Magnetic Weyl and Dirac Kondo semimetal phases in heterostructures
我们研究了一种层状三维异质结构，其中两种类型的近藤绝缘体交替堆叠。其中之一是拓扑Kondo绝缘体SmB 6，另一个是同构Kondo绝缘体AB 6，其中A是稀土元素，例如，Eu、Yb或Ce。我们发现，如果后者的顺序铁磁，异质结构一般成为磁性Weyl Kondo半金属，而反铁磁秩序可以产生磁性狄拉克Kondo半金属。我们详细的情况下，一般的对称性的考虑，以及具体的紧束缚计算，并表明，I型以及II型磁性Weyl/狄拉克近藤半金属相是可能的，在这些异质结构。我们的研究结果表明，近藤绝缘体异质结构是一个通用的平台，设计强相关的拓扑半金属。
2017-11-05 cond-mat.str-el
A Nernst current from the conformal anomaly in Dirac and Weyl semimetals
我们表明，共形异常的Weyl/Dirac半金属产生大量的电流垂直于温度梯度和背景磁场的方向。这种新的贡献的能斯特效应的相关电导率是固定的β函数与材料中的电荷重整化。
2017-12-14 cond-mat.str-el hep-th
Vortex end Majorana zero modes in superconducting Dirac and Weyl semimetals
三维空间中的时间反演不变量狄拉克和外尔半金属可以在其表面形成开放的费米弧和自旋-动量锁定费米环。我们发现，当它们以$s$波对超导化且掺杂低于临界水平时，终止于费米弧或自旋-动量锁定费米环表面的直$π$磁通涡旋线可以实现一维拓扑超导，并在其末端具有Majorana零模。值得注意的是，我们发现，涡旋产生相关的塞曼场可以打开（当表面只有费米弧）或增强的拓扑间隙保护马约拉纳零模式，这是相反的情况下，在超导拓扑绝缘体。通过研究体Dirac锥和Weyl锥的倾斜效应，我们进一步发现，I型Dirac锥和Weyl锥一般具有比II型Dirac锥和Weyl锥宽得多的拓扑区域。我们的研究结果建立了TRI狄拉克和外尔半金属和马约拉纳零模式的旋涡之间的连接。
2020-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Electronic properties of the Dirac and Weyl systems with first- and higher-order dispersion in non-Fermi-liquid picture
研究了具有低阶和高阶色散的二维和三维Dirac/Weyl系统的非费米液体行为。研究了自能修正、对称性、自由能、电导率、态密度和谱函数。我们发现，对于具有高阶色散的Dirac/Weyl系统，即使在有限化学势下，非费米液体特征仍然存在，并且与费米液体图像和传统的非费米液体图像中的特征不同.本文还讨论了非费米液体情况下纵向激励在随机相位近似（RPA）下的朗道阻尼。
2019-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Helical Spin Order from Topological Dirac and Weyl Semimetals
我们研究了拓扑Dirac和Weyl半金属的动力学质量产生和由此产生的螺旋自旋序，包括量子自旋Hall绝缘体的边缘态、弱拓扑绝缘体的表面态和Weyl半金属的体材料.特别地，外尔半金属的螺旋自旋织构以可见的方式显示了外尔费米子的自旋-动量锁定。螺旋序的自旋波波动携带电荷密度;因此，可以以简单且可预测的方式电控制自旋织构。
2015-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermal plasmon resonantly enhances electron scattering in Dirac/Weyl semimetals
研究了有限温度下三维Dirac/Weyl半金属中库仑相互作用引起的非弹性散射率。我们表明，微扰理论发散，因为长程性质的相互作用，因此，热诱导屏蔽必须考虑在内。我们表明，散射率有一个非单调的能量依赖性与尖锐的峰值，由于共振衰减成热等离子体激元。我们还考虑了哈伯德相互作用的比较。我们表明，在对比库仑的情况下，它可以很好地描述的二阶微扰理论在很宽的能量范围内。
2018-07-24 cond-mat.str-el
