Topological nodal-line semimetals in alkaline-earth stannides, germanides and silicides
基于第一性原理计算和有效的哈密顿量分析，系统地研究了碱土金属化合物$AX_2$（$A$ =Ca，Sr，Ba; $X$ =Si，Ge，Sn）的电子和拓扑性质.以BaSn $_2$为例，我们发现当忽略自旋-轨道耦合时，这些材料是三维拓扑线半金属，其特征是在三维动量空间中具有蛇形节环。在（001）面上，根据表面终止方式的不同，在环圈的内部或外部出现鼓面状表面态，而在（010）面上则出现复杂的双鼓面状表面态。当考虑自旋轨道耦合时，节线是带隙的，系统成为具有Z $_2$拓扑不变量（1;001）的拓扑绝缘体。由于轻元素的自旋-轨道耦合效应较弱，因此预期在某些碱土金属锗化物和硅化物中可实现半金属线相。
2016-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantized Hall conductance in 3D topological nodal-line semimetals without chiral symmetry
针对三维量子化霍尔电导长期未解的问题，本文在无手性对称的拓扑节线半金属中证明鼓面表面态可产生量子化霍尔效应，并给出Kubo数值验证及区分表面与体态贡献的实验方案。
2024-01-27 cond-mat.mes-hall
Engineering second-order nodal-line semimetals by breaking $\mathcal{PT}$ symmetry and periodic driving
拓扑线半金属具有独特的鼓面表面态，并被节点线包围，表现出新颖的输运现象。因此，对具有不同线结构的拓扑半金属的探索引起了人们的广泛关注。本文首先在$\mathcal{PT}$对称破缺系统中发现了铰链费米弧和鼓面表面态共存的二阶节线半金属（SONLS）。然后，在不改变固有参数的情况下，我们人为地创建异国情调的混合顺序的半金属主办的不同quasienergy gap和丰富的半金属线结构，包括节点链，交叉环节点网，交叉线节点，节点网通过应用我们的SONLS周期性驱动。Floquet等对SONLS有序结构和多线结构的高度可调性设计，丰富了拓扑半金属的分类，为进一步探索其应用奠定了基础。
2023-01-18 cond-mat.mes-hall
Imaging nodal knots in momentum space through topolectrical circuits
结是复杂的结构，不能用任何单一的拓扑不变量明确区分。特别是动量空间结，由于其所需的微调远程跳跃而难以捉摸。即使构建，探测其复杂的联系和拓扑“鼓面”表面状态将是具有挑战性的，由于所需的高精度。在这项工作中，我们克服了这些实际和技术的挑战与RLC电路，超越现有的理论建设，必然会打破互惠，配对节点结与他们的镜像合作伙伴在一个完全互惠的设置。我们的节点结电路的特点是可以与阻抗测量，解决他们的鼓面状态和图像的3D节点结构。这样做可以重建塞弗特曲面，因此可以重建像亚历山大多项式这样的结拓扑不变量。我们说明了我们的方法与大规模模拟的各种节点和实验，映射出的拓扑鼓面区域的霍普夫链接。
2020-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Topological Nodal Line Semimetals in CaP3 family of materials
我们提出CaP3族材料，包括CaP3，CaAs3，SrP3，SrAs3和BaAs3，可以具有三维拓扑节线半金属态。基于第一性原理计算和kp模型分析，我们发现在费米能级附近存在一个封闭的拓扑节线，当能带反转发生时，时间反转和空间反转对称性的共存保护了该节线.在这些材料的c方向表面上也得到了鼓面状的表面态。
2016-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunability of the topological nodal-line semimetal phase in ZrSiX-type materials
在ZrSiS中发现了拓扑双金属线（TNL）半金属相，这一发现极大地促进了对该家族其他成员的研究。在这里，我们使用角分辨光电子能谱（ARPES）和第一性原理计算对ZrSiX（其中X = S、Se、Te）的电子结构进行了比较研究。我们的ARPES研究表明，ZrSiX材料的整体电子结构包括钻石形的费米口袋，近椭圆形的费米口袋，和一个小的电子口袋包围区中心（$Γ$）点，M点，和布里渊区的X点，分别。我们还观察到一个小的费米表面口袋沿M- $Γ$ -M方向在ZrSiTe，这是不存在的ZrSiS和ZrSiSe。此外，我们的理论研究表明，通过在这些材料系统中从S到Te的硫属化物的调谐，从半导体线到无节点的带隙相的转变。我们的研究结果提供了直接的证据，在ZrSiX材料系统中的TNL相的可调谐性，通过调整的自旋轨道耦合（SOC）的强度，通过X阴离子。
2016-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological nodal states in circuit lattice
