Suppression of second-harmonic generation from linear bands in the topological multifold semimetal RhSi
最近在拓扑Weyl半金属TaAs的实验中观察到了破纪录的二次谐波产生，这是由$ω$处的入射光源产生的$2ω$处的非线性光学响应。然而，二次谐波产生是否在拓扑半金属中得到增强是一个具有挑战性的公开问题，因为它们的能带结构纠缠于平凡带和拓扑带交叉的贡献。在这项工作中，我们绕过这个问题，通过研究RhSi，一个手征拓扑半金属与一个简单的能带结构拓扑多重费米子接近费米能量。我们测量二次谐波产生（SHG）在一个宽的频率窗口，$ω\in [0.27,1.5]$ eV，并使用第一原理计算，我们建立，由于其线性色散，多重费米子的贡献，SHG是次显性的布里渊区与其他地区相比。我们的计算表明，部分频带的色散是相对平坦的显着的SHG的贡献。作为一个整体，我们的研究结果提出了途径，以提高SHG的反应。
2021-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quantization of spin circular photogalvanic effect in altermagnetic Weyl semimetals
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；Czech Academy of Sciences（捷克科学院）；the University of Tokyo（东京大学）；Hiroshima University（广岛大学）；RIKEN（理化学研究所）
研究提出在Weyl半金属中自旋电流的量化圆光电生电流效应，揭示了交替磁性独特的内在特性，通过分类自旋点群和空间群，构建了紧束缚模型并验证了预测。
2025-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Linear and nonlinear optical responses in the chiral multifold semimetal RhSi
手征拓扑半金属是打破反转和镜像对称的材料。它们有许多有趣的现象，如量子化的圆形光电流效应（CPGE）和手征磁效应。在这项工作中，我们报告了一个全面的理论和实验分析的手性拓扑半金属RhSi，这是已知的主机多重费米子的线性和非线性光学响应。我们表明，显示两个不同的准线性制度以上和以下0.4 eV的光学电导率的特征，可以链接到不同种类的多重费米子的激发。的CPGE，它显示在0.4 eV的符号变化和一个大的非量子化的响应峰值约160 $μ\textrm{A V}^{-2}$在0.7 eV的特征，解释假设的化学势穿过一个平坦的空穴带在布里渊区中心。我们的理论预测，为了观察RhSi中的量子化CPGE，有必要增加化学势以及准粒子寿命。更广泛地说，我们的方法，特别是宽带太赫兹发射光谱的发展，可以广泛应用于研究光电流效应在非中心对称材料和拓扑绝缘体在非接触的方式，并加速基于拓扑半金属的高效红外探测器的技术发展。
2020-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Origin of nonlinear photocurrents in chiral multifold semimetal CoSi unveiled by terahertz emission spectroscopy
本研究通过太赫兹发射光谱分析手性多重半金属CoSi的非线性光电导，明确了位移、注入等多种非线性光电流的起源与数值，验证了相关拓扑物理机制，为中红外光伏应用与定量光伏光谱研究提供了支撑。
2024-09-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical signatures of multifold fermions in the chiral topological semimetal CoSi
我们报告的光学电导率在高品质的手性拓扑半金属CoSi晶体，其中主机奇异的准粒子称为多重费米子。我们发现，光学响应被分成几个不同的区域作为频率的函数，每个区域由不同类型的准粒子主导。低频带内响应被双Weyl准粒子的高迁移率电子袋中的窄Drude峰捕获，并且光谱权重的温度依赖性与其费米速度一致。通过减去低频尖锐的德鲁德峰和声子峰在低温下，我们揭示了两个中间的准线性带间的贡献分开的扭结在0.2 eV。使用基于第一性原理计算的Wannier紧束缚模型，我们将0.2 eV以上和0.2 eV以下的电导率分别与双外尔费米子和三重费米子附近的带间跃迁联系起来。我们分析和确定的化学势相对于三重费米子的能量，揭示了线性色散带和平坦带之间的过渡的重要性。更引人注目的是，低于0.1电子伏特，我们的数据是最好的解释，如果自旋轨道耦合，这表明在这些能量的光学响应是由以前未观察到的四倍自旋3/2节点和Weyl节点之间的过渡。我们综合的实验和理论研究提供了一种方法来解决不同类型的多重费米子在不同的能量CoSi。更广泛地说，我们的结果提供了必要的基础来解释新兴的光学和运输实验手性拓扑半金属。
2020-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant topological longitudinal circular photo-galvanic effect in the chiral multifold semimetal CoSi
镜像对称性或手性的缺失是在DNA和晶体固体等各种系统中发现的惊人自然现象的背后。当用圆偏振光照射具有拓扑保护能带简并的手性半金属时，出现了一个显著的例子。在正确的条件下，所产生的光电流中在光的偏振反转时切换符号的部分，称为圆形光电流效应，预计仅取决于基本常数。观察量子化的条件是非普适的，并且取决于材料参数和入射频率。在这项工作中，我们进行太赫兹发射光谱与可调的光子能量从0.2 eV - 1.1 eV的手性拓扑半金属CoSi。我们确定了一个大的纵向光电流峰值为0.4 eV，达到$\sim$ 550 $μA/V^{2}$，这是远远大于文献中报道的任何手性晶体中的光电流。使用第一性原理计算，我们建立的峰值起源于拓扑带交叉，达到3.3 $\pm$ 0.3单位的量化常数。我们的计算表明，量子化的CPGE是在CoSi掺杂和热载流子寿命的增加达到。大的光电导表明，拓扑半金属可能被用作新型的中红外探测器。
