于粒子-空穴连续体能隙中，具有光谱可观测性和等离激元应用潜力。
2020-11-13 cond-mat.mes-hall
Broadband circularly polarized thermal radiation from magnetic Weyl semimetals
我们用数值方法证明了由磁性Weyl半金属（一类拓扑材料）制成的平板可以在宽的中波和长波红外波长范围内发射高纯度的圆偏振（CP）热辐射，其发射立体角的重要部分。这种效应从根本上源于这些材料的强红外回旋性或非互易性，这主要取决于能带结构中Weyl节点之间的动量分离。我们澄清了这种效应对基本物理参数的依赖性，并强调CP热发射的光谱带宽随着外尔节点之间动量分离的增加而增加。我们还证明了使用最近开发的热离散偶极子近似（TDDA）计算方法，有限尺寸的磁性Weyl半金属体可以发射光谱宽带CP热光，虽然在较小的部分发射立体角相比，平面板。我们的工作确定了独特的基础和技术前景的磁性外尔半金属工程热辐射和设计高效的CP光源。
2021-07-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Disorder effect on chiral edge modes and anomalous Hall conductance in Weyl semimetals
典型的外尔半金属主机手性表面状态，因此显示出异常的霍尔响应。虽然Weyl半金属相被认为是强大的，对弱无序，无序的手征状态的影响还没有完全澄清。我们研究的行为，这种手性状态的存在下的障碍及其后果的异常霍尔响应，专注于薄板的外尔半金属手性表面状态沿其边缘。结果表明，弱无序不破坏手征边缘状态，但严重影响他们由于重整化的质量参数：手征边缘状态的数量的变化取决于无序的强度。当费米能级位于有限间隙内的外尔节点附近时，霍尔电导是量子化的。这种量子化的霍尔电导崩溃，一旦无序的强度超过一个临界值，这表明它作为一个探针，以区分外尔半金属相从扩散异常霍尔金属相。
2016-11-22 cond-mat.mes-hall
Chiral separation and chiral magnetic effects in a slab: The role of boundaries
本文研究了置于垂直于其表面的恒定磁场中的有限厚度狄拉克半金属板的手征分离和手征磁效应。我们利用Bogolyubov边界条件与一个大的狄拉克质量（带隙）外板。我们发现，在一个有限厚度的平板，轴向电流密度是由螺旋相关的驻波，因此，量子化。量子化被认为是在其阶梯形状依赖于费米子化学势和锯齿形状依赖于板的厚度。与天真的期望相反，在半金属的本体或边界的任何地方都没有手性电荷积累。在相同的平板几何形状，我们还发现，一个非零的手征化学势感应没有电流，可能已经从手征磁效应预期。我们认为，这一结果是自然的，并指出后者真正的非静态性质。通过考虑平板边界附近的双电层的非零电场，我们发现所考虑的低能模式满足轴向电流密度的连续性方程，没有反常项。
2016-01-04 cond-mat.mes-hall hep-ph hep-th
Broadband and Wide-Angle Invisibility with PT-Symmetric 2D-Weyl Semimetal
二维材料的优异特性是当前材料科学研究的热点之一，受此启发，我们对PT对称二维Weyl半金属（WSM）进行了研究，以揭示PT对称光学平板系统中的宽带和广角不可见位形.通过对系统参数的最优控制，获得了理想的单向无反射和不可见现象。利用这些全解表达式，我们揭开了有限折射率规则平板材料的宽频带和广角不可见性之谜。我们表明，材料的折射率相对较小（通常约$η=1$）引起相当多的宽带和广角（几乎所有的入射角）不可见的配置。除了2D WSM之外的任何2D材料都没有观察到这一点。我们的研究结果表明，在这个方向上的实验实现的具体权宜之计。
2019-12-31 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Non-Local Coulomb Drag in Weyl Semimetals
非定域性是外尔半金属拓扑性质最显著的特征之一。我们建议通过测量由Weyl半金属的三维板分开的两片石墨烯之间的磁场相关库仑阻力来探测这些材料中的非定域性。我们预测一个新的机制库仑阻力，回旋加速器轨道的基础上分裂的半金属的相对表面之间。在不同Weyl节点之间没有杂质散射的情况下，这种机制不会随着半金属的厚度而衰减。
2016-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Surface photogalvanic effect in Weyl semimetals