Topological properties of Dirac and Weyl semimetals
本章从可观察到的电磁响应的角度描述拓扑（狄拉克和外尔）半金属。我们认为，这种响应可以表示为拓扑项与非量化（非整数）系数，并与Luttinger定理，它涉及到一个普通金属的费米表面的大小，每单位细胞的电子数的连接。我们讨论可观察到的运输现象，与此拓扑响应。
2022-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anderson localizaion for semi-Dirac semi-Weyl semi-metal
半Dirac半Weyl半金属由于其自然存在的点费米面和费米面附近的奇异能带结构而引起了人们的兴趣，这种奇异能带结构在布里渊区的一个方向上是线性的（类石墨烯），但在垂直于布里渊区的方向上是二次的。与金属一样，半狄拉克系统中的磁性杂质与传导电子的海洋相互作用并产生磁性。研究了半狄拉克系统从非磁性相到磁性相的转变与杂质能量、杂质与熔池的杂化强度以及杂质原子处的电子-电子相互作用的关系。并与石墨烯和普通金属的结果进行了比较。由于半狄拉克色散和狄拉克色散具有相似的特征，例如，都是粒子-空穴对称的，并且在一个方向上是线性的，因此在磁性杂质存在下，这两个系统的特性具有相似性。但有些特征是半狄拉克色散所独有的。
2015-08-24 cond-mat.str-el
Weyl and Dirac semimetals with Z_2 topological charge
利用Clifford代数及其表示理论研究了半金属三维布里渊区中的Gap-closing（Weyl或Dirac）点的稳定性。本文证明了具有时间反演和反射对称性的半金属中，当两个对称变换乘积的平方等于负单位元时，具有$\mathbb{Z}_2$拓扑荷的Weyl点对是稳定的.我们提出了玩具模型的$\mathbb{Z}_2$外尔半金属具有表面模式形成螺旋费米弧。我们还证明了在具有时间反演、反演和SU（2）自旋旋转对称性的半金属中，当时间反演和反演的乘积的平方等于正单位元时，具有$\mathbb{Z}_2$拓扑荷的Dirac点是稳定的.此外，我们还利用Clifford代数简要讨论了超导体中点结点的拓扑稳定性。
2014-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Broken-symmetry phases of interacting nested Weyl and Dirac loops
我们研究相互作用引起的对称性破缺相，可以出现在金属或半金属能带结构与两个嵌套的外尔或狄拉克环。有序相可以是电荷或（伪）自旋密度波类型，或来自环间配对的超导性。对于具有整体PT对称性的哈密顿量，根据动量空间中局部反射对称性的存在与否，给出了两类Weyl环的一般分析。由此产生的密度波相位总是具有较低的总能量，并且可以是金属的、绝缘的或半金属的（具有节环），这取决于环的反射对称性和将一个环映射到另一个环的对称变换。我们将这项研究扩展到嵌套的$\mathbb{Z}_2$节线，其中有序相也包括节点和节链半金属，并自旋狄拉克节线。只有当初始的双环系统是半金属的时，环间配对产生的超导性才能完全能隙。
2018-09-28 cond-mat.str-el
Kondo screening regimes in multi-Dirac and Weyl systems
本文研究了多狄拉克（Weyl）节点费米子系统中单个磁性杂质的近藤物理。通过使用一个通用的有效模型的主机材料和采用数值重整化群的方法，我们访问的系统的低温行为，确定存在的近藤屏蔽在单，双，和三重狄拉克（Weyl）节点模型。我们发现，在任何多狄拉克节点系统的低能量政权在于其中一类已知的pseudogap近藤问题，在文献中广泛研究。在时间反演对称性破缺的Weyl系统中也观察到了近藤屏蔽。然而，这是可能的，只有在有限的化学势$μ$获得的粒子-空穴对称性破缺制度。虽然很弱，破缺的时间反演对称性抑制近藤共振，特别是在单节点外尔半金属。对于反转对称破缺的多Weyl费米子，得到了更有趣的Kondo屏蔽机制。在这些系统中，双Weyl节点和三Weyl节点模型的Kondo区域比单Weyl节点模型丰富得多。虽然在单Weyl节点模型中，Kondo温度随$|μ|$单调增加，而不管反演对称性破缺参数$Q_0$的值如何，但在双Weyl节点和三Weyl节点模型中，存在两种不同的状态：（i）对于$Q_0< |μ|$，近藤温度强烈地依赖于$μ$，而（ii）对于$Q_0 > |μ|$，近藤温度非常弱地依赖于$μ$，类似于平带单杂质安德森模型。
