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
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
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
Polarization-induced Weyl phonons in nonsymmorphic crystals
该研究揭示了非对称空间群中，外电场或铁电序引发的电极化可产生Weyl声子，拓展了拓扑声子的调控途径。
2023-12-19 cond-mat.mes-hall
Nonsymmorphic Weyl superconductivity in UPt_3 based on E_2u representation
我们证明了重费米子超导体UPt_3是具有可调Weyl节点的拓扑Weyl超导体。采用非对称晶体对称性所允许的E_2u表示中的一般序参量，我们阐明了不寻常的能隙结构和相关的拓扑性质。在时间反演对称性破缺的B相中，对的产生、对的湮灭和Weyl节点的合并都得到了证明。在最多98点节点兼容布朗特定理引起线节点的行为在低能量激发，与实验结果一致。我们还显示了一个弧节点保护的非对称晶体对称的布里渊区面。
2016-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
Observation of band crossings protected by nonsymmorphic symmetry in the layered ternary telluride Ta3SiTe6
我们已经进行了角度分辨光电子能谱的层状三元碲化物Ta 3SiTe 6的预测主机节线与非对称晶体对称性。我们发现，在价带区的能带显示Dirac-like色散，提出了一个带简并在体正交布里渊区的R点。这种带简并沿整个SR高对称线一维延伸，形成由晶体的滑移镜对称性保护的节线。我们还观察到一个小的带分裂EF附近的沙漏型分散体的存在支持的计算预测。目前的研究结果提供了一个很好的机会，探讨奇异的节费米子和非对称晶体对称性之间的相互作用。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Triple hourglass Weyl phonons
晶体中具有高拓扑荷的非常规Weyl声子引起了人们越来越多的关注。通过对称性分析和低能$k.p$有效哈密顿量，提出了手征空间群173（$P6_3$）和182（$P6_322$）中受$6_3$螺旋旋转对称性保护的对称性增强的三重沙漏Weyl声子（THWP），其Chern数为$\mathcal C$ = $\pm$ 3.我们以空间群为173的LiIO $_3$为候选物，确认其具有沿$k_z$方向和在$k_x$ - $k_y$平面上分别具有线性和二次色散的THWP。由于晶体对称性和拓扑电荷守恒的限制，在$k_z$ = 0平面内出现了6个等效的单Weyl声子（SWPs）.因此，独特的声子表面弧连接两个THWP和六个SWPs的投影，导致（001）表面布里渊区上的非平凡的六螺旋面表面弧。我们的工作提出了一类拓扑声子，并在现实材料中实现了它，为实验观测THWPs提供了一个完美的平台。我们希望我们的工作能为非常规准粒子的探测提供一种新的思路。
2022-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
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
Wallpaper Fermions and the Nonsymmorphic Dirac Insulator
体拓扑结构和表面晶体对称性之间的关系的最新发展，导致发现的材料，其无间隙的表面状态的保护晶体对称性。事实上，只有非常有限的一组可能的表面晶体对称性，由17“墙纸组捕获。“我们表明，考虑墙纸组中允许的能带简并可以用来理解以前的拓扑晶体绝缘体，以及预测新的例子。特别是，两个壁纸组多个滑移线，$pgg$和$p4g$，允许一个新的拓扑绝缘相，其表面光谱只包括一个单一的，四重简并，真正的狄拉克费米子。像传统拓扑绝缘体的表面态一样，这种“非对称狄拉克绝缘体”中的表面狄拉克费米子为费米子加倍定理提供了一个理论上的例外。与传统的拓扑绝缘体的表面状态不同，它可以在保持时间反演对称性的同时被间隙成拓扑上不同的表面区域，从而允许拓扑表面量子自旋霍尔畴壁的网络。我们报告了SG 127中A $_2$ B $_3$族材料中新的拓扑晶相的理论发现，发现Sr $_2$ Pb $_3$承载了这种新的拓扑表面狄拉克费米子。此外，（100）应变Au $_2$ Y $_3$和Hg $_2$ Sr $_3$具有拓扑表面沙漏费米子.我们还报告了存在这种新的拓扑沙漏相在Ba $_5$在$_2$ Sb $_6$在SG 55。对于正交空间群的两个滑翔机，我们目录所有可能的散装拓扑相位考虑允许的非阿贝尔威尔逊圈连接，我们开发这些系统的拓扑不变量。最后，我们展示了如何在一个特定的限制，这些结晶相减少SSH模型的副本。
