The Rare Two-Dimensional Materials with Dirac Cones
受石墨烯的巨大发展的启发，越来越多的工作被用来寻找具有Dirac锥的新的二维材料。虽然二维狄拉克材料具有许多新颖的性质和物理性质，但与众多的二维材料相比，它们是罕见的。为了解释二维Dirac材料的稀有性并为寻找新的Dirac体系提供线索，本文综述了各种二维Dirac材料的最新理论研究进展，包括石墨烯、硅烯、锗烯、石墨烯、几种硼和碳片、过渡金属氧化物（VO 2）n/（TiO 2）m和（CrO 2）n/（TiO 2）m、有机和有机金属晶体、so-MoS 2、和人造晶格（电子气和超冷原子）。总结了它们的结构和电子性质。我们还研究了狄拉克点如何出现，移动，并在这些系统中合并。冯·诺伊曼-维格纳定理被用来解释二维系统中狄拉克锥的稀缺性，这导致了对对称性，参数，费米能级和能带重叠的严格要求，以实现狄拉克锥。讨论了Dirac锥的存在性与结构特征之间的联系。
2015-04-14 cond-mat.mes-hall
Tuning the Fermi velocity in Dirac materials with an electric field
狄拉克物质的特征是能量-动量关系类似于相对论性无质量粒子。通常命名为狄拉克锥，这些色散关系被认为是它们的基本特征。这些材料包括非常不同的实例，例如石墨烯和拓扑绝缘体。能带工程技术的目标应该是完全控制表征狄拉克锥的参数：费米速度。我们提出了一个通用的机制，使微调的费米速度在狄拉克材料在一个容易获得的方式进行实验。通过将样品嵌入均匀电场中，费米速度被显著地修改。我们首先证明了这一结果的解析，为表面态的拓扑绝缘体/半导体界面，并假定其普适性的其他狄拉克材料。然后我们在碳基狄拉克材料，即石墨烯纳米带和纳米管中检验了它的正确性，从而表明我们的假设在连续谱和紧束缚计算以及不同狄拉克系统中的有效性。
2017-09-04 cond-mat.mes-hall
Lattice realization of the generalized chiral symmetry in two dimensions
虽然已经指出对于石墨烯中的狄拉克费米子很重要的手征对称性可以推广到有机金属中的倾斜狄拉克费米子，但这种广义对称性迄今为止仅针对连续低能哈密顿量定义。在这里，我们表明，广义手征对称性可以严格定义为格费米子以及。一个关键的概念是一个连续的“代数变形”的哈密顿量，它产生的晶格模型与广义手征对称性从那些与传统的手征对称性。这使我们能够明确地表示零模式的变形哈密顿量的原始哈密顿量。另一个优点是形变可以推广到非均匀系统，如费米子涡旋系统和无序系统。变形系统中的费米子涡旋的应用表明，如何为传统的狄拉克费米子涡旋的零模式可以扩展到倾斜的情况下。
2016-12-09 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of two-dimensional Dirac materials
我们进行玻尔兹曼输运计算，以获得Seebeck系数，电导率，电子热导率，和热电优值（ZT）的狄拉克系统。我们发现，由于间隙开放，ZT增强。当声子热导率足够小时，带隙狄拉克系统的最佳ZT可以大于1，这对于热电应用是有利的。
2018-10-03 cond-mat.mes-hall
Magneto-optical conductivity of anisotropic two-dimensional Dirac-Weyl materials
研究了在外加磁场作用下，载流子具有任意各向异性费米速度的无质量狄拉克费米子的二维材料的光学响应.使用Kubo形式主义，我们得到这些材料的磁光电导率张量，它允许从各向同性狄拉克费米子的磁光电导率来解决各向异性狄拉克费米子的磁光响应。作为应用，我们分析了应变诱导各向异性和磁场对透射率的综合影响，以及对法拉第旋转，线偏振光后通过应变石墨烯。该解析表达式可用于预测应变石墨烯在磁场作用下的吸收和法拉第角。最后，我们的研究扩展到各向异性二维材料与任意赝自旋的狄拉克费米子。
2017-07-25 cond-mat.mes-hall
Optimal band gap for improved thermoelectric performance of two-dimensional Dirac materials
