Rational design of large anomalous Nernst effect in Dirac semimetals
反常能斯特效应产生垂直于温度梯度的横向电压。与纵向热电转换相比，它具有电子和热传输解耦、柔性高、横向结构简单等优点。然而，一个设计原则，超越特定的材料系统，以获得一个大的异常能斯特电导率（ANC）仍然是缺席的。在这项工作中，我们从理论上证明了一对狄拉克节点下的塞曼场表现出双峰异常霍尔电导率曲线相对于化学势和补偿载流子的功能，导致增强ANC钉扎在费米能级相比，一个简单的外尔半金属与两个外尔节点。基于第一性原理计算，我们提出了两个狄拉克半金属候选者，即，Na_3Bi和NaTeAu在塞曼场作用下，在费米能级附近分别具有0.4A/（m*K）和1.3A/（m*K）的ANC值。我们的工作提供了一个设计原理，并给出了一个能带结构的原型，为在费米能级上实现ANC钉扎提供了理论依据，为基于电子结构的其他特定功能材料的逆向设计提供了参考。
2022-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Berry curvature generation detected by Nernst responses in ferroelectric Weyl semimetal
寻求具有高相位可调性的半金属材料仍然是一个严峻的挑战。作为对称性破缺的控制参数，铁电有序度可以控制外尔半金属相的开/关，费米能级附近的能带结构的调整，外尔节点的动量分离的扩大/缩小，从而产生Berry曲率作为出射磁场.在这里，我们报告的铁电体的实现基于铟掺杂的Pb 1 xSnxTe合金的铁电体的反对称性以及镜像对称性被打破，通过调整铟掺杂水平和Sn/Pb比的铁电性的强度可调。横向热电效应，即，利用能斯特效应作为Berry曲率敏感的实验探针，研究了在磁场作用下外尔节点的重新分布对Berry曲率的影响。结果表明，这种无磁性的外尔半金属材料具有高度可调的铁电有序性，为在超导体系中操纵外尔费米子提供了一个理想的平台。
2021-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Large anomalous Nernst and inverse spin-Hall effects in epitaxial thin films of Kagome semimetal Mn$_3$Ge
拓扑材料的晶体学定义良好的薄膜的合成对于揭示其介观量子特性和器件应用是重要的。Mn $_3$ Ge是一种反铁磁Weyl半金属，在Kagome晶格上具有手性磁性结构，预计在费米能附近的Weyl节点周围具有增强的Berry曲率，导致大的反常霍尔/能斯特效应和大的自旋霍尔效应。利用磁控溅射法，我们生长了六方晶系的D_0 $_{19}$ Mn $_3$ Ge的外延薄膜，薄膜平整连续。在热电和自旋抽运器件中观察到大的反常能斯特和逆自旋霍尔效应。在我们的Mn $_3$ Ge膜中的异常能斯特信号估计为0.1 $μ$ V / K，并且与铁磁Fe中的异常能斯特信号相当，尽管Mn $_3$ Ge在室温下具有~3.5 m $μ_B$的弱磁化强度。Py / Mn $_3$ Ge界面处的自旋混合电导为90.5 nm $^{-2}$，Mn $_3$ Ge中的自旋霍尔角估计约为Pt中的8倍。
2020-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Large non-saturating Nernst thermopower and magnetoresistance in compensated semimetal ScSb
本研究发现多晶补偿半金属ScSb因良好电子-空穴补偿及立方对称性，在低温强场下展现出大的非饱和能斯特热电势、功率因子和磁电阻，性能可媲美单晶。
2025-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Nernst Effect in Nonmagnetic Nodal Line Semimetal PbTaSe$_2$
PbTaSe $_2$是一种独特的拓扑材料，在较低温度/压力的“L”相和较高温度/压力的“H”相之间的结构转变处，节线的数量预计会发生变化。本文报道了由节线的Berry曲率引起的反常能斯特效应及其随结构转变的变化。在L相中，能斯特系数（$S_{yx}$）呈现阶梯状的磁场依赖关系，类似于狄拉克/外尔半金属的反常能斯特效应.通过施加静水压力，我们发现异常分量的振幅在向H相转变时显著减小，这可能对应于节线结构的部分湮灭。
2021-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nernst power factor and figure of merit in compensated semimetal ScSb
本研究在拓扑平庸但电子-空穴良好补偿的半金属ScSb中观测到高能斯特效应，其功率因数和品质因数可媲美Dirac拓扑半金属。
2025-04-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Anomalous Hall and Nernst effect switching via staggered rotation in a kagome antiferromagnetic semimetal
针对非共线反铁磁体反常横向输运难以产生和调控的问题，提出自旋小交错旋转方法，在 Mn$_3$Sn 中实现 AHC 与 ANC 的产生、符号及数值切换。