寻找拓扑性质可调的人工结构是当前拓扑物理的一个有趣的研究方向。在这里，我们介绍了一个方案，实现“拓扑半金属态”与三维周期电感电容（LC）电路晶格，其中拓扑的线态和Weyl态可以通过调整电感和电容的参数。导出了一个类紧束缚模型来分析LC电路晶格的拓扑性质。在这些系统中发现了拓扑态的一些重要特征，如线态的鼓面状表面带和Weyl态的费米弧状表面带。我们还证明了外尔点随电子器件的制造误差是稳定的。
2018-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface-localized topological superconductivity in nodal-loop materials: BdG analysis
Tohoku University（东北大学）
研究节点线半金属表面超导性，结合紧束缚模型与分层BdG方法，发现表面态在chiral p-wave对称下自然局域化，为Pd掺杂CaAgP实验提供指导。
2026-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological Dirac Nodal Lines and Surface Charges in fcc Alkaline Earth Metals
在单线半金属中，能隙沿${\bf k}$空间中的环闭合，这些环不在高对称点上。节线出现的典型机制涉及镜像对称和$π$ Berry相。在这里，我们通过从头计算表明，fcc的钙（Ca），锶（Sr）和镱（Yb）的拓扑节点线与$π$贝里相附近的费米能级，当自旋轨道相互作用被忽略。特别是，Ca在高压下变成了半金属。由于节线，Zak相位根据波矢${\bf k}$变为$π$或0，并且$π$ Zak相位导致表面极化电荷。载流子最终屏蔽它，留下大的表面偶极子。在具有节线的材料中，当存在重吸附原子时，大的表面极化电荷和出射鼓面表面态都增强了Rashba分裂，正如我们已经证明的那样，在Bi/Sr（111）和Bi/Ag（111）中发生。
2017-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Phase with Critical-Type Nodal Line State in Intermetallic CaPd
近年来，实现物质的新拓扑相一直是物理学和材料科学领域的研究热点。根据费米子锥的倾斜程度，拓扑半金属和金属通常可以分为两类：第一类和第二类。本文首次报道了一种新的拓扑金属相，其临界型节线介于第一型和第二型节线之间。临界型节线显示出一个独特的非平凡带交叉，它由一个at带和一个色散带组成，并导致一个新的费米子态。我们提出金属间化合物CaPd可以作为一种新的费米态的拓扑金属，其特征在于体相具有临界型节线，表面具有鼓面能带结构。我们的工作不仅推广了临界型节线的概念，而且为今后的实验研究其奇异性质提供了物质实现。
2018-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Nodal Chains and Transverse Transports in Ferromagnetic Centrosymmetric Semimetal FeIn2S4
该研究从理论上揭示铁磁中心对称半金属FeIn₂S₄是受非简单对称性保护的节线链半金属，其节线链抗自旋轨道耦合，兼具鼓面表面态与闭合费米弧，且节线环贡献大的反常霍尔与能斯特电导率，为磁性拓扑态与横向输运研究提供平台。
2024-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Nodal Line Semimetal and Dirac Semimetal State in Antiperovskite Cu$_3$PdN
基于第一性原理计算和有效模型分析，我们提出了立方反钙钛矿材料Cu $_3$ PdN在忽略自旋轨道耦合（SOC）时，由于时间反演和反转对称性的共存，可以保持三维拓扑节线半金属态.由于立方对称性，总共有三个节线圆。还导出了“鼓头”状表面平坦带。当包含SOC时，每个节线演化为一对受C $_4$晶体对称性保护的稳定的3D狄拉克点。这与迄今已知的狄拉克半金属，如Na $_3$ Bi和Cd $_3$ As $_2$，都只有一对狄拉克点有显著的区别。一旦C $_4$对称性被破缺，狄拉克点被带隙，系统成为具有（1;111）Z $_2$指数的强拓扑绝缘体。
2015-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Nodal-chain Semimetal State in MgCaN2
拓扑半金属中带交叉的明显过度倾斜产生了Dirac/Weyl和非线性线费米子的I型和II型分类，伴随着奇异的电子和磁性输运性质。在这项工作中，我们提出了一个概念的混合链半金属，这是确定的连接型I和型II节环的布里渊区。基于第一性原理计算和群体智能结构搜索技术，提出了一种新的三元氮化物MgCaN 2晶体，作为实现新型三维混合晶链态的第一候选晶体.值得注意的是，一个平坦的带是涌现的，作为这样一个混合的半金属链沿一定方向在动量空间中的特征签名，从而服务于一个平台，探索拓扑半金属态和平坦带之间的相互作用。此外，通过计算镜像Z2不变量和建立k.p有效哈密顿量，揭示了混合链的潜在保护机制。此外，相当多的鼓面状的表面状态与独特的连接模式示出，以确定非平凡的带拓扑结构，这可能是由未来的实验测量。