在线性化玻尔兹曼输运理论和弛豫时间近似下，计算了二维狄拉克材料的热电性质。我们发现，无间隙的二维狄拉克材料表现出较差的热电性能比有间隙的。此外，存在一个最佳的带隙最大化的品质因数（ZT）在带隙的二维狄拉克材料。最佳带隙范围为6kBT至18kBT，其中kB为玻耳兹曼常量，T为以开尔文为单位的工作温度。这一结果与体半导体的结果类似，表明了在2D系统中具有窄间隙以实现最佳热电性能的重要性。通过抑制晶格热导率也可以获得更大的最大ZTs。在晶格热导率为零的最理想情况下（仅留下电子热导率），带间隙的2D狄拉克材料中的最大ZT是商业热电材料的ZT的许多倍。
2019-06-24 cond-mat.mes-hall
Entropy spikes as a signature of Lifshitz transitions in the Dirac materials
我们从理论上证明了一个二维系统进行$N$随之Lifshitz拓扑转变的特征是发生尖峰的熵每粒子$s$的大小$\pm \ln 2/(J-1/2)$与$2 \leq J \leq N$在低温下。我们推导出了带隙狄拉克材料的$s$随化学势、温度和能隙大小变化的一般表达式。在最小能隙内，$s$对化学势的依赖关系在狄拉克点附近的温度下呈现出一种峰谷结构。每个粒子的熵峰值可以被认为是狄拉克材料的特征。带隙狄拉克材料的这些独特特性可以在温度在门控结构中调制的输运实验中检测到。
2017-08-31 cond-mat.mes-hall
Anomalous thermospin effect in the low-buckled Dirac materials
在硅烯和其他低屈曲的狄拉克材料中，预计会出现强烈的自旋能斯特效应，并且对载流子浓度和所施加的电场具有非平凡的依赖性。这些狄拉克材料可以被认为是由两个独立的电子子系统的两个组件的能隙狄拉克费米子。对于每个子系统，间隙打破了时间反演对称性，因此起到了有效磁场的作用。因此，标准的久保形式主义必须通过包括有效磁化来改变，以满足热力学第三定律。我们明确地证明了这一点，通过计算磁化强度，并显示如何正确的热电系数出现。
2014-10-08 cond-mat.mes-hall
Spin and Valley Noise in Two-Dimensional Dirac Materials
本文发展了二维狄拉克材料中光学法拉第旋转噪声的理论。与传统半导体中的自旋噪声相反，我们发现法拉第旋转波动不仅受自旋的影响，而且还受谷间散射过程引起的谷自由度的影响。我们说明我们的理论与二维过渡金属dichalcogenides和讨论签名的法拉第噪声功率谱中的自旋和谷噪声。我们提出了光学法拉第噪声光谱作为探测二维狄拉克材料的自旋和谷弛豫动力学的技术。
2014-01-16 cond-mat.mes-hall
Dirac fermions collimation in heterostructures based on tilted Dirac cone materials
该研究理论分析倾斜 Dirac 锥异质结构中费米子越过势垒后的输运，数值揭示 y 向倾斜参数对束流准直和透射概率的调控作用。
2024-04-03 cond-mat.mes-hall
Direction dependent giant optical conductivity in 2D \textit{semi}-Dirac materials
我们发现，在\textit{semi} -狄拉克材料的间隙参数诱导了很大程度的带间光学电导率相对于偏振方向的敏感性。对于沿着特定偏振方向的光，光学电导率在特定频率下显示出突然大的值，而沿着与前者正交的方向，光学电导率被显著抑制。除了透明导体领域中的其他可能应用之外，方向相关的光学电导率又可以用于唯一地预测2D \textit{semi} -狄拉克材料的色散性质。
2019-01-30 cond-mat.mes-hall
Generalized dispersion of the edge plasmon modes of two-dimensional Dirac materials
在这里，边缘表面等离子体激元（SPP）模式的色散表示在电导率张量的元素。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall
The role of spin-orbit coupling in topologically protected interface states in Dirac materials
我们强调的事实是，二维材料的狄拉克类低能量能带结构和自旋轨道耦合将产生线性分散拓扑保护Jackiw-Rebbi模式的界面处的狄拉克质量变化的迹象。这些模式可以支持平行于界面的持续自旋或谷电流，并且这种拓扑保护电流的确切布置关键地取决于材料中的自旋轨道耦合的细节。作为例子，我们讨论了屈曲的二维六方晶格，如硅烯或锗烯，和过渡金属二硫属化物，如MoS $_2$。