2021-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Weyl and Dirac Loop Superconductors
我们研究三维系统中的母金属状态包含一个外尔或狄拉克点的循环。引入了极小$\vec{k} \cdot \vec{p}$哈密顿量，并讨论了它的对称性.在这种对称性分析的指导下，我们对可能出现的超导不稳定性进行了分类。对于掺杂的外尔环材料，我们认为-独立的微观细节-领先的超导不稳定性应该是一个完全带隙的手征超导体在三维空间-一个不寻常的状态，只有通过非平凡的费米表面的拓扑结构成为可能。这种状态--我们称之为“介子超导体”--既不是完全拓扑的，也不是完全平凡的。与此同时，在完美的补偿下，额外的状态是可能的（包括一些完全拓扑的状态），但主要的不稳定性取决于微观细节。我们讨论了无序对配对的影响。在自旋简并（“狄拉克环”）的存在下，更复杂的超导态可以出现，包括具有类似于超流He III-B的拓扑性质的“skyrmion”超导体，它还打破了晶格旋转对称性并表现出π阶。
2015-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic Cooling in Weyl and Dirac Semimetals
从电子到声子的能量转移在任何基于Weyl或Dirac半金属的应用中都是重要的考虑因素。在这项工作中，我们分析计算声学声子的冷却功率，即与声学声子相互作用的电子的能量弛豫率，在各种不同的情况下，对于Weyl和Dirac半金属。对于在节点处具有费米能的冷Weyl或Dirac半金属，我们发现电子温度$T_e$随时间按幂律衰减。在重掺杂状态下，$T_e$在远离平衡的时间上线性衰减。在重掺杂的短程无序系统中，我们预测由于电子和声子之间的能量转移增强，声学声子的冷却能力急剧增加。当将外部磁场施加到未掺杂系统时，冷却功率在磁场强度上是线性的，并且$T_e$在时间上具有平方根衰减，在一定值范围内与磁场强度无关。
2015-10-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hybrid Dispersion Dirac semimetal and Hybrid Weyl phases in Luttinger Semimetals: A dynamical approach
我们发现，混合狄拉克和外尔半金属可以实现在一个三维的Luttinger半金属与二次带接触（QBT）。我们说明这一点使用周期性踢计划。特别是，我们专注于一个动量依赖驱动（非均匀驱动），并证明了各种混合狄拉克和外尔半金属的实现。我们确定了一个独特的混合色散狄拉克半金属与两个节点，其中一个节点是线性的，而另一个是二次色散。接下来，我们表明，通过倾斜QBT通过周期性驱动和在外部磁场的存在下，可以实现各种单/双杂化外尔半金属取决于外场的强度。最后，我们注意到，原则上，在这项工作中发现的阶段也可以通过采用适当的电子相互作用来实现。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Unidirectional Transport in Electronic and Photonic Weyl Materials by Dirac Mass Engineering
单向输运在二维系统中已经被观察到，然而，到目前为止，它们还没有在三维块体材料中被实验观察到。在这项理论工作中，我们表明，最近发现的外尔材料提供了一个平台，单向传输内散装材料。具有高实验可行性，一个复杂的狄拉克质量可以产生和操纵的光子外尔晶体，创造单向传播模式中观察到的传输实验。可能实现（电子）外尔半金属进行了研究。我们表明，在一个晶格模型中，与短程相互作用，所需形式的狄拉克质量可以自发地产生在一级过渡。
2015-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el hep-ph
Tuning the Drude weight of Dirac-Weyl fermions in one-dimensional ring traps