2023-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of a flat and extended surface state in a topological semimetal
拓扑平带，也称为鼓面态，是驱动新的奇异拓扑量子相的理想平台。使用角分辨光电子能谱实验，我们揭示了拓扑半金属BaAl 4中高度局部化的可能鼓面表面态的出现，并提供了其完整的能量和动量空间拓扑。我们发现，所观察到的表面状态是高度本地化的动量，一个正方形的体积狄拉克节环内，并在能量，导致一个平坦的带和峰值的状态密度。这些结果为这类材料的鼓面表面态的实验实现奠定了基础，并为今后拓扑量子相变的基础物理研究提供了重要参考。
2021-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Symmorphic intersecting nodal rings in semiconducting layers
拓扑半金属的独特性质极大地推动了人们寻找新的拓扑相和相关材料的努力。在这里，我们确定了一个临界条件的存在的连接节环（LNR）的对称晶体，并提出了三种类型的LNR，命名为α，β和γ型，可以通过堆叠半导体层。一些蜂窝结构被认为是拓扑LNR半金属，包括层状和“隐藏”层状结构。三种类型的LNR之间的转换可以由外部应变驱动。有趣的表面状态以外的鼓面状态被发现在这些拓扑材料。
2018-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ferromagnetic Dirac-Nodal Semimetal Phase of Stretched Chromium Dioxide
通过第一性原理计算，我们发现在室温下，在小的拉伸静液压应变下，二氧化铬（一种广泛应用于磁带应用的材料）中的狄拉克线半金属相可以与铁磁有序共存.一个接近费米能的理想平坦狄拉克节环被放置在垂直于磁序的布里渊区的反射不变边界上，并且在拓扑上受到磁群$D_{4h}(C_{4h})$的幺正镜像对称性的保护，它将相应的Berry相位量子化为$π$的整数倍。通过证明只有拓扑保护的节环能在对称性$D_{4h}(C_{4h})$的小的各向异性应变下持续存在，而其他表面上的带接触点一般是不存在的，证明了拓扑依赖的拓扑稳定性.我们的工作为研究狄拉克磁力线和鼓面费米子的新物理和潜在应用提供了一个实用的平台，特别是与铁磁性质有关的那些
2017-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Second-Order Real Nodal-Line Semimetal in Three-Dimensional Graphdiyne
具有真实Chern数和二阶边界模的真实拓扑相位是当前研究的热点，但找到它们的物质实现仍然是一个挑战。在这里，基于第一性原理计算和理论分析，我们揭示了已经实验合成的三维（3D）graphdiyne作为第一个现实的例子，最近提出的二阶真正的金属线半金属。我们表明，该材料主机的一对真正的节点环，每个保护由两个拓扑电荷：一个真正的陈数和一维缠绕数。这两种电荷在不同的边界处产生不同的拓扑边界模式。实陈数导致一对铰链费米弧，而缠绕数保护双鼓面表面带。我们开发了一个低能量的三维graphdiyne模型，它捕获了基本的拓扑物理。实验方面和可能的拓扑过渡到一个3D真正的陈省身绝缘体相进行了讨论。
2021-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weyl and nodal ring magnons in three-dimensional honeycomb lattices
研究了一类具有铁磁基态的三维蜂窝晶格中磁振子激发的拓扑性质。据发现，他们主机节环磁振子激发。这些环位于动量空间的同一平面上。环可以通过Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用形成两个带相反电荷的Weyl点。我们明确地讨论这些物理在最简单的三维蜂窝晶格，超蜂窝晶格，并显示鼓面和弧面状态的节环和Weyl阶段，分别由于体积边界对应。
2017-04-17 cond-mat.mes-hall
Ideal Intersecting Nodal Ring Phonons in a Body-Centered Cubic C$_{8}$
碳是宇宙中最基本的多功能元素，具有丰富的同素异形相，其中大多数具有重要的拓扑费米子。在这项工作中，我们确定了一个独特的拓扑声子相位在一个现实的碳同素异形体的体心立方结构，称为bcc-C $_{8}$。我们通过对称性论证和有效模型分析表明，在不同的平面上存在三个相互垂直的交叉声子节环。交叉的声子节环由时间反演和反转对称性保护，其将相应的Berry相位转换为$π$的整数倍。与电子系统不同，由于缺乏自旋-轨道耦合，bcc-C $_{8}$中的声子节环保证保持无隙。投影在bcc-C $_{8}$的半无限（001）和（110）面上的几乎平坦的鼓面表面态清晰可见。我们的研究结果不仅发现了有前途的节环声子在碳同素异形体，但也提供了新兴的途径，探索拓扑声子以外的费米子电子在碳同素异形结构的吸引力的功能。