2024-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced anomalous Nernst effects in ferromagnetic materials driven by Weyl nodes
基于高通量的第一性原理计算，我们计算了266种过渡金属基铁磁化合物的反常霍尔和反常能斯特电导率.基于对称性和Berry曲率的详细分析表明，异常Hall/Nernst电导率的奇异行为的起源可以主要归因于位于费米能附近的Weyl节点或节点线的出现，这可以通过外部刺激如双轴应变和磁场进一步定制。此外，通过自动构建Wannier函数，成功率为92%，这为使用Wannier插值进行诸如输运性质的物理性质的精确高通量评估铺平了道路
2021-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized Weyl cones and gigantic anomalous Nernst effect in ferromagnetic Heusler films
外尔半金属的特征是在动量空间中存在无质量带色散。当外尔半金属遇到磁性时，由于其拓扑性质，出现了大的异常输运性质。在这里，使用$in-situ$自旋和角度分辨光电子能谱学结合$ab\ initio$计算，我们可视化的自旋极化外尔锥和平带的铁磁Co $_2$ MnGa薄膜的表面状态与充分的recrystallization。我们证明了反常的霍尔和能斯特电导率系统地增长时，磁化诱导的大量外尔锥在Lifshitz量子临界点接近费米能，直到一个高的反常能斯特热电势的$\sim 6.2$ $\rm μV K^{-1}$在室温下实现。由于这种拓扑量子态和完全的反磁化，Co $_2$ MnGa薄膜有望实现在室温和零场下可操作的高效热通量和磁场传感器件。
2020-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Giant Nernst plateau in ideal 1D Weyl Phase
本研究通过测量HfTe5在强磁场下的磁热电响应，揭示了两种磁场驱动相变，并在远超量子极限时观测到高达50 μV/K的巨Nernst平台，从理论上证实其为理想1D Weyl相的独特标志，为新型热电效应开辟了新途径。
2024-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Strong spin-Hall and Nernst effects in a p-band semimetal
由于自旋霍尔效应（SHE）可以产生、检测和操纵自旋电流，因此设计强SHE材料成为自旋电子学领域的研究热点。由于最近的实验进展，自旋能斯特效应（SNE），热电对应的SHE，也吸引了很大的兴趣。经验上强的SHE和SNE与$d$带化合物有关，例如过渡金属及其合金-$p$带材料中最大的自旋霍尔电导率（SHC）是Bi-Sb合金的$\sim 450$ $\left(\hbar/e\right)\left(Ω\cdot cm\right)^{-1}$，其仅为铂的约五分之一。这就提出了一个问题：在$p$ -带化合物中，SHE和SNE是否被天然抑制，或者只是尚未鉴定出有利的$p$ -带系统。在这里，我们考虑了$p$带半金属InBi，并预测它具有记录的SHC $σ_{xy}^{z}\approx 1100 \ \left(\hbar/e\right)\left(Ω\cdot cm\right)^{-1}$，这是由于在其能带结构中存在非对称线。自旋能斯特电导率$α_{zx}^y\approx 1.2 \ (\hbar/e)(A/m\cdot K)$也很大，但我们的分析表明，它的起源是不同的，因为最大值出现在不同的张量元素。在InBi上获得的这一见解为在$p$带材料中获得强SHE和SNE提供了指导原则，并建立了对SHE和SNE之间关系的更全面理解。
2018-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Coactive-Staggered Feature in Weyl Materials for Enhancing the Anomalous Nernst Conductivity
本研究提出利用反常霍尔电导率中的协同交错特征最大化反常能斯特电导率，并给出基于Dirac半金属构造Weyl点排布及应变调控Heusler材料的增强方案。
2024-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Berry Curvature-Enhanced Anomalous Photo-Nernst Effect in Magnetic Weyl Semimetal
本文在磁性外尔半金属 Co3Sn2S2 中观测到零磁场下由光激发驱动的反常光能斯特效应，并发现中红外区域贝里曲率拓扑贡献导致的反常能斯特系数增强。
2025-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Helicity-tunable spin Hall and spin Nernst effects in unconventional chiral fermion semimetals XY (X=Co, Rh; Y=Si, Ge)