2014-05-16 cond-mat.mes-hall
Enhanced anomalous Nernst effect in disordered Dirac and Weyl materials
我们使用半经典方法分析了狄拉克和外尔半金属的热电响应，重点是由于斜散射和侧跳的外在贡献。我们的研究结果适用于铁磁狄拉克材料，如Fe $_3$ Sn $_2$，Weyl半金属Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$的线性响应能斯特效应和单层石墨烯hBN与三角翘曲的二阶响应。我们的分析表明，非本征贡献可以是一个显着的组成部分，异常能斯特响应，并用来解释增强的热电响应。
2020-08-18 cond-mat.mes-hall
Temperature-dependent many-body effects in Dirac-Weyl materials: Interacting compressibility and quasiparticle velocity
在单圈近似或等效Hartree-Fock近似（HFA）下，我们计算了三维Dirac材料的有限温度相互作用压缩性以及三维和二维Dirac材料的重整化准粒子速度.我们发现，在外部（即，在$k=0$中，逆压缩性（不可压缩性）和重整化准粒子速度显示出对温度的非单调依赖性。在低温下，不可压缩性最初降低到一个浅的最小值与$T^2 \ln T$的依赖性。随着温度的进一步升高，不可压缩性上升到最大值，超过该值，不可压缩性随温度的升高而降低。另一方面，重整化准粒子速度在$k=0$为二维和三维狄拉克材料首先增加与$T^2$，上升到一个最大值，并达到最大值后，它随着温度的升高而降低。我们还发现，在HFA中，对二维和三维掺杂狄拉克材料的低温重整化非本征费米速度的首阶温度修正是$\ln (1/T)$。
2015-12-10 cond-mat.mes-hall
Emerging Spin-Orbit Torques in Low Dimensional Dirac Materials
本研究从理论上揭示了破缺反演对称性的二维狄拉克材料中涌现的新型自旋轨道矩，发现本征类阻尼矩可与类场矩同时增强，还存在自旋-赝自旋耦合产生的特有矩，且其抗无序性强，可提升邻近磁体的磁开关性能。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall
Edge photogalvanic effect caused by optical alignment of carrier momenta in 2D Dirac materials
我们表明，带间吸收的辐射在二维狄拉克材料导致一个直接的电流在样品的边缘流动。光电流来源于电子和空穴的动量排列，并受辐射极化的控制。我们开发了这样的边缘光电效应的微观理论和计算的光电流为带隙和无隙的2D狄拉克材料，也在静态磁场的存在下，引入额外的电子和空穴电流之间的不平衡。此外，我们表明，光电流可以大大增加了一个棘轮状的结构与阵列的窄带。
2020-11-19 cond-mat.mes-hall
Quantum transport in Dirac materials: signatures of tilted and anisotropic Dirac and Weyl cones
我们计算任意倾斜和各向异性狄拉克或外尔锥的量子输运在节点处的电导和噪声。倾斜和各向异性色散是通用的，在某些离散对称性，如粒子-空穴和晶格点群对称性的情况下。各向异性影响电导g，但保持Fano因子F（散粒噪声功率和电流的比率）不变，倾斜影响g和F。由于F在许多其他情况下是一个普适数，因此这一发现是值得注意的。我们将我们的一般考虑应变石墨烯和烧绿石Weyl半金属的特定晶格模型。
2015-04-01 cond-mat.mes-hall
Face centered cubic SnSe as a $\mathbb{Z}_2$ trivial Dirac nodal line material
当自旋轨道相互作用不存在时，时间反演和反演对称系统中狄拉克节线的存在由$\mathbb{Z}_2$指数决定。在第一性原理计算中，以SnSe的面心立方晶格的能带结构为例，证明了在$\mathbb{Z}_2$平凡材料中可以出现Dirac节线.我们定性地表明，它成为一个拓扑晶体绝缘体时，考虑到自旋轨道相互作用。我们澄清的狄拉克节线的起源，通过获得不可约表示对应的频带和解释平凡的$\mathbb{Z}_2$指数。利用{ \bf k} $\cdot$ { \bf p}方法构造了一个有效的Dirac节线模型，并讨论了Dirac节线中的Berry相和表面态.