2018-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hund nodal line semimetals: The case of twisted magnetic phase in the double-exchange model
我们提出了一类拓扑金属，我们称之为\emph{Hund nodal line semimetals}，所产生的强库仑相互作用编码之间的Hund的耦合巡游电子和本地化的自旋。我们在这里考虑一个特殊的扭曲自旋配置，这是实现在双交换模型描述的锰氧化物。由此产生的有效的电子四重晶格与跳跃绑定到本地自旋功能的反酉\emph{non-symmorphic}对称性，反过来，与另一个非对称，但单一的，滑移镜对称性，保护交叉的双带沿高对称线上的布里渊区边界。我们还讨论了由扭曲相位的各种微扰引起的对称性破缺。我们的研究结果可能会激发进一步研究这种物质状态的其他实现方式，例如在不同的自旋背景下，其鼓面表面态的性质，以及其对无序的稳定性和巡回电子之间的相互作用。
2019-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signature of odd-frequency equal-spin triplet pairing in the Josephson current on the surface of Weyl nodal loop semimetals
我们理论上预测了邻近诱导奇频（$ω$）配对的表面上的Weyl节环半金属，其特征在于一个节环费米表面和鼓面状表面状态（DSS），连接到传统的自旋单重$s$波超导导线。由于完整的自旋极化的DSS，奇- $ω$等自旋三重态配对是存在的，我们表明，它会产生一个有限的约瑟夫森电流。在结中放置额外的铁磁体也可以产生奇数- $ω$混合自旋三重态配对，但是如果磁化与DSS自旋极化正交，则配对和电流不受影响，这进一步证实了配对的等自旋结构。
2019-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Multi higher-order Dirac and nodal line semimetals
本文研究了具有多个量子化四极绕数铰链费米弧的多重高阶Dirac半金属紧束缚模型，并通过施加磁场打破PT对称性获得了多重高阶节线半金属相，分析了其谱性质与输运特性。
2025-05-28 cond-mat.mes-hall
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
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
Hopf Semimetals
Indian Institute of Science（印度科学学院）
本文构建了四维两带拓扑半金属，通过将三维晶格的布里渊区三重 torus 映射到二维球面的不稳定同调，揭示了霍普夫半金属中节点线的存在，其表面承载霍普夫通量，展现出独特的表面态。
2023-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological semimetal with coexisting nodal points and nodal lines
本文提出一种构造同时具有节点和节线的拓扑半金属方案，并通过周期性驱动发现混合阶拓扑半金属及其向一阶拓扑半金属的转变，丰富了拓扑半金属家族。
2025-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum anomalies in nodal line semimetals
拓扑半金属是一类新的具有非平凡电子结构拓扑的凝聚态系统。它们不寻常的可观测性质通常可以用量子反常来理解。特别是具有点带接触节点的Weyl和Dirac半金属具有手征反常，手征反常导致费米弧表面态、反常霍尔效应、负纵向磁电阻和平面霍尔效应。本文探讨节线半金属中的类似现象。我们证明，这样的半金属实现了三维模拟的奇偶异常，这是一个已知的属性的二维狄拉克半金属所产生的，例如，在一个三维的拓扑绝缘体的表面上。我们涉及的节线半金属的特性之一，即鼓面表面状态，这种异常，并推导出场论，它编码相应的异常响应。
2018-04-04 cond-mat.mes-hall
Nodal-Line Semimetals with Non-Quantized Berry Phase
Nanjing University（南京大学）；National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, and Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学固体微结构物理国家重点实验室、物理学院和先进微结构协同创新中心）；Jiangsu Physical Science Research Center and Jiangsu Key Laboratory of Quantum Information Science and Technology, Nanjing University（南京大学江苏物理科学研究中心和江苏省量子信息科学与技术重点实验室）