过渡金属单硅化物CoSi，CoGe，RhSi和RhGe在手性立方B20结构中最近被发现拥有超过自旋1/2 WF的非常规手性费米子，并且还表现出奇异的物理现象，如长费米弧表面态，GME和量子化CPGE。因此，在这些非传统的手性费米子半金属中探索新的自旋相关输运可能会为自旋电子学和自旋热电子学打开一扇新的大门。本文基于相对论能带结构的从头计算方法研究了CoSi族的本征SHE和SNE。首先，我们发现与非手征立方金属不同，CoSi族具有两个独立的非零SHC（SNC）张量元素，即$σ_{xy}^z$和$σ_{xz}^y$（$α_{xy}^z$和$α_{xz}^y$），而不是一个元素。此外，SHC（$σ_{xy}^z$和$σ_{xz}^y$）和螺旋的手性结构被发现是相关的，从而使SHE检测的结构螺旋性和手性费米子手性。第二，在某些CoSi族中的本征SHE和SNE很大。特别地，计算的RhGe的SHC大至-140（$\hbar$ /e）（S/cm）。计算的CoGe的SNC也很大，在室温下为-1.3（$\hbar$ /e）（A/m K）。由于它们具有低导电性的半金属性质，这些拓扑半金属可以具有大的自旋霍尔角和自旋能斯特角，与Pt金属的自旋霍尔角和自旋能斯特角相当。这些化合物的SHC和SNC也可通过将$μ$升高或降低至例如拓扑节点，通过化学掺杂或电子门控。因此，我们的研究结果表明，CoSi家族不仅将提…
2022-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Nodal-Surface and Flat-Band Driven Large Anomalous Nernst Effect in Epitaxial Ferromagnetic Weyl Metal Fe5Si3
Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院）；Indian Institute of Technology Hyderabad（印度海得拉巴理工学院）；National Institute for Materials Science（日本国立材料研究所）
Fe5Si3铁磁韦尔金属通过节点面和平板结构产生大异常纳维效应，揭示拓扑电子结构在热电转换中的主导作用。
2026-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Nernst Effect in Ferromagnetic Weyl Semimetal
本文通过连续与晶格哈密顿量模型研究铁磁外尔半金属（如 Co3Sn2S2），揭示外尔点处发散贝里曲率可解锁大的反常能斯特电导率，为理解其拓扑热电输运提供理论依据。
2024-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic spin Hall and spin Nernst effects in bismuth semimetal
铋是一种典型的半金属，具有巨大的自旋轨道耦合，一个多世纪以来，它一直是固态物理中发现开创性现象的主要来源材料。近年来，铋中的自旋电流输运也引起了相当大的关注。本文基于相对论能带结构计算，从理论上研究了铋的自旋霍尔效应（SHE）和自旋能斯特效应（SNE）。首先，我们发现自旋霍尔电导率（SHC）和自旋能斯特电导率（SNC）有三个独立的张量元，即$Z_{yx}^z$，$Z_{xz}^y$和$Z_{zy}^x$ .我们计算所有元素作为费米能量的函数。其次，我们发现，所有的SHC张量元素是大的，是$\sim$ 1000（$\hbar$ /e）（S/cm），相当于铂。此外，由于其低电导率，相应的自旋霍尔角是巨大的，为$\sim$ 20%。第三，所有计算的SNC张量元素也是明显的，与金的[ $\sim$ 0.13（$\hbar$ /e）（A/m-K）]相当，尽管它们比铂和$β$ -Ta小几倍。最后，与其中$Z_{yx}^z = Z_{xz}^y = Z_{zy}^x$的Pt和Au相反，铋中的SHE和SNE是强各向异性的，即，$Z_{yx}^z$、$Z_{xz}^y$和$Z_{zy}^x$显著不同。因此，由于来自不同导电性元件的逆SHE和SNE而产生的霍尔电压可以彼此抵消，并且因此如果使用多晶样品则导致小的自旋霍尔角，这可以解释为什么已经报道了测量的自旋霍尔角范围从接近0到25%。我们希望这些有趣…
2022-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Tunable spin Hall and spin Nernst effects in Dirac line-node semimetals XCuYAs (X=Zr, Hf; Y=Si, Ge)
四元砷化物XCuYAs（X=Zr，Hf; Y= Si，Ge）属于1111型四元化合物的大家族，具有从$p$型透明半导体到高温铁基超导体等优异的物理性能。本文采用密度泛函理论计算方法研究了这些化合物的电子结构拓扑、自旋霍尔效应（SHE）和自旋能斯特效应（SNE）。首先，我们发现这四种化合物都是Dirac半金属，它们具有沿布里渊区边界$A$ - $M$和$X$ - $R$的非对称的双态保护的Dirac线节点和费米能级附近的低态密度（$E_F$）。第二，在这些考虑的化合物中的一些的固有SHE和SNE被发现是大的。特别地，计算的HfCuGeAs的自旋霍尔电导率（SHC）高达-514（$\hbar$ /e）（S/cm）。室温下HfCuGeAs的自旋能斯特电导率（SNC）也很大，为-0.73（$\hbar$ /e）（A/m-K）。此外，在这些化合物中的SHC和SNC的幅度和符号都可以通过改变所施加的电场方向或自旋电流方向来操纵。这些化合物中的SHE和SNE也可以通过化学掺杂或电选通来调节费米能级来增强。最后，对能带分解和$k$分辨的自旋Berry曲率的详细分析表明，这些大的SHC和SNC以及它们显著的可调谐性很大程度上源于费米能级附近存在大量的自旋轨道耦合带隙的Dirac点以及无带隙的Dirac线节点，它们产生了大的自旋Berry曲率.因此，我们的研究结果表明，四个XCuYAs化合物不仅提供了…
2020-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Planar Hall effect in type-II Weyl semimetal WTe2