光电流效应-由光照射引起的整流电流-要求介质的固有对称性足够低，这强烈限制了这种效应的候选材料。在这项工作中，我们将探讨如何在外尔半金属的光电效应可以启用和控制的材料表面的设计。具体来说，我们提供了一个理论的弹道线性和圆形的光电流在空间上局限于一个板的一般和可变的表面边界条件下的Weyl半金属。结果是适用于外尔半金属与任意数量的外尔节点在辐射频率小相比，在费米能级的色散的非线性项的能量。约束引起的响应是紧密联系在一起的费米弧表面状态的配置，特别是费米弧的连接性和方向的发散从外尔节点，从而继承了相同的方向性和敏感性的边界条件。结果，系统的光电流响应变得比无限系统的光电流响应丰富得多，并且可以通过表面操纵来调谐。
2021-10-29 cond-mat.mes-hall
Topological surface states in strained Dirac semimetal thin films
我们计算研究了狄拉克半金属中的费米弧态，包括半无限平板和薄膜极限。我们使用镉$_3$ A $_2$作为模型系统，并包括扰动，打破了$C_4$对称性和反转对称性。表面态受到体态中存在的镜像对称性的保护，从而在这些扰动下幸存下来。费米弧状态持续到非常薄的薄膜，比目前测量的实验薄，但受到破坏的对称性的哈密顿量。我们的研究结果是兼容的Cd $_3$作为$_2$运输的实验观察，也表明，保留费米弧状态的破磁条款，但可以有深远的影响，在薄膜限制。
2020-06-17 cond-mat.mes-hall
Dirac semimetal thin films in in-plane magnetic fields
在这项工作中，我们研究了面内磁场对狄拉克半金属（DSM）\ce{Na2Bi}的薄膜的影响，其中一个面内方向是垂直于两个外尔点之间的$k$分离的每个自旋取向。我们数值计算表明，这些薄膜的表面附近的局域状态有关的费米弧状态在半无限平板。由于两个面内方向之间的各向异性，沿这些方向施加磁场具有不同的效果。平行于外尔点之间的$k$空间分离的场导致表面态带的加宽和能量平台的形成，而垂直场使空穴和粒子带相遇处的能量向上移动并使带的尖端变尖。我们通过研究从没有磁场的源极段到具有场的漏极段的传输来说明这些变化对能带结构的影响，所述场和界面在各个面内方向上。
2016-06-18 cond-mat.mes-hall
Large linear magnetoresistance in the Dirac semimetal TlBiSSe
混合硫族化合物TlBiSSe实现三维（3D）狄拉克半金属态。在这种材料的清洁，低载流子密度单晶中，我们发现Shubnikov-de Haas振荡表明其3D Dirac性质。此外，我们观察到非常大的线性磁电阻（MR），在1.8 K下14 T接近10，000%，在30 K以上迅速减小。我们的磁输运数据的分析点的可能性，线性MR是从根本上由霍尔场，虽然这种情况已被预测为高度不均匀的系统，不均匀性似乎并没有发挥重要作用TlBiSSe。因此，大线性MR的机制是一个有趣的开放问题，在一个干净的3D狄拉克系统。
2014-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal Correlation Mediated by Weyl Orbits
非定域性是量子物理中一个有趣的话题，通常由一些独特的量子态介导。在这里，我们调查外尔半金属板，并发现一个异国情调的非局部相关效应时，放置两个势阱仅仅在顶部和底部表面。这种关联来自于Weyl半金属中的特殊Weyl轨道，并且是拓扑能带理论中的体边界对应的结果。进一步揭示了一个巨大的非局域输运信号和外尔费米子的体击穿，这可以作为实验验证这种非局域关联效应的签名。我们的结果扩展了非定域性家族中的一个新成员，并对设计具有奇特功能的新型电子器件具有潜在的应用价值。
2020-02-01 cond-mat.mes-hall
Disorder driven multifractality transition in Weyl nodal loops
本文用精确的数值方法研究了节线半金属中短程无序的影响。对于任意小的无序，揭示了一种新的半金属相，其基态波函数的动量空间振幅集中在节线周围，并遵循多重分形分布。在临界无序强度下，发生了半金属到可压缩金属的转变，与多到单的分形转变相一致。这个临界点的普适类由关联长度和动力学指数来表征。在相当高的无序度下，发生安德森金属-绝缘体转变。我们的研究结果表明，在非清洁样品中的半金属相的性质是从根本上不同的清洁节半金属。
2019-08-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nonlocal transport in Weyl semimetals in the hydrodynamic regime