2018-07-19 cond-mat.mes-hall
Quantum thermoelectrics based on 2-D Semi-Dirac materials
我们表明，间隙参数可以完全描述合并的狄拉克锥在半狄拉克材料从$K$ -和$K^\prime$ -点到共同的$M$ -点的布里渊区。我们预测，间隙参数体现自己通过提高热电优值$zT$的化学势穿过间隙，然后在同一点附近的塞贝克系数的符号变化。随后，我们表明，也有一个权衡功能之间的最大功率和效率时，化学势交叉的间隙参数。因此，挑选出最小化功率效率权衡的最佳操作点以获得最佳热电性能。我们的工作铺平了道路，使用二维半狄拉克材料的热电应用。
2019-08-08 cond-mat.mes-hall
Collapse of Landau level in semi-Dirac materials
本文通过半经典方法和紧束缚模拟，研究了半狄拉克材料在垂直磁场和面内电场下的朗道能级坍缩，揭示了其各向异性导致坍缩仅出现在特定电场方向，并分析了狄拉克锥合并拓扑转变的独特特征。
2024-02-20 cond-mat.mes-hall
Relativistic Gurzhi effect in channels of Dirac materials
利用玻尔兹曼方程研究了通道型二维狄拉克系统中的电荷输运。研究了电阻率与温度和化学势的关系。电子-电子相互作用和材料无序的影响的准确理解，使我们能够确定一个参数制度，系统揭示流体动力学输运行为。指出了Dirac费米子的三个特征：热流流体力学、赝扩散输运和电子-空穴散射主导区的条件.它表明，对于干净的样品的相对论Gurzhi效应，流体动力学传输的一个明确的指标，可以观察到。
2018-05-24 cond-mat.mes-hall
Nexus and Dirac lines in topological materials
我们考虑狄拉克线的$Z_2$拓扑，即，以石墨为例，带接触线。四条线-三条带拓扑电荷$N_1=1$，一条带$N_1=-1$ -在H点附近合并在一起，由于求和定律$1+1+1-1=0$而湮灭。合并点类似于实空间结点，类似于$Z_2$弦终止的狄拉克算符。
2015-08-06 cond-mat.mes-hall
Anisotropic Friedel oscillations in graphene-like materials: The Dirac point approximation in wave-number dependent quantities revisited
在狄拉克点近似下，对类石墨烯材料的Friedel振荡进行了理论研究。在无规相位近似（RPA）下进行了数值计算。对于谷内跃迁，证明了不同狄拉克点在波数相关量（如介电函数$ε(q)$）中的贡献由波数相对于狄拉克点位置矢量在$k$空间中的取向决定。因此，不同狄拉克点的相同贡献并不自动地由这些点处的哈密顿量的简并来保证。同时指出，即使狄拉克点与费米能级（$E_F=0$）重合，谷间跃迁的贡献也总是各向异性的.这意味着基于狄拉克点近似的研究仅在高波长极限下给出正确的物理学。静态介电函数的各向异性揭示了各个狄拉克点的不同贡献。此外，各向异性的$k$ -空间介电函数导致石墨烯类材料中的各向异性弗里德尔振荡。计算中也进行了Rashba相互作用的存在。结果表明，增加Rashba相互作用强度略微改变了类石墨烯材料中的Friedel振荡。因此，$k$ -空间中的各向异性介电函数是石墨烯类系统中能带各向异性的清楚表现。
2017-03-15 cond-mat.mes-hall
Trapping charge carriers in low-dimensional Dirac materials
我们考虑的问题，限制著名的难以捉摸的Dirac类准粒子，发现在一些最近发现的低维系统。在简要回顾了现有的在狄拉克材料中建立束缚态的理论方案后，我们研究了具有位置依赖质量项的相对论激发。借助一个精确可解的模型，我们展示了如何在满足质量项大小的临界条件后开始出现束缚态。我们还揭示了一些不寻常的限制发现，包括一个优雅的人字形结构的束缚态能量作为质量的大小的函数的异国情调的属性。
2019-03-29 cond-mat.mes-hall
Linearly polarized light enables chiral edge transport in quasi-2D Dirac materials
University of Antwerp（安特卫普大学）；Isfahan University of Technology（伊斯法罕理工大学）
本研究证明线偏振光可通过界面耦合产生的二阶动量项在准二维狄拉克材料（如超薄Bi2Se3薄膜）中诱导拓扑相变，产生手性边缘通道，为光控拓扑相提供新平台。
2025-10-16 cond-mat.mes-hall
Nontrivial Berry phase and type II Dirac transport in layered material PdTe2
在这里，我们报告的证据，第二型狄拉克费米子在层状晶体PdTe 2。deHaas-vanAlphen振荡发现了一个小的费米口袋，其截面为0.077nm-2，具有非平凡的Berry相。第一性原理计算表明，它起源于一个倾斜的狄拉克锥的空穴袋。角分辨光电子能谱显示了一种II型狄拉克锥特征色散。我们还建议PdTe 2是一个改进的平台，主机的拓扑超导体。
2017-02-10 cond-mat.mes-hall
Topological Vortices in Chiral Gauge Theory of Graphene