Adler-Bell-Jackiw手征反常是拓扑半金属中由拓扑性质引起的一种典型特征。报道了在第二类外尔半金属WTe 2中首次观测到的巨平面霍尔效应。对实验数据的综合分析表明，探测到的平面霍尔效应是由外尔费米子的手征反常引起的。与难以捉摸的负磁阻不同，平面霍尔效应在II型外尔半金属中是鲁棒的并且容易被检测到。这一工作揭示了平面霍尔效应是确定拓扑半金属，特别是II型Weyl半金属的拓扑性质的一种有效的输运探针。
2018-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Uniting Weyl semimetals and semiconductors in a family of arsenides
本文预览探讨了通过制备TaAs薄膜，将Weyl半金属的电子特性与半导体产业需求结合的方法。
2023-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of Weyl semimetal and Weyl nodal loop semimetal phases in a collinear antiferromagnet
本研究理论预测过渡金属氧化物RuO2中存在共线反铁磁Weyl半金属与Weyl节线半金属共存态，二者可通过调控奈尔矢量相互转化，且易被实验探测，为相关拓扑态研究提供材料平台。
2022-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Transport properties of semimetallic transition metal dichalcogenides
外尔半金属需要时间反演对称性（TRS）或晶格反转对称性的破缺。当TRS和反演对称共存时，可能存在一对简并的Weyl点，导致相应的Dirac半金属相。换句话说，狄拉克半金属态可以看作是外尔半金属态的两个副本。在本论文中，我们研究碲基化合物，如Weyl半金属候选MoTe 2和狄拉克半金属候选PtTe 2的过渡金属二硫族化合物的家庭。
2018-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Landau quantization in coupled Weyl points: a case study of semimetal NbP
外尔半金属（WSM）是一种新发现的具有拓扑保护态的物质量子相，其特征在于两个相互分离的外尔点在各个方向上具有线性色散。在这里，通过结合理论分析和磁红外光谱的一个典型的外尔半金属，磷化铌，我们证明外尔点之间的耦合可以显着修改的WSM的电子结构，并提供一个新的扭曲的保护状态。这些研究结果表明，耦合Weyl点应被视为现实的WSM分析的基础。
2018-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Noncentrosymmetric two-dimensional Weyl semimetals in porous Si/Ge structures
本研究预测了多孔Ge和SiGe结构中的非中心对称二维Weyl半金属，其具有屈曲结构并自发破缺反演对称性，受C3对称保护，呈现边缘费米弧，完善了Weyl半金属家族。
2024-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Fermi arcs and their topological character in the candidate type-II Weyl semimetal MoTe2
我们报告的候选人II型外尔半金属MoTe2的实验和理论研究相结合。使用基于激光的角度分辨光电发射，我们解决了多个不同的费米弧上不等效的顶部和底部（001）表面。实验观察到的所有表面状态再现的实验晶体结构，预测拓扑Weyl半金属态与8 II型Weyl点的电子结构计算。我们进一步使用系统的电子结构计算模拟不同的Weyl点的安排，讨论的鲁棒性确定的Weyl半金属状态和费米弧的拓扑特征MoTe 2。
2016-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Electron Transport in Dirac and Weyl Semimetals
由于Dirac和Weyl半金属在新一代电子器件中的重要性和潜在的应用前景，近年来在凝聚态物理中引起了广泛的关注。本文综述了Dirac和Weyl半金属中的奇异电输运现象。第一节是对拓扑半金属的简要介绍。第二节和第三节分别综述了Dirac半金属和Weyl半金属中有趣的输运现象。选择研究最广泛的Cd3As2和TaAs家族作为代表，分别展示了DSM和WSM的典型性质。除此之外，还介绍了ZrTe5和MoTe2等TSM材料的研究进展。在第四节中，我们提供了对TSM的研究，特别是对磁输运调查的前景。
2018-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Sign-reversed anomalous Nernst effect in the ferromagnetic Weyl-semimetal Fe$_{3-x}$GeTe$_2$: the role of Fe vacancies
本研究通过实验与第一性原理计算揭示 Fe 空位调控 Fe$_{3-x}$GeTe$_2$ 的化学势和铁磁性，并导致反常能斯特效应符号反转。