利用自洽流体动力学框架研究了带有电流源和漏的半无限Weyl半金属平板中手征电子流体的非局域响应。结果表明，Chern-Simons项导致了电子流和电场的空间不对称性.最值得注意的是，相应的拓扑项可以导致负的非局部电阻。此外，它们引起的异常霍尔电流，这是敏感的电场的空间分布在平面的接触，并依赖于手征位移的方向。
2018-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Bulk Hydrodynamic Transport in Weyl Semimetals
本文探究外尔半金属体流体动力学输运中集体纵向模式（等离子体激元）的作用，发现其有隙但能隙可通过降温和降低化学势缩小至热可及，且在电荷中性附近极洁净样品中会影响热导率与粘度。
2025-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Berry curvature associated to Fermi arcs in continuum and lattice Weyl systems
本文解析研究了晶格外尔半金属中与费米弧相关的表面贝里曲率发散行为，确认其在费米弧末端的1/k^2发散及有限尺寸效应，并揭示其对非线性霍尔效应、马格努斯-霍尔效应和非线性手征反常等输运现象的重要影响。
2023-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Finite size and volume effects in line node semimetals: a first-principles investigation
本文采用基于密度泛函理论的计算方法，系统地研究了体积效应和有限尺寸效应对典型线节点材料能带结构的影响。对于散装系统，我们分析量子振荡的费米表面拓扑结构的变化。我们发现，超薄板是有间隙的，与第一个签名的线节点出现超过一个临界厚度。此外，出于调整散装线节点的可能性，我们发现，线节点半径是相当敏感的散装体积变化。基于这一观察，我们建议，压力或适当的基板工程的应用可以被用作一种有效的手段来控制和调整线节点和伴随的表面鼓面状态。
2017-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of surface potentials on Goos-Haenchen and Imbert-Fedorov shifts in Weyl semimetals
外尔半金属表现出奇异的输运响应，其中最近古斯-哈恩钦（GH）和Imbert-Fedorov（IF）效应重新受到关注，否则，它们是光学系统和某些电子系统中研究得很好的现象。除了通常的参数依赖性的移位继承从底层的哈密顿描述的外尔系统和/或引起的外部控制，IF移位进一步进行拓扑身份-它取决于手征的外尔锥。一个现实的系统外尔半金属自然容纳表面电位引起的杂质存在于其表面上，可能会造成障碍，以观察清洁的运输签名预测的理论模型。分类这些潜力，我们研究了它们对GH和IF的变化的影响，以提供有用的指导，未来的实验，调整到的目标，表征外尔半金属和可能实现的新设备的基础上，这些现象。一个传输矩阵为基础的方法被调用来研究跨接口的外尔波函数的配置文件，这是托管的杂质电位，揭示这样的潜力可能会导致几个识别的效果，在某些情况下，甚至延伸到完全抵消IF移位，并引起像谷反转的现象。
2021-06-08 cond-mat.mes-hall
Engineering and probing topological properties of Dirac semimetal films by asymmetric charge transfer
狄拉克半金属（DSM）具有拓扑鲁棒的三维狄拉克（双Weyl）节点与费米弧状态。在包括DSM的异质结构中，电荷转移发生在界面处，这可以用于通过表面-体连接来探测和控制它们的体和表面拓扑性质。在这里，我们证明，尽管在DSM膜的带隙，在表面的不对称电荷转移，使人们能够准确地识别位置的Dirac节点的投影从无隙带交叉，并检查和工程师的拓扑费米弧表面状态连接的投影，通过模拟adatom吸附DSM膜使用第一原理方法与有效的模型。除了极薄的薄膜之外，Dirac节点投影的位置对电荷转移量或板厚度不敏感。通过改变电荷转移的量，独特的自旋纹理附近的投影和费米弧状态之间的分离的变化，这可以通过门没有吸附原子观察到。
2016-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface reconstruction limited magnetism of the nodal loop semimetal Ca$_3$P$_2$
本研究探讨节点环半金属Ca3P2中表面重构与晶格终止对表面磁性的影响，发现Ca位点非化学计量占据可稳定磁性图案。