导电带和价带之间能隙的产生机制是石墨烯材料研究的核心。最近Chamon，Jackiw等人提出了一种利用Kekulé畸变背景场$% φ$及其诱导规范势$A_{i}$产生能隙的机制。本文研究了该模式中固有的各种涡结构。将$φ$视为一般的背景场而非固定的Nielson-Oleson型分布，从势$A_{i}$的内部结构出发，在石墨烯表面发现了两种新的涡--速度场涡和运动诱导涡.这些涡旋结构自然地产生于狄拉克费米子的运动，而不是背景畸变场。
2010-06-04 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Constructing a Large Variety of Dirac-Cone Materials in the Bi${}_{1-x}$Sb${}_{x}$ Thin Film System
我们从理论上预测，可以在Bi ${}_{1-x}$ Sb ${}_{x}$薄膜中构建各种Dirac-cone材料，并且我们在这里展示如何构建具有各种波矢各向异性的单Dirac-cone材料、双Dirac-cone材料和三Dirac-cone材料。这些不同类型的狄拉克锥在电子器件设计、量子电动力学和其他领域都有着特殊的意义。
2011-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry breaking of optical vortices: Birth and annihilation of singularities in the evanescent field
用简单的方法处理了光学涡旋（或相位奇点、螺旋位错）与普通物质的相互作用。利用全内反射现象和入射到折射率低于原始传播介质的四个平面波的叠加，我们能够显示在具有弯曲拓扑特征的倏逝场中光学涡旋的产生和湮灭。到目前为止，这种现象仅在自由空间传播中进行了探索。通过适当的调谐过程，涉及入射平面波的入射角和振幅，有可能在材料附近产生不寻常的光学涡旋拓扑特征。我们相信，这项工作可以打开近场光学弯曲光学涡旋操纵的新方面。
2011-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
All-Metallic Vertical Transistors Based on Stacked Dirac Materials
在场效应晶体管中使用金属作为沟道材料是一个持续的追求。全金属晶体管可以由原始的半金属狄拉克材料（例如石墨烯、硅烯和锗烯）制造，但是开/关电流比非常低。基于密度泛函理论，在由两种Dirac材料组成的垂直异质结构中，两种材料的Dirac锥在层间的弱范德华相互作用下仍然存在，由于动量失配，在没有声子的帮助下，从一种材料的Dirac锥到另一种材料的电子输运将被禁止.第一性原理量子输运模拟的全金属垂直狄拉克材料异质结器件证实存在的传输间隙超过0.4 eV，伴随着超过104的开关比。这种引人注目的行为对于两种狄拉克材料之间的相对旋转是鲁棒的，并且可以扩展到扭曲的双层石墨烯。因此，全金属结可以是半导体，为Dirac材料垂直结构在高性能器件中的应用开辟了一条新的途径，而不会打开它们的带隙。
2015-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac and Weyl Materials: Fundamental Aspects and Some Spintronics Applications
狄拉克和外尔材料是指一类具有低能量准粒子激发的固体材料，其可以由相对论性量子力学中的狄拉克和外尔方程描述。从石墨烯作为第一个突出例子的出现开始，这些材料由于其新颖的基本性质以及巨大的应用潜力而引起了人们的极大兴趣。本文介绍了Dirac和Weyl材料的基本概念，并简要回顾了这一领域的一些最新研究成果，特别是有关概念的发展和自旋电子学/赝自旋电子学的应用。
2016-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac phonons in two-dimensional materials
声子是实现稳定的无自旋二维（2D）狄拉克点的理想平台，因为它们具有玻色子性质和难以破坏的时间反演对称性。值得注意的是，由于历史问题，几乎所有报道的2D材料的声子色散中的双重简并节点都被错误地归类为“狄拉克点”。这些双重简并节点的正确名称应该是“Weyl”，因为2D声子系统本质上是无自旋的，并且每个双重简并点都由二维的Weyl模型描述。到目前为止，还没有关于二维材料中四重简并狄拉克点声子的报道。在这项研究中，我们搜索了整个80个层组（LGs），发现狄拉克声子可以在70个LGs中实现。此外，二维材料声子色散中的狄拉克点可分为本质简并点和偶然简并点，它们分别出现在高对称点和高对称线上。在对称性分析的指导下，我们确定了狄拉克声子在几个二维材料候选人与六个LG的存在。这封信提供了一种方法来识别二维狄拉克声子，并提出了二维材料的候选人实现狄拉克声子。
2022-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Majorana and Dirac zero modes in superconducting vortex cores
我们提供了一个参数的磁通插入的基础上表明，某些超导体与非平凡的拓扑不变的保护零模式在其涡核。这个论点具有二维指数定理的味道，也适用于无序系统。这也为理解无自旋$p_{x} + i p_{y}$超导体涡旋核中的零模提供了一种新的途径。将这种方法应用于具有和不具有时间反转和自旋旋转对称性的超导体，我们预测了其涡旋中存在受保护零模的充要条件。