2022-06-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Colossal anomalous Hall and Nernst effect from the breaking of nodal-line symmetry in Cu2CoSn Weyl semimetal: A first-principles study
本研究基于第一性原理发现Cu2CoSn全Heusler化合物因节线对称性破缺产生巨大Berry曲率，在费米能级实现约1003 S/cm的反常霍尔电导率和3.98 A/m-K的反常能斯特电导率，可媲美Co2MnGa，为自旋电子学应用提供新材料。
2023-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Topological Materials: Weyl Semimetals
拓扑绝缘体和拓扑半金属都是一类新型的量子材料，它们的特征是由体能带结构的拓扑结构诱导出表面态。拓扑狄拉克或外尔半金属显示线性分散的圆形节点，称为狄拉克或外尔点，作为石墨烯的三维类似物。我们回顾的基本概念，并比较这些拓扑状态的物质从材料的角度，特别侧重于外尔半金属。TaAs家族是以教学方式介绍Weyl点签名的理想材料类别，从费米弧到手性磁输运性质，然后在WTe2，MoTe2和相关化合物中寻找II型Weyl半金属。许多材料都是大族的成员，并且可以调整拓扑属性。作为一个例子，我们介绍了多功能拓扑材料，Heusler化合物，其中既可以找到拓扑绝缘体和磁性Weyl半金属。
2016-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Tunable large spin Hall and spin Nernst effects in Dirac semimetals ZrXY (X=Si, Ge; Y=S, Se, Te)
ZrSiS型化合物是一类Dirac半金属化合物，由于其拓扑电子性质和潜在的应用前景，近年来引起了人们极大的兴趣。特别地，带隙的狄拉克节点可以具有大的自旋贝里曲率，并且因此引起大的自旋霍尔效应（SHE）和自旋能斯特效应（SNE），这可以用于在不施加磁场或磁性材料的情况下产生用于自旋电子学和自旋热电子学的纯自旋电流。本文基于相对论能带结构的\textit{ab initio}方法，研究了ZrXY（X = Si，Ge; Y = S，Se，Te）中的SHE和SNE。我们的理论计算表明，这些化合物中的一些表现出大的本征自旋霍尔电导率（SHC）和自旋能斯特电导率（SNC）。计算的ZrSiTe的SHC高达-755（$\hbar$ /e）（S/cm）。由于这些狄拉克半金属的电导率远小于具有$\sim$ 2200的最大本征SHC（$\hbar$ /e）（S/cm）的铂的电导率，这表明它们将具有比铂更大的自旋霍尔角。值得注意的是，我们发现，在这些化合物中的SHE和SNE的幅度和符号都可以通过改变电场方向或自旋电流方向来显着调谐，并且还可以通过经由化学掺杂稍微改变费米能级来优化。对计算的带分辨和$k$分辨自旋Berry曲率的分析表明，大的SHE和SNE以及它们显著的可调谐性源于这些狄拉克半金属中费米能级附近存在许多轻微自旋轨道耦合隙的狄拉克节线.我们的研究结果表明，ZrSiS型化合物是有前途的候选人自旋…
2019-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nernst effect of high-mobility Weyl electrons in NdAlSi enhanced by a Fermi surface nesting instability
本研究通过NdAlSi中费米面嵌套不稳定性调控弛豫时间，在磁相变附近增强Nernst效应，提出了一种不依赖载流子密度产生大Nernst响应的通用方法。
2024-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Berry curvature induced thermopower in type-I and type-II Weyl Semimetals
贝里曲率的作用类似于动量空间中的磁场，它改变了载流子的流动和熵。这在Weyl半金属中引起了一些有趣的磁电和磁热输运现象。%，包括平面霍尔效应和平面能斯特效应。在这里，我们探讨的Berry曲率和轨道磁化的热势倾斜I型和II型外尔半金属的影响，使用半经典玻尔兹曼输运形式主义。我们分析计算的完整的磁导率矩阵，并使用它来获得不同方向的磁场$(B)$，相对于倾斜轴的热功率矩阵。我们发现，Weyl节点的倾斜诱导线性磁场项的电导率矩阵，以及在热电势矩阵。当沿倾斜轴施加$B$场时，线性$B$项出现在塞贝克系数中。在垂直于倾斜轴的平面中施加磁场导致二次$B$平面能斯特效应、线性$B$面外能斯特效应和二次$B$塞贝克系数校正。
2019-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast photothermoelectric effect in Dirac semimetallic Cd3As2 revealed by terahertz emission
拓扑半金属材料是一种性能优良的热电材料，热电性是其重要的潜在应用之一，因此拓扑半金属材料的热电效应引起了人们极大的兴趣。本文通过研究Dirac半金属Cd_3As_2的瞬态光电流产生的太赫兹辐射，揭示了Dirac半金属Cd_3As_2的瞬态光电热响应，即光塞贝克效应和光能斯特效应。我们的激发偏振和功率依赖性证实了所观察到的太赫兹辐射是由于光电效应，而不是其他非线性光学效应。此外，当施加弱磁场（~0.4 T）时，响应清楚地表明与光塞贝克效应相比，瞬态光热电电流产生的数量级增强。这种增强支持的光能斯特电流产生在Cd 3As 2的双极运输性质。这些结果突出了基于能斯特效应的拓扑狄拉克半金属可以实现热电性能的增强，并且我们的瞬态研究为适用于非平衡态问题的高场环境的热电器件铺平了道路。由于高效的光电转换，大的THz发射通过光整流和光致伸缩效应与传统的半导体相媲美。