本文提出一类贝里相位可为π任意分数或无理数倍的节线半金属，导致朗道能级分裂，并在同一边界出现双表面态，拓展了传统量子化范式。
2026-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface magnon spectra of nodal loop semimetals
本文建立节线环半金属鼓膜表面态体拓扑结构与磁性质的联系，识别表面态磁性特征，用平均场方法计算磁振子谱，并指出机械形变驱动的类Lifshitz转变与磁特性的微妙关联，可通过自旋极化电子能量损失谱验证。
2023-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.str-el
Topological Light Nodal Lines in FCC Lattice
真空中的光锥是一种与波长无关的光锥。在目前的工作中，我们揭示了在一个面心立方（fcc）晶格的电介质球的新的光锥可以创建在封闭的循环在动量空间，被称为节线（NL），并作为一个结果的非平凡拓扑结构的NL界面状态与鼓面形能带结构出现在那里的光可以显着减慢。我们讨论了在以前的实验和理论研究中发现的面心立方光子晶体的光子赝隙与NL的发现是一致的。这提供了一个独特的机会，以确认NL作为一种新的拓扑状态的存在。
2016-12-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nodal lines and boundary modes in topological Dirac semimetals with magnetism
具有磁序的节线半金属在理论上已经被预测，并且仅在少数化合物中被实验观察到。通过在拓扑狄拉克半金属（TDSM）中引入磁性，我们从理论上研究了这种磁性线态的体相和边界电子结构。TDSM，例如$\mathrm{Cd_3 As_2}$和$\mathrm{Na_3 Bi}$，其特征在于由晶体的旋转对称性保护的一对自旋简并狄拉克点。通过在TDSM的晶格模型中引入与电子自旋耦合的局域磁矩，我们证明了TDSM既可以转变为Weyl半金属，也可以转变为非线性半金属，这取决于交换耦合中的轨道依赖性和由磁矩形成的磁化方向.在这种磁性半金属态中，我们发现了边界处具有鼓面状能带结构的零模，其特征在于拓扑数为$\mathbb{Z}$。通过在晶格模型中引入磁畴壁，数值模拟了这些零模。
2021-06-08 cond-mat.mes-hall
Observation of Higher Order Nodal Line Semimetal in Phononic Crystals
本文在三维声子晶体中实验实现了二阶节线半金属，观测到体节线、鼓面表面态和平坦铰链态，为声学传感与能量收集提供新途径。
2024-01-13 cond-mat.mes-hall
Characterization of Lifshitz transitions in topological nodal line semimetals
本文介绍了一种三维节线半金属的双带模型，其费米面在半填充时可以形成各种不同拓扑的一维构型。我们研究了模型的对称性和“鼓面”表面状态，发现不同配置之间的转换，即Lifshitz转换，可以单独识别的一些高对称平面上的布里渊区的间隙闭合点的数量。并据此得到了该模型的全局相图。然后，我们调查的效果，一些额外的条款类似于一个二维的Rashba型自旋轨道耦合。引入的额外条款打开了一个缺口的节线半金属，可以在工程上不同的拓扑绝缘相有用。我们证明了在没有间隙项的情况下，所得到的绝缘系统中的表面狄拉克锥的行为与原始节线的不同配置有明确的对应关系。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall
Nodal-line semimetals from Weyl superlattices
低维费米面的存在性和拓扑分类通常与晶格系统的晶体对称性有关。化学工程晶格，如异质结构和其他超晶格，提供了有希望的途径来实现所需的晶体对称性，保护低维费米表面，如节线。在这项工作中，我们调查了外尔半金属受到空间周期性的现场电位，产生几个阶段，包括一个线半金属相。与纯粹关注晶格对称性的建议相反，在这种设置中节线的出现不需要小的自旋轨道耦合，而是依赖于它的存在。我们表明，节线的稳定性是从反射对称性和分数晶格平移和电荷共轭对称性的组合来理解的。根据参数的选择，该模型表现出鼓面表面状态，指数本地化的表面，或弱本地化的表面状态，衰减到散装在所有的能量。
2017-12-07 cond-mat.mes-hall
Quantum Transport on the Surfaces of Topological Nodal-line Semimetals
本文推导了节线半金属表面格林函数解析式，发现表面金属链的电荷电导和自旋极化随栅极电压变化呈现稳健平台或多个峰，可作为该材料的输运特征。
2023-09-07 cond-mat.mes-hall
Interfaces of nodal-line semimetals: drum states, transport and refraction