2010-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dirac node engineering and flat bands in doped Dirac materials
我们建议尝试的杂质带工程的方法，以产生平坦的带和额外的节点在狄拉克材料。我们发现，表面杂质引起的近平坦的杂质带接近狄拉克点。狄拉克节点态的杂化导致表面狄拉克节点的分裂和布里渊区高对称点处新节点的出现。结果是强大的，而不是依赖于模型：紧束缚计算支持的低能量有效模型的拓扑绝缘体表面态与杂质带杂化。最后，我们讨论了杂质位置上的局域电子之间的电子-电子相互作用的影响。我们证实，相关效应，而产生带杂交和近藤效应，保持杂交带平坦。我们的研究结果为掺杂狄拉克材料中的节结构和平带关联相的杂质带工程开辟了前景。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic Gap Formation in Pumped Dirac Materials
最近的泵浦-探测实验表明，狄拉克材料可能会被驱动到瞬态激发态描述的两个化学势，一个为电子和空穴。考虑到光谱的狄拉克性质，这种反转的布居允许电子和空穴的态密度的光学可调谐性，有效地提供对库仑相互作用强度的控制。本文讨论了在光泵狄拉克材料中实现瞬态激子不稳定性的可行性。我们证明，从理论上讲，减少的临界耦合导致形成的瞬态凝聚的电子-空穴对，并确定这种状态的签名。此外，我们提供了实验的指导方针，既确定制度，这种外来的多体状态更有可能被观察到，并估计现有狄拉克材料的几个重要例子的激子间隙的大小。我们发现了一组材料参数，我们的理论预测大的差距和高临界温度，这可能是实现在未来的狄拉克材料。我们还评论三维狄拉克和外尔半金属的瞬态激子不稳定性。这项研究提供了第一个例子，在驱动狄拉克材料的瞬态集体不稳定性。
2017-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac materials
许多材料，如d波超导体、石墨烯和拓扑绝缘体，都有一个基本的相似之处：它们的低能费米子激发表现为无质量的狄拉克粒子，而不是服从通常的薛定谔哈密顿量的费米子。狄拉克费米子在凝聚态系统中的这种涌现行为定义了我们称之为“狄拉克材料”的一类材料的统一框架。为了建立这类材料，我们说明如何狄拉克费米子出现在多个完全不同的凝聚态系统，我们讨论如何狄拉克费米子已被确定实验使用电子光谱技术（角分辨光电子能谱和扫描隧道光谱）。由于它们共同的低能激发，这种不同的材料在低能（红外）极限中具有大量的普遍性质。我们回顾这些共同的属性，包括节点的激发光谱，态密度，比热，运输，热力学性质，杂质共振，和磁场响应，以及讨论多体相互作用的影响。我们进一步审查狄拉克激发的出现是如何控制的具体对称性的材料，如时间反演，规范，自旋轨道对称性，以及如何打破这些对称性的有限狄拉克质量产生。我们给出了狄拉克费米子与其独特的真实材料背景的相互作用如何导致丰富的新物理与共同的指纹，如抑制背散射和杂质诱导的共振态的例子。
2014-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Interference Theory of Magnetoresistance in Dirac Materials
狄拉克半金属和拓扑绝缘体的磁电阻在很宽的磁场范围内表现出非单调的特性。本文给出了Dirac材料中由于标量杂质散射势中的量子干涉而产生的无质量和有质量Dirac费米子的导磁率公式。它揭示了一个惊人的交叉，从积极到消极的磁阻，揭示弱本地化和弱反本地化之间的强竞争，在不同的化学势，有效质量和有限的温度下，在多个Cooperon模式。这些工作揭示了导带和价带的强耦合在拓扑非平凡和平凡Dirac材料中量子干涉输运中的重要作用。
2019-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Introduction to Dirac materials and topological insulators
我们提出了一个简短的教学介绍狄拉克材料的物理学，仅限于石墨烯和二维拓扑绝缘体。我们首先简要回顾一下粒子物理学中的狄拉克方程和外尔方程。转向凝聚态系统，介绍了半金属石墨烯和各种狄拉克绝缘体，包括Haltron和Kane-Mele拓扑绝缘体。我们还简要讨论了强自旋轨道耦合材料的实验实现。
2013-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comment on the "Create Dirac Cones in Your Favorite Materials", by Chia-Hui Lin and Wei Ku (arXiv:1303.4822)
最近，Lin和Ku \cite{lin}发表了一篇论文，其中作者提出了一个非常有趣的想法，通过引入空位，取代或嵌入等杂质诱导CDW态，从而在原本不具有狄拉克点的材料中设计狄拉克点。在这篇评论中，我们想解释的狄拉克点在这样的工程结构的对称性参数的外观。
2013-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The generation and detection of the spin-valley-polarization in semi-Dirac materials
本文基于半狄拉克材料构建正常金属/铁磁体/正常金属/超导体结，利用散射矩阵方法证明铁磁交换能导致自旋-谷极化输运，并提出安德烈耶夫反射受抑可作为其实验探测信号。