2024-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Phase diagrams of Weyl semimetals with competing intraorbital and interorbital disorders
外尔半金属（Weyl semimetal，WSM）是一种拓扑材料，其主体中含有外尔费米子作为准粒子。我们研究了轨道内和轨道间障碍对WSM的综合影响，通过采用紧束缚模型，该模型支持WSM，三维量子反常霍尔绝缘体（3D QAHI）和正常绝缘体（NI）相在清洁极限。基于局域化长度和霍尔电导率的计算，我们提出了丰富的相图，由于相互作用的轨道内和轨道间的障碍。我们发现，WSM与分离的外尔节点是稳定的弱内和眶间的疾病。然而，弱的眶内无序可以在干净的相图中将接近3D QAHI相的WSM隔开，形成3D QAHI，并且它还可以将WSM相附近的NI驱动到WSM。相比之下，弱轨道间无序可以导致3D QAHI在干净极限中接近WSM相的3D QAHI-WSM转变，并且它可以在NI相附近湮灭WSM，从而导致WSM-NI转变。我们观察到一个扩散异常霍尔金属（DAHM）相在中等无序强度。当眶内无序占主导地位时，DAHM出现在相图的宽范围内，而当眶间无序占主导地位时，发现DAHM存在于一个狭窄的区域或在相图中缺失。
2018-06-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm effect in clean strong topological insulator wires
强拓扑绝缘体导线的表面电子在绕导线运行时获得$π$的Berry相位差。这可以在干净的导线（其费米能级被调谐到狄拉克点）对Aharonov-Bohm通量的存在的响应中检测到。具体地，在半奇数整数施加的通量（以$hc/e$为单位）下，长导线经历特征在于磁发散磁化率的半金属-半导体转变。与此相关的是磁化（持续电流）的振荡，在整数和半奇数整数磁通时都消失了。此外，任意纵横比的导线表现出电导最大值在半奇数整数施加通量和最小值在整数通量。对于长线，最大值随着其高度接近$e^{2}/h$而变得尖锐。短导线的特征在于在圆盘极限内获得通用导电性$e^{2}/πh$。
2014-09-29 cond-mat.mes-hall
Quantum oscillations as a probe of interaction effects in Weyl semimetals in a magnetic field
Weyl半金属表面的建模应用Bogolyubov边界条件，其中准粒子有一个无限的狄拉克质量外的半金属。对于有限厚度的板状Weyl半金属，我们导出了准粒子态的精确谱方程，得到了体模和表面费米弧模的谱。我们还表明，在存在磁场的情况下，动量空间中的Weyl节点之间的间隔和倒易空间中的费米弧的长度受到相互作用的影响。结果发现，费米弧闭合磁轨道的态密度振荡周期与半金属表面平面内磁场投影的方向有非平凡的依赖关系.我们的结论是，外尔节点之间的动量空间分离和它的修改由于在磁场的相互作用效应可以测量的量子振荡的实验研究。
2014-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Transversal magnetotransport in Weyl semimetals: Exact numerical approach
Weyl半金属的磁输运实验对于研究Weyl节点的拓扑和低能性质是必不可少的。如果输运方向垂直于所施加的磁场，实验已经显示出大的正磁阻。在这项工作中，我们提出了一个理论散射矩阵方法的横向磁输运的Weyl节点。我们的数值方法证实并超越了现有的微扰分析方法，通过处理混乱。它是在实空间中制定的，适用于介观样品以及在散装限制。特别是，我们研究的情况下，清洁和强烈无序的样品。
2018-03-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Scaling of the chiral magnetic effect in quantum diffusive Weyl semimetals
研究了自旋无关短程无序对Weyl半金属中手征磁效应的影响。基于最小两带模型，在量子扩散极限下，通过引入Drude修正和Cooperon通道修正，研究了无序效应。结果表明，德鲁德修正重整化的CME系数的一个因素，是一个独立的系统大小的有限值。此外，由于在推导CME系数时涉及额外的动量展开，Cooperon对CME系数的贡献由四次动量项决定。结果表明，与狄拉克费米子电导率测量中所观察到的弱定域和弱反定域效应不同，在零磁场的极限下，有限系统的CME系数在三维空间中也表现出相同的定域标度.我们的研究结果表明，虽然由于缓慢振荡的磁场的手征磁流可以存在于干净的系统，其可观测性将受到限制的压缩，由于在凝聚态物质的短程无序。