研究了一维环中Dirac Weyl费米子相互作用系统对外加通量的响应。结合密度矩阵重整化群结果的分析计算，我们表明，调整的相互作用导致一个独特的多体系统，显示无论是抑制或增强的德鲁德重量-在交流电导率的零频率峰-相对于非相互作用的值。相同和不同的赝自旋Dirac-Weyl费米子之间的相互作用强度的不对称性导致Drude重量增强。反之亦然，对称相互作用导致Drude重量抑制。我们的预测可以在超冷费米子的混合物中进行测试。
2018-01-06 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Analogous BMS Symmetry in QED and Quantum Anomaly in Dirac and Weyl Semimetals
我们证明了为QED构造的渐近无限维扩大规范对称性在Dirac和Weyl半金属中是反常的。这种对称性在粒子物理学中特别重要，因为它与引力中的Bondi-Metzner-Sachs（BMS）对称性相似，以及它与QED软IR定理的联系。这导致了可观察到的效应，因为在材料中感应了新的电流，其携带了BMS对称性前体的记忆。
2019-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el gr-qc
Weyl and Dirac Semimetals in Three Dimensional Solids
外尔和狄拉克半金属是具有无隙电子激发的物质的三维相，其受到拓扑和对称性的保护。作为石墨烯的三维类似物，它们最近引起了很多兴趣。与相对论性手征费米子的粒子物理模型存在着深刻的联系，尽管它们之间没有间隙，但它们与固态拓扑和陈式绝缘体也存在着深刻的联系。它们特有的电子性质导致受保护的表面状态和对外加电场和磁场的新颖响应。在这里，我们回顾了这些阶段的理论基础，它们在固态系统中的拟议实现，候选材料的最新实验，以及它们与其他物质状态的关系。
2018-01-23 cond-mat.str-el
Semi-Dirac and Weyl Fermions in Transition Metal Oxides
我们发现，一类化合物与$I$ 4/ $mcm$晶体对称主机三维半狄拉克费米子。与已知的二维半狄拉克点不同，这些三维半狄拉克点的简并不被自旋轨道耦合所提升，这是由于受到非对称对称性的保护--$a-b$平面中的螺旋旋转和沿$c$轴的平移。这种晶体对称性在四元钙钛矿氧化物中发现，其可通过导致$^0$ a $^0$ c $^-$型八面体旋转的外延应变在薄膜中实现。有趣的是，随着时间反演对称性的破缺，两对外尔点出现在布里渊区的半狄拉克点，以及额外的晶格畸变导致增强的本征反常霍尔效应。通过外延应变调节Berry相的能力可用于新型氧化物基电子器件。
2022-01-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multi-Dirac and Weyl physics in heavy-fermion systems
本研究提出多狄拉克/外尔近藤晶格模型，分析顺磁相下不同对称性破缺的多外尔系统行为，揭示近藤淬灭规律与多类相的实现条件，及手性扇区准粒子重整化的实验可检测特征。
2024-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Review of experiments on the chiral anomaly in Dirac-Weyl semimetals
本文综述了Dirac/Weyl半金属中手征反常的最新实验结果。在简要介绍之后，我们跟踪导致预测具有受保护的3D体狄拉克节点的材料的步骤。手征反常是在平行电场和磁场中外尔费米子手征朗道能级之间的电荷泵浦。描述了相关的手征磁效应和手征零声。电流喷射效应，目前的主要并发症的纵向磁电阻的实验，仔细分析。我们描述了一个最近的测试，能够区分这些半经典文物的内在量子效应。在实验方面，我们对Dirac/Weyl半金属Na_3Bi、GdPtBi、ZrTe_5和TaAs的纵向磁电阻实验进行了评述。综述了研究手征反常的其他方法，包括非局域输运、热电势、热导率和光泵浦探测响应等实验。在补编中，我们提供了一个简短的讨论的手征异常在更广泛的背景下，高能物理和相对论量子场论，以及异常的主演角色在量子物理和微分几何的关系。
2020-10-16 cond-mat.str-el hep-th
Surface states of massive Dirac fermions with separated Weyl nodes