该研究分析拓扑节线半金属界面与薄板结构，揭示边界条件对表面态、鼓态杂化及输运特征的影响，并发现弹道输运中的完美透射共振角与径向非均匀电流分布。
2024-04-21 cond-mat.mes-hall
Surface states in topological semimetal slab geometries
外尔半金属是在能带结构中具有受保护外尔节点的拓扑材料。在这些材料中，表面态在费米面形成开曲线，在外尔半金属中形成费米弧，在半金属中形成鼓面态。在这项工作中，我们解析地解决了波函数的表面状态在一个通用的连续模型描述外尔和螺旋线型I-II半金属板几何形状。根据参数的值，不同类型的费米弧和鼓面状态出现。当质量项相对于哈密顿量中的费米速度占主导地位时，表面态的衰减变得振荡。这个属性具有重要的后果，在一个平板几何形状的表面状态的稳定性。这个精确的解决方案可以用于更好地理解费米弧在实际材料中的行为和它们的影响，在运输和光学性能。我们用这些解研究了表面的联合态密度，它可以用来解释扫描隧道显微镜实验中的准粒子干涉数据。我们表明，振荡衰减可以区分简单的指数衰减的表面状态在这些实验中。
2018-10-24 cond-mat.mes-hall
Emergent topology in thin films of nodal line semimetals
Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；The Helen Diller Quantum Center, Technion（海伦·迪勒量子中心）
研究薄层中节点线半金属的有限尺寸拓扑相，揭示其通过表面态混合可进入低维节点线态或完全间隙平凡相，同时讨论其边界对应关系。
2026-03-14 cond-mat.mes-hall
Linear and nonlinear transport responses of topological nodal-line semimetals
Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学核科学研究所）
本文研究拓扑节线半金属中静电势垒的电荷输运，发现节线拓扑保护的克莱因隧穿，并推导线性和非线性电导表达式，揭示非线性增强和霍尔电流等输运特征，为器件应用提供途径。
2026-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Coexistence of four-band nodal rings and triply-degenerate nodal points in centrosymmetric metal diborides
带交叉点受保护的拓扑金属一直是人们研究的热点。在这里，我们报告新的拓扑带功能的金属二硼化物材料的家庭。利用第一性原理计算，我们发现这些材料都是金属材料，并且在费米能级附近，出现了一对节环和一对三元简并节点（TNP）的共存。这里的节环与以前研究的不同之处在于，它的形成需要四个纠缠带，而不是像以前的情况下只有两个，因此它被称为四带节环（FNR）。值得注意的是，我们表明，FNR功能Dirac-cone-like表面状态，在通常的鼓面表面状态的两个波段节环。由于反演对称性的存在，这里的TNP也不同于先前在反演非对称系统中讨论的那些。特别是，当自旋-轨道耦合，TNP在这里转换成一个新的狄拉克点，是接近的边界之间的类型-I和类型-II狄拉克点类别。我们讨论了它们各自的对称性保护，并构建了有效的模型，他们的特点。在这些材料中的大的线性能量范围（> 2 eV），应该有利于实验检测这些非平凡的带交叉的签名。
2017-04-12 cond-mat.mes-hall
Quantized Hall current in topological nodal-line semimetal
研究揭示拓扑节线半金属中鼓面表面态经 Landau 能级简并产生量子化霍尔电流，可用于直接测量表面态密度并发展高灵敏度磁探测器件。
2023-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prediction of $\mathrm{TiRhAs}$ as a Dirac Nodal Line Semimetal via First-Principles Calculations
使用第一性原理计算，我们预测，$\mathrm{TiRhAs}$，以前合成的化合物，是一个狄拉克节线（DNL）半金属。在这种化合物中的DNL被发现是由反转和时间反演对称性的组合，并通过反射对称性，在没有自旋轨道耦合（SOC）的保护。我们的计算表明，与节线相关的带速度具有高度的方向各向异性，垂直于节线的面内速度$v_\perp$在$1.2-2.8\times10^5$ m/s之间。进一步发现，沿DNL的交叉点沿垂直于节线的方向表现出突出的和位置相关的倾斜。我们计算$\mathbb{Z}_2$指数的宇称特征值的时间反演不变动量的基础上，$\mathrm{TiRhAs}$是拓扑的。通过第一性原理计算得到的紧束缚模型证明了在表面布里渊区存在二维鼓面表面态。由于引入SOC后DNL的能隙很小，且费米面干净，没有多余的能带，$\mathrm{TiRhAs}$有望成为进一步研究拓扑半金属性质的候选材料.