2018-06-05 cond-mat.mes-hall
Tunable Chern superconductivity of PtBi$_2$ in slab geometry
Leibniz Institute for Solid State and Materials Research, IFW Dresden（德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所）；Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ctd.qmat（维尔茨堡-德累斯顿卓越集群ctd.qmat）；Institute for Theoretical Physics, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学理论物理研究所）
该研究通过平板几何简化模型，分析PtBi₂的可调陈超导性，明确了使表面马约拉纳锥产生能隙的两种竞争机制，确定了手性马约拉纳边模的波函数轮廓，绘制出准二维极限下的相图，为相关拓扑超导研究提供了理论支撑。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A new route to negative refractive index from topological metals
从理论上讨论了在Weyl/Dirac半金属中实现负折射率的可能性。我们考虑了考虑等离子体带隙和手征磁效应的麦克斯韦方程组。我们研究了电磁波的色散关系，并表明折射率在低于等离子体频率的频率处变为负值。我们发现，轴向反常，或者更具体地说，负磁阻（电流平行于磁场）打开了一个新的途径，实现负折射率。计算了外尔/狄拉克半金属板的反射和透射系数。
2018-01-31 cond-mat.mes-hall hep-th physics.optics
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
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
Difference frequency generation in topological semimetals
当两个激光器应用于非中心对称材料时，可以在入射频率$Δω$的差处产生光，这种现象称为差频产生（DFG），在半导体中得到很好的表征。在这项工作中，我们推导出一个一般表达式的DFG在金属中，我们用它来表明，DFG在手性拓扑半金属圆偏振光下量子化的$e^3/h^2$单位和独立的材料参数，包括散射时间$τ$，当$Δω\gg τ^{-1}$。在这种情况下，DFG提供了一种更简单的替代方案来测量金属的量化响应相比，以前的建议基于单频实验。我们的一般推导揭露，此外，一个自由载流子贡献的圆形DFG超越半经典的。这种贡献可以写成费米面积分，具有很强的频率依赖性，并且相对于量子化的贡献以$π/2$位移振荡。我们使用通用的有效模型和从头计算TaAs和RhSi的手性和非手性材料的圆形DFG的预测。我们的工作提供了一个完整的图片DFG的长度规范的方法，在清洁，非相互作用的限制，并强调了一个合理的实验来测量拓扑量子化的光电流在金属。
2019-07-04 cond-mat.mes-hall
Non-Wigner-Dyson level statistics and fractal wavefunction of disordered Weyl semimetals
寻找无序外尔半金属的指纹是一个尚未解决的问题。在这里，我们报告这样的发现在水平统计和分形性质的电子波函数周围的Weyl节点的无序WSM。最近邻能级间距遵循一个新的普适分布$P_c(s)=C_1 s^2\exp[-C_2 s^{2-γ_0}]$，该分布最初被提出用于整数量子霍尔系统或正常脏金属（扩散金属）在金属到绝缘体转变时的临界态的能级统计，而不是扩散金属的Wigner-Dyson分布。在数值上，我们找到了$γ_0=0.62\pm0.07$。相对于在大长度尺度上均匀分布在整个（$D=3$）空间的干净WSM的Bloch波函数，在Weyl节点处的无序WSM的波函数占据维数为$D=2.18\pm 0.05$的分形空间。参与比的倒数的有限尺度标度表明，外尔节点处波函数的关联长度（$E=0$）随$ξ\propto |E|^{-ν}$和$ν=0.89\pm0.05$的变化而发散.在遍历极限下，Weyl节点周围的能级数方差$Σ_2$随平均能级数$N$，$Σ_2=χN$线性增加，其中$χ= 0.2\pm0.1$与系统大小和无序强度无关.