2023-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Vortices in a Monopole Superconducting Weyl Semi-metal
二次谐波超导体是一种新的拓扑相，它具有拓扑保护的间隙节点，这些间隙节点是由库珀对的非平凡Berry相结构产生的。在这项工作中，我们提出了一个时间反演破碎的Weyl半金属和$s$波超导体之间的邻近效应实现的超导体。此外，我们还利用投影方法和精确解研究了该系统的零能涡旋束缚态。由于动量空间中的序参量的非平凡缠绕，零模在实空间中表现出非平凡的相位缠绕。通过将哈密顿量映射到$(1+1)$ d Dirac哈密顿量，证明了与Jackiw-Rebbi模类似的零模受到指数定理的保护.最后，我们提出了可能的实验实现。
2020-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Entropic uncertainty relations and topological-band insulator transitions in 2D gapped Dirac materials
研究了二维带隙Dirac材料与石墨烯同构的拓扑带绝缘体跃迁的不确定性关系。我们表明，相对或Kullback-Leibler熵的位置和动量空间，和标准的方差为基础的不确定性关系，给出尖锐的签名的拓扑相变在这些系统中。
2015-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Radiative heat transfer in 2D Dirac materials
我们计算了两片二维狄拉克材料，包括拓扑陈省身绝缘体和石墨烯，这些材料的光学响应的局部近似的框架内的辐射热传递。在这种近似下，它忽略了空间色散，我们推导出数值和解析的近场热传递在这些系统中的短距离渐近，并表明，它的规模作为两张之间的距离的倒数。最后，我们讨论了在二维狄拉克材料的空间色散的有效性，这个标度律的限制。
2015-07-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Anomalous magneto-thermoelectric behavior in massive Dirac materials
对狄拉克材料中电子输运的广泛研究表明，在垂直于激发电流或热梯度的磁场中，狄拉克材料具有正磁阻（MR）和正磁热电势（MTP）。相反，电子输运的测量通常显示负纵向MR和负MTP的磁场取向沿激励电流或热梯度，这是由于在狄拉克材料的手征异常。在这里，我们报告了一个非常不同的磁热电输运行为的大规模狄拉克材料ZrTe5。虽然薄片在垂直磁场中显示出通常观察到的正MR，与其他狄拉克材料不同，但我们观察到尖锐的负MTP。在平行的磁场中，我们仍然观察到一个负的纵向MR，然而，一个显着的正MTP被观察到的磁场平行于热梯度。我们的理论计算表明，这种反常的磁热电行为可以归因于屏蔽库仑散射。这一工作揭示了杂质散射在拓扑材料的电子输运中的重要作用，并对Dirac材料中的新型磁输运现象提供了深入的认识.
2022-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of anisotropic Dirac cones in the topological material Ti2Te2P
三维系统中的各向异性体Dirac（或Weyl）锥是一类具有倾斜Dirac（或Weyl）锥的材料，它们破坏了Lorentz不变性，因此近年来引起了人们的广泛关注。相反，对拓扑材料中各向异性表面狄拉克锥的研究却很有限，而狄拉克锥对载流子迁移率的贡献是各向异性的。利用角分辨光电子能谱和第一性原理计算，揭示了辉碲铋矿材料Ti_2Te_2P在布里渊区（001）面上的各向异性表面狄拉克色散.我们观察到在布里渊区M点处的准椭圆费米口袋，形成各向异性表面狄拉克锥。我们的计算的Z2指数证实，该系统是拓扑非平凡的多个拓扑相在同一材料。此外，观测到的体带形成的类螺旋线特征使该系统具有丰富的拓扑结构。
2022-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Granular Superconductor in a honeycomb lattice as a realization of Bosonic Dirac Material
本文研究了二维颗粒状超导薄片中相位振荡的低能有效理论。使用石墨烯的例子，我们提出了工程狄拉克节点的玻色子激发的证据：集体玻色子模式的光谱在布里渊区的K和K点交叉，形成狄拉克节点。我们展示了如何获得两种不同类型的集体相位振荡，它们类似于两带超导体中的Leggett和Bogoliubov-Anderson-Gorkov模式。我们发现，狄拉克节点被保存在存在的晶粒间的相互作用，尽管诱导的两个集体模式的定性特征的变化。最后，通过为两个亚晶格选择不同的在位势来打破亚晶格对称性，导致狄拉克节点附近的能隙开口，类似于费米狄拉克材料。玻色子激发的狄拉克节点色散将传统狄拉克锥激发的讨论扩展到玻色子的情形。我们称这种情况为玻色子狄拉克材料（BDM）的代表，类似于文献中广泛讨论的费米狄拉克材料的情况。
2016-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Controlling electron flow in anisotropic Dirac materials heterojunctions: a super-diverging lens