2021-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Linear and nonlinear optical responses in the chiral multifold semimetal BeAu: A quantum-geometric perspective
Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo（东京大学固体离子体研究所）
本研究通过全相对论第一性原理计算，从量子几何视角探究手性多重半金属BeAu的线性与非线性光学响应，揭示其响应受量子几何与多重带拓扑调控，确定其为光电现象的有前景平台。
2026-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Switchable Surface Linear Photogalvanic Effect in the Magnetic Weyl Semimetal Co3Sn2S2
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；University of Houston（休斯顿大学）；Tongji University（同济大学）
利用格林函数和图形式方法研究磁性Weyl半金属Co3Sn2S2表面的线性光电流效应，发现表面反演对称性破缺允许该效应，且表面幺正晶体对称性导致磁化翻转时总光电流在特定偏振角出现特征性符号反转，同时本征贡献受反幺正镜面对称性强烈约束，而非本征贡献因费米弧表面态增强态密度而具有大振幅，电流呈近似线性温度依赖和低频幂律标度。
2026-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Floquet engineering of topological semimetals with bicircularly polarized light
该研究通过低能与晶格模型，揭示双圆偏振光（BCL）辐照可调控多重费米子和线节点半金属的能带结构，验证特定参数下能带接触点稳定，其余参数可诱导多种拓扑相，确立BCL为可调拓扑相的调控工具。
2024-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Parallel spin-momentum locking in a chiral topological semimetal
本研究利用自旋分辨角分辨光电子能谱，首次在实验中观测到手性拓扑半金属PtGa中多重费米子的平行自旋-动量锁定现象，为新型自旋电子器件研发及相关自旋依赖物性探索奠定了基础。
2022-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Photocurrents induced by k-linear terms in semiconductors and semimetals
本研究构建含自旋轨道耦合与k线性Rashba项的六能带k·p模型，结合紧束缚计算参数化，揭示手性多重简并半金属的带间吸收谱特征与圆光生伏打效应的量子化低频响应，为其光电性质研究提供分析框架。
2025-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Evidence for Topological Band-to-Band Transitions in a Type-II Weyl Semimetal
三元范德华材料NbIrTe $_4$是II型Weyl半金属。我们使用一个可调谐的圆偏振中红外激光器来研究存在的带到带的激发，使用瞬态反射率在剥离的纳米片和光热电和光电流信号的设备。非偏振光热电光谱表明，在Weyl半金属的吸收迅速增加超过0.3 eV的预期从DFT计算的状态密度的增加。然而，反射率显示出反射光的圆二色性的符号变化，对于低于0.5 eV的能量，该圆二色性由$σ^-$光主导，而对于高于该能量的能量，由$σ^+$光主导。使用一个强烈的脉冲扰动附近的费米能级的电子，我们表明，这0.5 eV的能量是与一个带到带的过渡，从一个带略低于费米能级到一个更高的空带。我们使用光谱的圆形光电效应（CPGE）从0.3到1 eV显示出一个强峰0.5 eV附近的顶部上的一个两个数量级的增加，在最低的能量外尔点接近。我们的结论是，这种带到带的光学跃迁增强的Berry曲率负责CPGE，并可能涉及外尔点的费米能量以下。
2021-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orbital magnetic susceptibility of multifold fermions
本文研究多重费米子对轨道磁化率的贡献，发现半整数赝自旋时磁化率为抗磁性极小值，整数赝自旋时因无色散能带而呈顺磁性，并以一硅化钴为例验证了理论。
2025-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Absorption and Photocurrent in Weyl Semimetals
在任意大光强下，发展了Weyl半金属中的光吸收和圆光电流理论，同时考虑了Weyl费米子的弹性和非弹性弛豫过程。直接光学跃迁率示出饱和在大强度，和饱和行为取决于光的偏振和弹性和非弹性弛豫时间的比率。在中等振幅和快速能量弛豫的情况下，吸收的线圆二色性超过10%。在大强度$I$下，光吸收系数随$1/\sqrt{I}$而下降，并且循环光电流随$\sqrt{I}$而增加。
2019-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong photogalvanic effect in Weyl materials due to magnetic resonances