2019-03-23 cond-mat.mes-hall
Acoustic spin-1 Weyl semimetal
拓扑半金属作为自旋为1的Weyl点，在Dirac和Weyl点之外，引起了人们的广泛关注。然而，自旋为1的外尔半金属，它只拥有自旋为1的外尔点在一个干净的频率窗口，没有任何其他节点的阴影，尚未被发现。在这里，我们报告的第一次自旋1外尔半金属的声子晶体。自旋为1的外尔点由两个线性色散和一个额外的平带接触，从下到上的三个带都带有（-2，0，2）或（2，0，-2）的负电荷，并导致在第一和第二带之间以及第二和第三带之间存在双费米弧。我们进一步观察到强大的传播对多关节和拓扑负折射的声表面弧波。我们的研究结果为在宏观尺度上探索自旋为1的外尔物理的奇异性质铺平了道路。
2020-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport in the non-Fermi liquid phase of isotropic Luttinger semimetals
Luttinger半金属在三个空间维度中在布里渊区中心处具有二次带交叉。描述这些系统的模型中的库仑相互作用稳定了与非费米液体状态相关的非平凡固定点，也称为Luttinger-Abrikosov-Beneslavskii相。利用Kubo公式和Mori-Zwanzig记忆矩阵法分别计算了该相的电导率$σ(ω) $和直流电导率$σ_{dc} (T) $。有趣的是，我们发现，$σ(ω) $，作为一个功能的频率$ω$的一个应用交流电场，其特征在于由一个小的违反超标度性质的清洁限制，这是在显着的对比低能量有效的理论，具有狄拉克准粒子的激发光谱和服从超标度。此外，弱短程无序对$σ_{dc} (T)$的温度依赖性的影响在低温下引起比清洁极限强得多的幂律抑制。我们的研究结果表明，这些无序系统实际上是幂律绝缘体。我们的理论结果同意定性与最近的实验数据进行的Luttinger半金属化合物，如烧绿石铱酸盐[（Y $_{1-x}$ Pr $_x$）$_2$ Ir $_2$ O $_7$]。
2022-07-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Rashba coupling and spin switching through surface states of Dirac semimetals
研究了Rashba自旋轨道耦合对拓扑Dirac半金属费米弧的影响。Rashba耦合是通过破坏表面的反演对称性引起的。值得注意的是，这种耦合可以通过与衬底的相互作用来增强，并通过外部电场来控制。我们研究了解析和数值旋转的表面态的电子的动量和耦合强度的函数。此外，自旋相关的两端电导的详细分析，提出了在清洁的限制，并添加了随机分布的杂质。取决于哈密顿量中的二次项的大小，自旋翻转电导可能会成为主导，从而显示了自旋电子应用系统的潜力，因为即使在存在无序的情况下，该效果也是鲁棒的。
2021-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disorder and magnetic transport in tilted Weyl semimetals
研究了在有磁场存在的情况下，无序对倾斜三维外尔半金属中朗道能级的影响。基于最小晶格模型，利用精确对角化和Kubo公式，我们数值计算了霍尔电导率和态密度，从中发现了区分I型和II型WSM的几个显著特征：第一个是霍尔电导率对带中心附近费米能的响应，第二个是霍尔电导率对无序的影响，其中在第一类WSM中，低能低层的鲁棒性从高层到低层依次被破坏，并且可以用下沉图来理解;第三个是DOS在零能量下对无序的影响。我们的研究结果的影响进行了讨论。
2020-01-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Ideal spin-polarized Weyl-half-semimetal with a single pair of Weyl points in half-Heusler compounds XCrTe (X=K, Rb)
本文揭示了半-Heusler化合物XCrTe (X=K, Rb)具有单一Weyl点对的理想自旋极化Weyl半金属态，其Fermi面干净且可通过旋转磁化矢量灵活调节Weyl点位置，为探索磁性Weyl费米子及Weyl物理与自旋电子学的相互作用提供了理想平台。
2024-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Anomalous Gurzhi effect