2017-12-30 cond-mat.mes-hall
Proposal for detecting nodal-line semimetal surface-states with resonant spin-flipped reflection
拓扑结构的金属半金属具有独特的鼓面状表面态（DSS）。然而，直接检测这种状态仍然是一个挑战。在这里，我们提出了自旋分辨运输之间的正常金属和自旋轨道耦合的半金属结作为其检测机制。具体来说，我们发现，在这样的设备中，DSS诱导共振自旋翻转反射。这种效应可以通过反平行磁性终端之间的垂直自旋输运和横向电荷输运来探测。在结的隧穿极限中，自旋和电荷电导都在零能量附近表现出共振峰，为DSS提供了独特的证据。该签名对色散DSS和界面无序都是鲁棒的。基于数值计算，我们表明，该计划可以实现在拓扑半金属汞$_2$硒$_4$。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Engineering rich two-dimensional higher-order topological phases by flux and periodic driving
该研究在无 $\mathcal{PT}$ 和镜面旋转对称性的二维系统中发现磁通诱导的 SONLS 与 SOTI，并提出 Floquet 周期驱动方案以工程化可调的混合阶节点线拓扑相。
2023-12-08 cond-mat.mes-hall
Conversion rules for Weyl points and nodal lines in topological media
根据一个广泛持有的范式，一对具有相反手性的外尔点在聚集在一起时相互湮灭。与此相反，我们表明，这样的过程是严格禁止的Weyl点相关的镜像对称性，提供了一个有效的两个频带的描述存在的轨道与相反的镜像本征值。相反，这样一对外尔点在碰撞时转换成对称平面内的节环。类似的限制被确定为多个镜子的系统，促进以前未报道的半导体线和半导体链半金属表现出费米弧和鼓面表面状态。我们进一步发现，系统中的外尔点对称下的$π$ -旋转组成的时间反演的特点是一个额外的整数电荷，我们称之为螺旋度。一对手征相反的外尔点只有在它们的螺旋度也抵消时才能湮灭。我们基于我们的预测来自相对同伦理论的拓扑晶体不变量，我们测试我们的预测简单的紧束缚模型。概述的同伦描述可以直接推广到具有多个带和其他对称性选择的系统。
2018-09-05 cond-mat.mes-hall
Topologically nontrivial electronic states in CaSn$_{3}$
基于第一性原理计算，我们在理论上提出了最近实验发现的超导材料CaSn $_3$的拓扑非平凡态.当自旋轨道耦合（SOC）被忽略时，材料是一个主机的三维拓扑线半金属态。在连接节线的表面布里渊区的二维区域内，出现了受时间反演和镜像对称共存保护的鼓状表面态。当包含SOC时，出乎意料地，在该中心对称材料中，每个节线演化成两个Weyl节点（W1，W2）。Berry曲率计算表明，这些节点发生在一对，并作为源或汇的Berry通量。该材料还具有独特的费米弧形式的表面状态，与其他已知的外尔半金属不同，费米弧在费米表面上形成表面状态的闭合回路。我们在超导材料中拓扑非平凡态的理论实现为解开拓扑物理和超导性之间的相互联系铺平了道路。
2017-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
Topological Semimetal-Insulator Quantum Phase Transition in Zintl Compounds Ba2X (X=Si, Ge)
通过第一性原理计算，我们发现Ba_2X（X=Si，Ge）在kx=0平面上具有一个节环的拓扑半金属相，当忽略自旋轨道耦合（SOC）时，这种拓扑半金属相受到滑移镜对称性的保护.在表面格林函数计算中，在（100）面上出现了相应的鼓面状表面平带。此外，还发现了拓扑-半金属-绝缘体转变（TSMIT），当SOC开启时，节线半金属将演化为拓扑绝缘体，在Gamma=0点附近出现拓扑保护的金属表面态，当应变超过3%时，这些金属表面态将被调谐为拓扑平凡绝缘体态.这些结果揭示了一类新的材料，表现出拓扑半金属和绝缘体之间的量子相变，并通过弹性应变工程可调谐。
2016-10-17 cond-mat.mes-hall
Stable nodal line semimetals in the chiral classes in three dimensions
本文研究了三维手性对称系统中的拓扑节线半金属相，提出基于环绕数的分类方法，揭示了节环相的存在条件及其表面鼓面态的鲁棒性。