狄拉克材料的弹道异质结为探索电子系统中的类光学现象提供了机会。本文利用无质量狄拉克费米子的全方向克莱因隧穿理论，预言了一种新的特殊正折射的理想透镜。这种新型光学元件称为超发散透镜（SDL），它是Veselago透镜（VL）的对应物。SDL和VL的使用创建了模拟视觉的设备。这种非典型折射是由于电子在具有椭圆狄拉克锥的异质结中遵守不同的赝自旋和群速度的斯涅尔定律。这些发现为电子椭圆狄拉克光学铺平了道路，并为电子的引导开辟了新的可能性。
2018-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bosonic Dirac Materials on a honeycomb antiferromagnetic Ising model
受玻色狄拉克材料（BDM）的启发，我们重新研究了蜂窝晶格上纵向场和横向场共同作用下的伊辛模型。我们应用线性自旋波理论得到了磁振子色散及其简并点。这些特殊的简并点出现在激发光谱上作为外场的函数，并且可以被识别为玻色狄拉克点（BDP）。因此，在这些点附近，磁振子变得无质量，具有线性能谱，并且与弱杂质无关，就像费米狄拉克点一样。利用有效场论计算了系统基态的量子涨落和热涨落。我们的结果指出，这个简单的模型可以托管玻色狄拉克点，因此是一个合适的原型，建立一个玻色狄拉克材料只受外场控制。
2019-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Diffusive Magneto-transport in Massive Dirac Materials with Chiral Symmetry Breaking
大质量狄拉克费米子的存在明确地打破了手征对称性，并使能带结构的Berry曲率非阿贝尔。利用格林函数方法，我们发展了一个微观理论，建立了一组有质量Dirac材料在电场和磁场存在下的量子扩散方程。研究发现，在磁场中，纵向磁阻始终是负的，且是二次的，并且随着质量的增加而迅速衰减。该理论适用于具有非阿贝尔Berry曲率的系统，解决了在拓扑材料中测量反常磁输运性质的难题。
2019-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron supercollimation in graphene and Dirac fermion materials using one-dimensional disorder potentials
电子超准直，其中波包被引导沿着选定的方向不失真地移动，是一种非常理想的特性，但尚未在实验上实现。一般情况下，预期障碍会抑制超准直。在这里，我们报告了一个反直觉的现象，电子超准直无序石墨烯和相关的狄拉克费米子材料。我们表明，可以使用一维无序势来控制电子波包输运。这与已知的系统不同，在已知的系统中，电子波包将被无序进一步扩展并在电势波动方向上受阻。这一现象对理解狄拉克费米子材料中的电子输运和应用具有重要意义。
2014-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Foldy-Wouthuysen transformation for gapped Dirac fermions in two-dimensional semiconducting materials and valley excitons under external fields
本文详细推导了外场作用下二维带隙Dirac费米子的Foldy-Wouthuysen（FW）变换，并将其应用于二维半导体材料中谷激子的研究.与相对论量子少体问题类似，带隙Dirac方程可以转化为带有“相对论”修正项的薛定谔方程。在这个二维材料系统中，校正项可以解释为Berry曲率效应。基于FW变换的狄拉克哈密顿量，可以写出外场中谷激子的哈密顿量。在此框架内讨论了激子的各种谷效应，如激子能级精细结构分裂、谷选择激子跃迁和激子谷塞曼效应。
2021-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analog of cosmological particle production in Dirac materials
本文研究了具有对称性破缺质量隙的Dirac材料中的低能费米子激发，通过引入动态费米速度或含时质量隙，展示了宇宙学费米子对产生的类比，并证明此类材料可作为膨胀宇宙学的类比模型。
2024-05-21 cond-mat.mes-hall gr-qc
Anisotropic Andreev reflection in semi-Dirac materials
在Bogoliubov-de Gennes方程的框架下，我们从理论上研究了基于半狄拉克材料的正常超导结中的Andreev反射。由于半狄拉克材料的本征各向异性，Andreev反射和微分电导的位形与取向有很强的依赖性。对于沿线性色散方向的输运，微分电导表现出明显的交叉从逆Andreev反射镜面Andreev反射与偏置电压的增加，和微分电导振荡没有衰减的轮廓时，界面势垒强度的增加。然而，对于沿二次色散方向的输运，逆Andreev反射和镜面Andreev反射之间的边界是模糊的，微分电导随动量失配或界面势垒强度的增加而衰减。我们说明了伪自旋纹理，揭示背后的各向异性相干输运性质的物理基础。这些结果丰富了对半狄拉克材料中超导相干输运的理解。
2021-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