我们调查的手征异常的作用，在流体动力学和交叉制度的运输外尔或狄拉克半金属膜。我们表明，磁场依赖的部分的电导率在磁场的方向发展一个不寻常的非单调依赖于温度被称为异常Gurzhi效应。这种效应是实现在足够干净的半金属受到一个经典的弱磁场，其中电子-电子散射占主导地位，并在边界处发生的谷不平衡电荷密度的弛豫。此外，在三维狄拉克和外尔半金属的流体动力学和交叉制度的传输的常规Gurzhi效应的实现条件被确定。
2022-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic field induces giant nonlinear optical response in Weyl semimetals
本文通过Kubo公式研究磁场下Weyl半金属的二阶光学响应，发现有限磁场显著增强非线性光学响应，磁共振导致非线性电导率发散，并由半经典计算证实微观结果。
2024-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum dots formed in three-dimensional Dirac semimetal Cd$_3$As$_2$ nanowires
我们证明了量子点（QD）的形成在三维狄拉克半金属镉$_{3}$作为$_{2}$纳米线使用两个静电调谐的p $-$ n结的栅极和磁场。在高磁场下测量的线性电导作为栅极电压的函数在接近零电导的狄拉克点处被强烈抑制，显示出强的电导振荡。值得注意的是，在这种制度下，Cd $_{3}$ As $_{2}$纳米线器件表现出库仑金刚石特征，表明在狄拉克半金属纳米线中形成了干净的单量子点。我们的研究结果表明，一个p $-$型量子点可以形成之间的两个n $-$型导线下面的金属接触的纳米线，通过施加栅极电压在强磁场。对无带隙能带结构中量子限制的分析证实了在高磁场下在p $-$型量子点和两个相邻的n $-$型引线之间形成的p $-$ n结由于回旋运动而表现为电阻性隧道势垒，从而抑制了Klein隧穿。在磁场诱导的约束下，p $-$型量子点表现为单空穴填充.我们的研究结果将为基于Dirac和Weyl半金属的量子点或量子点接触等量子器件开辟一条道路。
2018-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electromagnetic fluctuation-induced interactions in randomly charged slabs
随机带电的净中性电介质板被示出为与长程静电力的尺度与其猝灭的随机电荷分布的统计方差和与它们的边界表面之间的距离成反比的无特征电介质连续体相互作用。通过占整个频谱的电磁场波动，我们表明，这种长距离的无序产生的相互作用延伸到推迟制度，高阶松原频率的贡献显着。这甚至发生在只有微量电荷无序的高度清洁的样品中，并且表明无序效应可以重要到纳米尺度。其结果是，先前预测的非单调行为的总力之间的不同的板作为其分离距离的函数大幅修改高阶的贡献，并在几乎所有的情况下，我们发现，平衡表面间的分离转移到更大的值相比，预测仅基于零频率分量。这表明，随之而来的非单调的相互作用是更容易服从实验检测。在两个平板之间的介电介质中的电荷无序的存在被示出为导致一个额外的力，该力可以是排斥性的或吸引性的，这取决于系统参数，并且可以，例如，当居间平板包含足够大量的无序电荷时，洗掉总力的非单调行为。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fermi arcs mediated transport in inversion symmetry-broken Weyl semimetal nanowire and its hybrid junctions
本文研究反演对称性破缺 WSM 纳米线及 WSM/WSC 混合结中 Fermi 弧介导的输运，揭示其量子化电导与 Andreev 反射特征，并证明结果对无序鲁棒。
2024-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetotransport across Weyl semimetal grain boundaries
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
研究韦尔半金属晶粒边界处的磁输运特性，发现磁导电性在界面散射下仍保持线性，且其斜率随磁场强度变化而变化，揭示了其鲁棒性机制。