2023-11-30 cond-mat.mes-hall hep-th
Degenerate topological line surface phonons in quasi-1D double helix crystal SnIP
晶体体能带结构中的简并点/线已经成为越来越多的拓扑材料的主要特征。体-边界对应提供了体拓扑和表面状态之间的关系。虽然线简并体激发已被广泛的特点，线简并的表面状态没有得到很好的理解。我们发现，SnIP，一个准一维的范德瓦尔斯材料与双螺旋晶体结构，表现出拓扑节环/线的体声子模式和相应的表面状态。结合第一性原理计算、基于量子化学的指示剂理论和Zak相位分析，我们发现两个相邻的体节环在其鼓面状表面态中形成双简并线，这些线受到时间反演和滑移镜对称性$\mathcal{T}\bar{M}_y$的保护.我们的研究结果表明，表面简并可以一般保护对称性，如$\mathcal{T}\bar{M}_y$，声子提供了一个理想的平台，探索这种简并。
2021-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Correlation and transport phenomena in topological nodal-loop semimetals
我们研究了由时间反演和反转对称性共存的拓扑双圈半金属的独特物理性质，其中自旋轨道耦合可以忽略不计。我们认为，强关联效应发生在这样的系统的表面相对较小的哈伯德相互作用$U$，由于“鼓面”表面状态的窄带宽。在Hartree-Fock近似下，在小的$U$下，我们通过连续的量子相变获得表面铁磁相，其特征在于自旋磁化率的表面模式发散，而体态对局部相互作用保持非常稳健并且保持无序。在稍微增加的相互作用强度，该系统迅速从表面铁磁相的表面电荷有序相通过一级转变。当Rashba型自旋轨道耦合施加到表面状态，倾斜的铁磁相发生在表面的中间值的$U$。表面铁磁跃迁的量子临界行为是不平凡的，在这个意义上，表面自旋序参量耦合到费米表面激发从表面和体状态。当费米能级接近体节能时，这导致了非常规的朗道阻尼，从而导致了幼稚的动力学临界指数$z\!\approx\!1$。我们还表明，已经没有相互作用，量子振荡出现由于体状态，尽管没有费米面时，化学势被调谐到能量的节环。当波节环与体布里渊区的量子化磁轨道完全重叠时，体磁化率在几何上发散。这些关联和输运现象是节环态的独特特征。
2016-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological electronic properties of silicon
材料在人类历史中所起的中心作用可以从史前时期的石器时代、青铜时代和铁器时代这三个时代中得到例证。将我们现在的时代称为信息时代或硅时代，集中体现了这种半导体材料在渗透到我们日常生活中的计算机和设备的发展中所发挥的重要作用。在这里，我们表明，硅中的电子态具有非平凡的拓扑结构，被捕获的贝里通量线，在布里渊区的高对称点链接的网络。这个复杂的网络有冰节点，在那里通量满足冰规则，使硅成为“链状绝缘体”。固定的纵向动量平行于这样的通量线产生一个二维狄拉克哈密顿的横向自由度。这种复杂的Berry通量网络意味着在所有硅能带中沿着X-W方向具有拓扑稳定的双重简并性，这一事实得到了晶体对称性论点以及对硅能带结构的大量文献的直接检查的支持。类似于链半金属，我们发现鼓面状的国家在该地区所界定的散装贝里通量网络的表面布里渊区的投影。
2018-04-16 cond-mat.mes-hall
Longitudinal DC Conductivity in Dirac Nodal Line Semimetals: Intrinsic and Extrinsic Contributions
该研究针对破坏PT对称性的狄拉克节线半金属体系，采用量子动力学技术分析带间效应下纵向直流电导率的本征与非本征分量，揭示了不同化学势下两类贡献的主导规律及高化学势下的饱和特性。
2024-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Stiefel-Whitney topological charges in a three-dimensional acoustic nodal-line crystal
本文在三维声学晶体中展示了一种由第一和第二 Stiefel-Whitney 数同时表征的拓扑节线半金属，揭示了双重体-界对应关系，确立了 Stiefel-Whitney 拓扑荷作为拓扑材料内禀不变量的地位。
2023-04-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