2022-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Thermopower and Unconventional Nernst in the Predicted Type-II Weyl Semi-metal WTe$_2$
WTe $_2$是最近发现的一系列高迁移率半金属之一，其某些性质具有拓扑Dirac或Weyl金属的特征。它最有趣的特性之一是它在低温下表现出的不饱和巨磁阻。一个重要的问题是，在何种程度上这种属性可以归因于一个传统的半金属模型，其中一个高度补偿，高迁移率的金属表现出大的磁阻。在这里，我们表明，纵向热电势（塞贝克效应）的半金属WTe $_2$剥离薄片表现出周期性的符号变化约为零，随着磁场的增加，表明不同的电子和空穴朗道能级和几乎完全补偿的电子和空穴载流子密度。然而，与传统的半金属图片不一致，我们发现在低温下的能斯特效应的快速增强是非线性的磁场，这是符合外尔点附近的费米能量。因此，我们证明了WTe $_2$的外尔特征在其输运性质中所起的作用。
2020-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Weyl Semimetal
我们构造了一个紧束缚模型，实现了一对Weyl节点和三个不同的Weyl半金属。在I型（II型）外尔半金属中，两个节点都属于I型（II型）外尔节点。此外，存在一种新的类型，被称为“混合外尔半金属”，其中一个外尔节点是I型，而另一个是II型。对于杂化Weyl半金属，我们进一步证明了体费米面和拓扑保护的表面态，分析了独特的Landau能级结构和量子振荡，并讨论了材料实现。
2016-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant anomalous Nernst effect and quantum-critical scaling in a ferromagnetic semimetal
在金属铁磁体中，准粒子的贝里曲率可以产生垂直于磁化强度和温度梯度的电压，这种现象称为反常能斯特效应（ANE）。在这里，我们报告了一个巨大的ANE在全赫斯勒铁磁体Co $_2$ MnGa的观察，达到$S_{yx}\sim -6$ $μ$ V/K在房间$T$，一个数量级大于磁导体报告的最大值。随着温度的升高，横向热电电导率或Peltier系数$α_{yx}$表现出$T$ -线性和$-T \log(T)$行为之间的交叉，表明在高温下违反Mott公式。我们的数值和分析计算表明，接近量子Lifshitz过渡之间的类型-I和类型-II的磁性外尔费米子是负责所观察到的交叉属性和增强的$α_{yx}$。在实验和数值计算中，$α_{yx}$对$T$的依赖性可以根据低能有效理论在十多个温度下预测的量子临界标度函数来理解。此外，在Co $_2$ MnGa中观察到的手征反常或不饱和的正纵向磁导也为外尔费米子的存在提供了证据.
2018-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generating Weyl semimetals from alkali metals
我们报告发现的时间反演对称Weyl半金属通过修改模型哈密顿描述传统的碱金属的电子性质。人工生成的外尔半金属在其体能带结构中具有四个孤立的外尔节点，并显示出由拓扑保护表面态产生的特征表面费米弧。外尔半金属是介于传统带状绝缘体和三维拓扑绝缘体之间的中间态。从传统金属生成拓扑外尔半金属，开辟了一条新的途径，对简单材料托管外尔费米子的确定性设计。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Discovery of Weyl semimetal state violating Lorentz invariance in MoTe2
近年来，人们在理论上提出了一种新的Weyl半金属态，即II型Weyl半金属态，在这种态中，Weyl结点的能量值不是局部极值。与I型半金属（例如TaAs）不同，II型外尔半金属中的费米面由一对在外尔节点处接触的电子和空穴口袋组成。此外，II型外尔半金属中的外尔费米子违反了洛伦兹不变性。由于这些定性的差异，不同的光谱和磁输运性能，预计在II型外尔半金属。在这里，我们提出了直接观察的费米弧状态MoTe 2的角分辨光电子能谱。对于每对Weyl节点，确定了两个弧态，它们的表面投影具有单拓扑荷，这是II型Weyl半金属的一个独特性质。实验确定的费米弧与我们的第一原理计算是一致的。我们的研究结果明确地表明MoTe 2是一种II型Weyl半金属，这为研究破坏Lorentz不变性的新型Weyl费米子现象提供了一个很好的实验平台。
2016-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi Arcs in Tilted Weyl Semimetals: Classification, Evolution and Transport Properties
Weyl半金属是拓扑半金属的一种新的量子态，它具有拓扑表面态--费米弧。本文将外尔半金属中的费米弧分为第一类和第二类。基于紧束缚模型，利用体外尔锥的倾斜强度研究了1/2类费米弧的演化和输运性质。拓扑表面态的（剩余）反常霍尔电导率是一类费米弧的物理结果，因此一类费米弧成为混合或II型Weyl半金属的非平凡拓扑性质。因此，本文的工作为了解Weyl半金属的拓扑性质提供了一种直观的方法.