我们推导出大量狄拉克哈密顿量的表面态的光谱，无论是动量或能量分离之间的左，右手Weyl节点。外尔节点之间的动量分离对应于显式破缺的时间反演对称性和能量分离-破缺宇称。这样的哈密顿提供了外尔半金属最简单的模型描述。我们发现，在有质量狄拉克哈密顿表面态的线性色散关系中，外尔节点之间的能量分离的唯一作用是降低费米速度。在时间反演对称性破缺的情况下，表面态的光谱以非平凡的方式在费米弧型和狄拉克锥型色散关系之间插值。特别地，我们发现，对于所有的质量值和外尔节点之间的动量分离的表面状态只存在于一个有限宽度的带在动量空间。我们也给出了一些简单的表面态的例子，以使这些笔记更有教学意义。
2015-01-21 cond-mat.str-el hep-lat hep-th
Magneto-Seebeck coefficient of Fermi-liquid in three-dimensional Dirac/Weyl semimetal
研究了三维Dirac/Weyl半金属中的无耗散磁Seebeck效应。霍尔电阻率$ρ_{yx}$和热电霍尔系数$α_{xy}$在量子极限处呈现平台，其中电子仅占据零朗道能级。在该条件下，塞贝克系数$S_{xx}\approx ρ_{yx}α_{xy} $的量子振荡被抑制，无质量的费米子被转换为费米液体系统。我们证明了量子极限下的塞贝克系数可以用费米波长和热德布罗意波长的谐波和来表示。
2022-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nernst effect in Dirac and inversion-asymmetric Weyl semimetals
本文计算了拓扑Dirac半金属Cd$_3$As$_2$和反演不对称Weyl半金属的Nernst响应，发现前者由反常Nernst效应主导，后者由常规Nernst效应主导，为相关实验提供了理论支持。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dirac vs. Weyl in topological insulators: Adler-Bell-Jackiw anomaly in transport phenomena
狄拉克金属（无带隙半导体）被认为是变成外尔金属时，扰动，打破时间反演对称或反转对称，采用。然而，没有实验证据表明在三维空间中存在外尔费米子。在Bi_（1-x）Sb_x中从拓扑绝缘体到能带绝缘体的拓扑相变附近施加磁场，不仅观察到零磁场附近（B < 0.4 T）的弱反定域化现象，而且只在E // B处出现了高于0.4 T的反定域化现象。弱反局域化和负磁阻之间的这种不相容的共存归因于在弱反局域化校正的存在下的Adler-Bell-Jackiw异常（拓扑E B项）。
2013-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dirty Weyl fermions: rare region effects near 3D Dirac points
本文研究了具有弱有限程标量势无序的三维狄拉克费米子。我们表明，即使在三维狄拉克点的混乱是微扰无关，从稀有区域的非微扰效应引起的非零密度的状态和有限的平均自由程，在狄拉克点的运输由稀有区域之间的跳跃为主。当化学势远离狄拉克点时，有一些有趣的中能区，其中稀有区域产生散射共振，决定了直流电导率。我们还讨论了在狄拉克点的相互作用与无序的相互作用。吸引相互作用驱动转变成粒状超导体，其临界温度强烈依赖于无序分布。当存在库仑排斥和弱滞后吸引时，系统可以是玻色玻璃。我们的结果适用于所有的3D系统狄拉克点，包括外尔半金属，并推翻了30年前的共识，弱无序在3D狄拉克点无关。
2013-10-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Kondo effect and non-Fermi liquid behavior in Dirac and Weyl semimetals
我们研究了三维Dirac材料和Weyl半金属中的近藤效应。我们发现近藤温度与掺杂$n$和磁性杂质和半金属载流子之间的耦合$J$的缩放。我们发现当温度远小于近藤温度时，近藤效应引起的电阻率与$n^{-4/3}$相似，并研究了长程标量无序与近藤效应相互作用的影响。在无序诱导的长程载流子密度不均匀性的存在下，近藤效应的特征不是近藤温度，而是近藤温度的分布。我们得到了这种分布的表达式，并表明它的特点导致了强非费米液体行为的出现。最后，我们比较了近藤效应在三维狄拉克材料和二维狄拉克系统如石墨烯和拓扑绝缘体中的性质。