2018-07-21 cond-mat.mes-hall
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
Symmetry-enforced band crossings in trigonal materials: Accordion states and Weyl nodal lines
非对称的对称性，如螺旋旋转或滑移反射，可以在布里渊区的高对称线或平面内强制带交叉。当这些能带简并接近费米能时，它们可以引起许多不寻常的现象：例如，异常磁电响应，横向霍尔电流和奇异的表面状态。在本文中，我们提出了一个全面的分类，这种非对称带交叉在三角材料与强自旋轨道耦合。我们发现，在三角系统中有两种不同类型的非对称带简并：（i）外尔点的螺旋旋转与手风琴般的色散保护，和（ii）外尔节线保护的滑移反射。我们报告了一些现有的材料，这些带交叉实现附近的费米能量。这包括Cu 2SrSnS 4和元素碲（Te），它们表现出手风琴式的外尔点;以及碲-硅包合物Te 16 Si 38，它表现出外尔节线。详细研究了这些材料的从头算能带结构和表面态，并简要讨论了对实验的影响。
2019-08-02 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
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
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
Weyl-loop half metal in Li$_3$(FeO$_3$)$_2$
节线金属和半金属作为一种有趣的拓扑态，在超导材料中的研究最为广泛。基于第一性原理计算和对称性分析，我们预测三维材料Li $_3$（FeO $_3$）$_2$在半金属态下可以实现完全自旋极化的Weyl环.我们发现，这种材料具有铁磁基态，它是一个半金属，只有一个单一的自旋通道附近的费米能级。自旋上带在费米能级附近形成两个独立的外尔环，这两个外尔环是由带反转引起的，并受到滑移镜对称性的保护。一个循环是I型的，而另一个循环是混合型的。对应于体中的这两个环，在（100）面上，在环的表面投影内存在两个完全自旋极化的表面态鼓面。讨论了电子关联和自旋轨道耦合的影响，以及可能的沙漏外尔链。在半金属中实现体材料中的完全自旋极化外尔圈费米子和表面的鼓面费米子，可能会在自旋电子学中产生有前景的应用。
2018-11-13 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
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
Symmetry-enforced band crossings in tetragonal materials: Dirac and Weyl degeneracies on points, lines, and planes
我们研究了强自旋轨道耦合的四元晶体中的自旋强迫拓扑带交叉的发生。通过计算整个布里渊区的对称本征值和全局能带拓扑的动量依赖性，我们确定了四元空间群中所有的非对称强制带交叉。特别是，我们分类所有的狄拉克和外尔退化点，线和平面，并找到了丰富的各种拓扑退化。这包括，除其他外，双外尔点，四倍双外尔点，四倍四外尔点，外尔和狄拉克节线，以及拓扑节面。对于具有布里渊外尔点的空间群，我们确定了给定带对的外尔点的最小数量，并且值得注意的是，发现空间群119和120中的材料可以具有在整个布里渊区中只有两个外尔点的带对。这简化了拓扑响应，这对于器件应用是有用的。使用的分类，强制执行的频带交叉，我们进行了广泛的数据库搜索的候选材料与tetravel空间群。值得注意的是，我们发现Ba $_5$ In $_4$ Bi $_5$和NaSn $_5$分别表现出两重和四重Weyl节线，它们穿过费米能。Hf $_3$ Sb和Cs $_2$ Tl $_3$具有带对，在费米能附近具有很少数量的外尔点。此外，我们发现，Ba $_3$ Sn $_2$具有Weyl点与手风琴色散和拓扑节面，而AuBr和Tl $_4$ PbSe $_3$具有Dirac点与沙漏色散。对于这些候选材料，我们提出了从头算能带结构和讨论可能的实验签名的非平凡的能带拓扑结构。
2021-02-08 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
Floquet Analysis on an Irradiated Nodal Surface Semimetal with Non-Symmorphic Symmetry
研究光辐照下具有非共形对称性的节点表面半金属，发现偏振状态可诱导Floquet系统中产生额外Weyl点或节点表面，并揭示其拓扑性质变化。
2024-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