2017-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental discovery of Weyl semimetal TaAs
外尔半金属是一类可以被视为石墨烯破坏时间反转或反转对称的三维类似物的材料。外尔半金属中的电子表现为外尔费米子，它具有许多奇异的性质，如手征反常和晶体动量空间中的磁单极。外尔半金属的表面态在两个相对的表面上显示出一对纠缠的费米弧。然而，外尔半金属的存在尚未得到实验证明。在这里，我们报告的实验实现的Weyl半金属TaAs通过观察费米弧形成的表面状态，使用角分辨光电子能谱。我们的第一性原理计算，匹配非常好的实验结果，进一步证实了TaAs是外尔半金属。
2015-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disorder-induced exceptional and hybrid rings in Weyl/Dirac semimetals
Weyl Hamilton的非厄米性导致了Weyl例外环和Weyl例外环内部的平坦带的实现。近年来，非厄米物理的研究平台扩展到了准粒子具有有限寿命的多体或无序系统。在这里，我们澄清，偏离幺正极限在无序Weyl半金属导致的Weyl例外环的产生，无论散射势的细节。在拓扑狄拉克半金属的情况下，实现了混合环和平坦带的复能量本征值的无涡性。这种情况适用于任何外尔或狄拉克半金属。这些效应可以通过光电发射或准粒子干涉实验检测到。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-protected ideal Weyl semimetal in HgTe-class materials
理想的外尔半金属，其所有外尔节点都精确地处于费米能级，并且在体中没有共存的平凡费米表面，类似于石墨烯，可以具有深层次的物理学特征，例如由手征异常引起的奇异输运现象。在这里，我们表明，碲化汞和半Heusler化合物，在很宽的范围内的面内压缩应变，可以在自然界中实现理想的外尔半金属与四对外尔节点和拓扑表面费米弧的材料。一般来说，我们发现，碲汞类材料的非平凡的带反转和非中心对称性提供了一个有前途的舞台，实现理想的外尔半金属。这种理想的外尔半金属可以进一步提供一个独特的平台来研究涌现现象，例如理想外尔费米子和半赫斯勒化合物LaPtBi中超导性之间的相互作用。
2016-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Higher-Order Weyl Semimetals
高阶拓扑结构产生了有趣的多维拓扑现象，而Weyl半金属具有手征反常等非常规性质。然而，到目前为止，外尔物理仍然与高阶拓扑学脱节。在这里，我们报告的高阶外尔点的理论发现，从而建立这样一个重要的连接。我们证明，高阶Weyl点可以出现在手性材料，如手性四氢呋喃晶体之间的常规Weyl半金属和3D高阶拓扑相的中间相。高阶Weyl半金属表现出独特的并发手征费米弧表面状态，拓扑铰链状态，和动量依赖的分数铰链电荷，揭示了一类新的高阶拓扑相。
2020-07-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Emergent induction in magnetic Weyl semimetals
The University of Tokyo（东京大学）；Kyoto University（京都大学）
研究磁外尔半金属中的涌现电磁响应，通过有效双带模型推导磁电响应公式，包括带内和带间贡献，应用于极性外尔铁磁体模型，揭示环形矩动力学与涌现感应响应的关系及外尔半金属拓扑性质对电磁响应的影响。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral Wave-packet Scattering in Weyl Semimetals
在量子力学中，粒子最好用波包而不是平面波来描述。本文研究了不同手征的低能Weyl费米子在Weyl半金属中的波包散射问题。结果表明，在单杂质散射过程中，波包获得了手征保护的位移。更重要的是，手性保护的位移会导致反常散射几率，从而影响外尔半金属的输运性质。我们发现，当费米能级接近Weyl节点时，输运寿命与量子寿命之比急剧增加，从而解释了拓扑（Weyl或Dirac）半金属中实验观察到的量子迁移率.
2016-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac and Weyl Semimetal in XYBi (X=Ba, Eu; Y=Cu, Ag and Au)
Weyl和Dirac半金属由于其新颖的性质，近年来引起了人们的广泛关注.结合第一性原理计算和有效模型分析，我们预测了BaYBi（Y=Au，Ag和Cu）化合物是Dirac半金属.至于磁性化合物EuYBi，虽然时间反演对称性被破坏，但它们的长程磁序不能将狄拉克点分裂成成对的Weyl点。但我们认为Ba离子部分取代Eu离子可以实现Weyl半金属。
2014-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional quadratic double Weyl semimetal
非常规Weyl半金属在凝聚态物理和材料科学中引起了广泛的研究兴趣，但在二维空间中却非常罕见。本文基于对称性分析和第一性原理电子结构计算，预测Si/Bi van der Waals异质结是一个二维非常规的二次双Weyl半金属结构，具有强的自旋轨道耦合（SOC）.虽然不受异质结构的C3 v双群对称性的保护，但二维二次双Weyl半金属对于高达6.64%的压缩应变是稳定的。随着应变的进一步增加，系统转变为平凡的半金属，其中相边界是二维三重简并半金属态。Kane-Mele紧束缚模型计算表明，二次双Weyl相是Rashba SOC和邻近效应增强的本征SOC之间竞争的结果，而二次双Weyl半金属通过打破镜像对称性，既可以转变为量子自旋霍尔绝缘体，也可以转变为量子谷霍尔绝缘体.因此，Si/Bi异质结构是研究二维双Weyl半金属和其他新型拓扑相的奇异物理的极好平台。
2022-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability of the Weyl-semimetal phase on the pyrochlore lattice
基于在烧绿石铱酸盐中存在Weyl半金属相的观点，我们考虑了烧绿石晶格上的Hubbard型模型。为了阐明为什么这样的状态没有被实验观察到的问题，它的鲁棒性进行了分析。一方面，我们研究了系统掺杂时可能出现的相。磁挫折有利于几个阶段的磁性和电荷秩序，不发生在半填充，包括额外的外尔半金属状态接近四分之一填充。另一方面，我们寻找密度波，打破平移对称性和破坏Weyl半金属相接近半填充。我们发现均匀Weyl半金属是稳定的，这归因于接近费米能的低态密度。