2015-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Oscillations from Surface Fermi-Arcs in Weyl and Dirac Semi-Metals
外尔半金属的表面态由不连续的费米弧组成。这种不寻常的表面费米学提供了大量Weyl相的拓扑特征的指纹。使用半经典和数值方法相结合，我们表明，与天真的期望，有封闭的磁轨道涉及开放的表面费米弧。在取决于样品厚度的临界场强以下，这些轨道在磁场中产生态密度的周期性量子振荡，从而能够对非常规费米弧表面态进行各种实验探测。这些轨道对于再现有限平板中的体手征异常也是必不可少的。这些结果，然后扩展到密切相关的和最近发现的3D狄拉克SM材料，包括Cd3As2和Na3Bi，这是Weyl半金属晶体对称性保护的双重副本。尽管保护晶体对称性被表面破坏，我们表明狄拉克材料仍然可以拥有非常规的表面态，这可以在量子振荡实验中检测到。
2014-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dirac semimetals $A_3Bi$ ($A$=Na,K,Rb) as $Z_2$ Weyl semimetals
我们证明了Dirac半金属$A_3 Bi$（A=Na，K，Rb）非平凡拓扑性质的物理原因与低能有效哈密顿量的离散对称性有关.利用这种离散对称性，我们认为，所有的电子状态可以分为两个单独的部门的理论。每个扇区描述一个具有一对Weyl节点和破缺时间反演对称性的Weyl半金属。后一种对称性在完整的理论中没有被破坏，因为时间反演变换交换了来自不同扇区的状态。我们的研究结果支持明确计算的Berry曲率。在每个扇区中，曲率的场线揭示了在Weyl节点位置处的Berry通量的一对单极子。$Z_2$外尔半金属性质也证实了存在对表面费米弧，这源于不同部门的理论。
2015-03-03 cond-mat.str-el hep-th nucl-th
Lorentz violation in Dirac and Weyl semimetals
我们提出了凝聚态系统中突现Lorentz对称性的描述与时空和物质基本理论中Lorentz破坏的一般有效场论之间的对应关系。这种对应关系在两个方向上都有潜在的影响。我们说明的建议，调查其后果的光谱和输运性质的狄拉克和外尔半金属。这个框架的具体实现产生了狄拉克节谱与节线和环。我们证明了这些狄拉克节点半金属的体积拓扑不变量和鼓面表面状态之间的体积边界对应关系。我们计算了它们的输运系数的领先阶微扰理论，从而表征了非常规的电磁响应，由于小的偏离紧急洛伦兹不变性。一些前瞻性的未来应用的对应关系进行了概述。
2021-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Destabilization of U(1) Dirac spin-liquids on two dimensional non-bipartite lattices by quenched disorder
二维晶格中狄拉克自旋液体的稳定性一直是人们争论的焦点。它最近被证明[自然通讯。10，4254（2019）和Phys.Rev.B93，144411（2016）]，非二分三角晶格上的交错$π$通量狄拉克自旋液相在干净极限中可能是稳定的。然而，淬火无序在确定这样的相是否在实验上可行方面起着至关重要的作用。对于SU（2）自旋系统，在$(2+1)$维下，用包含单极子的紧致量子电动力学（$\rm cQED_{2+1}$）给出了Dirac自旋液体的有效零温低能描述.我们已经知道，对$\rm QED_{2+1}$的非紧致形式（其中没有单极子）的一般猝灭随机扰动会导致强耦合不稳定性。本文研究了一类时反不变淬火无序扰动下的$\rm cQED_{2+1}$。我们表明，在这个模型中，随机的非阿贝尔向量势，使允许的非阿贝尔算子更相关。因此，无序引起的单极子屏蔽不足通常会使无隙自旋液相变得脆弱。
2020-12-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el hep-th
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