2025-09-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Exploring Spectral Singularities in Dirac Semimetals: The Role of Non-Hermitian Physics and Dichroism
National Intelligence Academy, Institute of Engineering and Science（国家情报学院，工程与科学学院）；Department of Physics, Istanbul University（伊斯坦布尔大学物理系）；Department of Physics, Gebze Technical University（盖布泽理工大学物理系）
本研究利用散射技术通过谱奇点探索狄拉克半金属的新特性，发现二向色性狄拉克半金属可产生12种独特拓扑激光类型，并揭示了θ项在拓扑性质中的明确作用。
2026-03-24 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Many-body effects in nodal-line semimetals: correction to the optical conductivity
库仑相互作用对拓扑半金属中的物理观测值有重要影响，由于弱屏蔽，在能带接触处态密度为零。在这项工作中，我们表明，科恩的定理是不履行的单线半金属（NLSMs），这意味着非零相互作用校正的电导率。利用重整化微扰理论，我们确定了一个干净的NLSM的一阶光学电导率为$σ_{\perp \perp}(Ω) = 2 σ_{\parallel \parallel}(Ω) = σ_0 [1 + C_2 α_R(Ω)]$，其中$\perp$和$\parallel$表示垂直和平行的组件相对于节环，$σ_0 = (2 πk_0) e^2/(16h)$是在非相互作用的限制，$2 πk_0$是节环周长的电导率，$C_2 = (19-6π)/12 \simeq 0.013$是一个数值常数和$α_R(Ω)$是重整化精细结构常数的NLSM。NLSM和2D狄拉克费米子之间的类比反映在校正$C_2 α_R(Ω)$的普适特性中，它与石墨烯的普适特性完全平行。最后，我们分析了一些实验已经确定的光学电导率在NLSM，讨论了实验测量我们的结果的可能性。
2020-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Entanglement signatures of topological phase transitions in a dirty Weyl semimetal
Institute for Theoretical Physics, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院理论物理研究所）；Department of Physics, Chuo University（中央大学物理学系）；Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）
本研究探讨无序外尔半金属经历外尔节点湮灭、无序驱动金属化两种拓扑相变时，纠缠谱与纠缠熵的演化，明确无序对拓扑特征及雷尼熵标度的影响。
2026-07-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Resonant photovoltaic effect in doped magnetic semiconductors
干净的未掺杂半导体对AC电场的整流非线性响应包括公知的本征贡献--移位电流。我们发现，当Kramers简并被打破，一个明显的二阶整流响应出现，这是由于在一个系统中的振荡费米面的布洛赫态反常速度。我们称之为共振光伏效应（RPE）的这种效应在具有近似粒子-空穴对称性的杂质半导体或半金属中在带间吸收阈值处产生共振电流峰值。我们评估的RPE模型的磁化拓扑绝缘体的表面状态。
2019-10-15 cond-mat.mes-hall
Infinite Berry Curvature of Weyl Fermi Arcs
我们发现，外尔费米弧一般伴随着一个发散的表面贝里曲率标度为$1/k^2$，其中$k$是一个热线的距离在表面布里渊区，连接的投影外尔节点相反的手征，但这是从费米弧本身。这种表面贝里曲率出现时，体外尔色散有一个速度倾斜的表面感兴趣。这种分歧反映在各种各样的贝里曲率介导的效果，是很容易获得的实验，特别是导致一个表面贝里曲率偶极子，线性增长的厚度的一个外尔半金属材料的板的表面状态的长寿命的限制。这意味着在这种器件中出现对非线性霍尔效应的巨大贡献。
2021-08-04 cond-mat.mes-hall