2017-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quasiparticle interference on type-I and type-II Weyl semimetal surfaces: a review
Weyl半金属是拓扑材料家族中的一个新成员，其主要特征是在体相中具有一对单简并的Weyl锥，在节点附近具有线性色散，在表面上具有费米弧。根据系统是否保持或违反洛伦兹对称性，外尔半金属可以分为两类。光电子能谱测量证实TaAs类和WTe 2类Weyl半金属分别为I型和II型。这篇综述文章旨在阐明和阐述Weyl半金属的基本概念以及I型和II型Weyl半金属的准粒子干涉实验。对揭示费米弧表面态的独特性质--表面载流子的拓扑阱效应，费米弧表面态的弱束缚性质，表面上与轨道有关的散射通道，镜像对称保护的表面Dirac锥等结果进行了概括性的讨论.最后，展望了准粒子干涉技术在拓扑材料中的应用前景。
2018-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of Weyl orbital semimetals and predictions of several materials classes
石墨烯、拓扑绝缘体和Weyl半金属是三种广泛研究的材料类别，它们具有由亚晶格对称性或自旋轨道耦合产生的Dirac或Weyl锥。在这项工作中，我们提出了一个理论的一类新的散装狄拉克和外尔锥，被称为外尔轨道半金属，其中的轨道极化和纹理反转两个电子状态之间的离散动量借给自己到保护狄拉克或外尔锥没有自旋轨道耦合。通过第一性原理能带结构计算，我们还预测了几个Weyl轨道半金属族，包括V $_3$ S $_4$，NiTi 3S 6，BLi和PbO $_2$.我们发现，在这些材料中的一些预测的最高费米速度甚至大于现有的狄拉克材料。Weyl轨道半金属的合成不仅将Dirac材料的领域从典型的自旋轨道耦合系统和六方晶格扩展到整个周期表，而且还可能为轨道控制电子学或“轨道电子学”开辟新的可能性。
2015-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoconductivity of type-II Weyl semimetals
第二类外尔半金属的特征是在低能激发下的倾斜线性色散，模仿外尔费米子，但明显违反了洛伦兹不变性，这具有有趣的量子输运性质。基于晶格模型，数值研究了平行电场和磁场中第二类Weyl半金属的磁导率。我们发现，在高场制度下，反对称破缺的II型Weyl半金属的磁导率的符号取决于磁场的方向，而在弱场制度下，总是得到积极的磁导率无论磁场方向。我们发现弱局域化对杂质势的空间范围很敏感。在时间反演对称破缺的II型Weyl半金属中，由于群速度、Berry曲率和磁场的联合作用，系统沿能带倾斜方向表现出正或负的磁导率.
2017-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Dirac-Weyl semimetal: Coexistence of Dirac and Weyl fermions in polar hexagonal $ABC$ crystals
我们提出，非中心对称的LiGa Ge型六方$ABC$晶体SrHgPb实现了一种新型的拓扑半金属，主机的狄拉克和外尔点在动量空间。由于能带反转，受保护的狄拉克点出现在六重旋转$z$轴上，而六对与六重对称相关的外尔点位于垂直的$k_z=0$平面上。通过研究的电子结构作为一个函数的屈曲的汞铅层，这是起源的反演对称性破缺，我们建立的狄拉克和Weyl费米子的共存定义了一个阶段分离两个拓扑不同的狄拉克半金属。这两种狄拉克半金属的区别在于$k_z=0$平面的$\mathbb{Z}_2$指数和侧表面上相应的二维狄拉克费米子的存在或不存在。我们正式我们的第一性原理计算推导和研究的低能量模型描述的Dirac-Weyl半金属相的哈密顿量。最后，我们提出了其他几种材料的非中心对称的$ABC $材料类，特别是SrHgSn和CaHgSn，作为候选人实现Dirac-Weyl半金属。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Discovery of a new type of topological Weyl fermion semimetal state in Mo$_x$W$_{1-x}$Te$_2$
最近在TaAs中发现的Weyl半金属提供了在自然界中观察到的第一个Weyl费米子，并大大拓宽了拓扑相的分类。然而，在钽砷已被证明具有挑战性的研究丰富的输运现象所产生的紧急外尔费米子。系列Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$是反转破坏的，分层的，可调谐的半金属，已经作为一个有前途的新的电子平台进行研究，最近提出主机II型，或强洛伦兹违反，外尔费米子。本文报道了在$x = 25\%$的Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$中发现外尔半金属。我们使用泵浦探测角分辨光电子能谱（泵浦探测ARPES）直接观察到费米能级以上的拓扑费米弧，证明外尔半金属。计算结果与理论值吻合较好，表明Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$是第一个Ⅱ型Weyl半金属.我们还发现，某些外尔点是在费米能级，使Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$外尔半金属的传输和光学实验的一个有前途的平台。
2016-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Hall effect in Weyl semimetals induced by chiral anomaly
我们预言了在某些反转对称性破缺的Weyl半金属中存在非线性霍尔效应。当Weyl节点对的能量色散是偏斜的--Weyl锥是“倾斜的”--反常速度和手征反常的协同作用引起非线性霍尔效应。这种霍尔电导率在电场和磁场中都是线性的，并且严重依赖于外尔锥的倾斜。我们还表明，这种效果并不依赖于一个有限的Berry曲率偶极子，相反的内在量子非线性霍尔效应，最近观察到的II型外尔半金属。
2021-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