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
研究Weyl半金属在磁场下的光电流效应，利用Kubo形式推导解析表达式，识别可实验探测的共振，并通过半经典Boltzmann方法纳入有限散射，精确求解Weyl节点的Boltzmann方程。
2026-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Transverse circular photogalvanic effect associated with Lorentz-violating Weyl fermions
量子材料的非线性光学响应最近经历了戏剧性的发展，揭示了非平凡的几何和拓扑结构。一个显著的例子是与外尔费米子的陈数相关的量子化纵向圆形光电流效应（CPGE），而外尔半金属中的横向CPGE物理仍然是唯一的。在这里，我们表明，横向CPGE的洛伦兹不变外尔费米子是被迫为零。我们发现，外尔费米子的横向光电流不仅与陈数有关，而且与凝聚态系统中洛伦兹对称性破缺的程度有关。在一般双带模型分析的基础上，基于外尔费米子的倾斜项和弯曲项，提出了一个新的计算横向CPGE的公式。我们的结果更有能力在实验中设计大的横向CPGE的外尔半金属，并适用于超过几十个外尔材料，以估计其光电流。我们的方法为研究无质量或有质量准粒子的CPGE以设计下一代量子光电子学铺平了道路。
2023-01-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Berry Curvature Enhanced Nonlinear Photogalvanic Response of Type-II Weyl Cone
环境条件下体材料拓扑效应的实验研究，特别是具有实际应用价值的实验研究，引起了人们极大的兴趣。最近发现的Weyl半金属提供了一个理想的材料平台，这种努力。外尔半金属中的贝里曲率在外尔节点处变得奇异，在k空间中产生有效的磁曲率。一对外尔节点携带着符号相反的量子化有效磁荷，因此具有相反的手征。虽然外尔点相关的签名，如手征异常和非封闭的表面费米弧已被检测到通过运输和ARPES测量，直接的实验证据的有效的k-空间的外尔节点到目前为止一直缺乏。在这项工作中，签名的奇异拓扑结构中的第二类外尔半金属TaIrTe 4中揭示的光响应，这是直接相关的贝里曲率的分歧。由于外尔节点处的Berry曲率发散，TaIrTe 4在室温下的无偏场效应晶体管中表现出异常大的光响应度，在4 μm激发下达到130.2mA/W，这是由三阶非线性光学响应引起的。室温中红外响应度接近商业HgCdTe探测器在低温下工作的性能，使得II型Weyl半金属TaIrTe 4在光传感和太阳能收集方面具有实际重要性。此外，发现外尔锥处的高位移光电流响应增强了具有相反手性的外尔锥的圆极化电流响应，这为研究和控制外尔费米子的手性极化提供了新的实验可能性，除了光学螺旋度外，还可以通过面内直流电场来研究和控制外尔费米子的手性极化.
2018-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Circular photocurrent in Weyl semimetals with mirror symmetry
本文从理论上研究了具有反射面的点对称群和具有相反手征的等价谷的Weyl半金属。这些包括最常研究的化合物，即过渡金属铌酸盐TaAs、NbAs、TaP、NbP以及Bi $_{1-x}$ Sb $_x$合金。圆形光电流，反转其方向下的光的圆偏振反转，已计算的直接光学跃迁附近的外尔点下的光吸收。在所研究的材料中，所有谷的光电流的总贡献是非零的，只有超出简单的Weyl模型，即，如果有效电子哈密顿量扩展到包含各向异性自旋相关的线性贡献连同自旋无关的倾斜或自旋相关的贡献立方的电子波矢量$\bf{k}$。考虑到$C_{4v}$对称的外尔半金属中能量色散锥的倾斜，光电流可以用决定外尔节点附近载流子能谱的二阶对称张量的分量来表示;在低温下，这种对光电流的贡献是在一定的有限频率范围$Δ$内产生的。在光吸收区域中，由于立方校正而产生的光电流与光频率的平方成比例，并且在$Δ$窗口内部和外部都产生。
2019-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Topological Semimetals from first-principles
本文综述了近年来在理解和预测新型拓扑半金属方面的理论进展。拓扑半金属定义了一类具有拓扑稳定能带交叉的无隙电子相。不同类型的拓扑半金属可以基于带交叉的简并性、它们的余维（例如，点或线节点），以及稳定带交叉的保护所依赖的晶体空间群对称性。带交叉附近的色散是另一个区别特征。这些性质产生了广泛的不同的半金属相，如狄拉克或外尔半金属，点或线节点半金属，和I型或II型半金属。在这篇评论中，我们给出了一个一般性的描述，各种家庭的拓扑半金属与建议的物质实现的重点从第一性原理计算。回顾了研究拓扑无带隙电子相的概念框架，特别关注能带交叉的对称性要求，并阐明了不同拓扑半金属族之间的关系。除了典型的狄拉克和外尔半金属，我们特别注意拓扑半金属的最近的例子，其中包括节线半金属，多重费米子半金属，三点半金属。不太强调的是放在他们的表面状态的属性，响应外部探针，和最近的实验发展。
2018-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Collective plasmonic modes in the chiral multifold fermionic material CoSi
拓扑半金属中的等离子体激元为基础物理探索和技术应用提供了令人兴奋的机会。在这里，我们调查的典范手性晶体CoSi，其中主机的各种多重费米子激发等离子体。我们发现，CoSi主机两个不同的等离子体模式在红外制度在0.1 eV和1.1 eV的长波长极限。0.1 eV的等离子体被发现是高度分散的，起源于带内集体振荡与双自旋-1激发，而1.1 eV的等离子体是dispersionless，它涉及带间的相关性。这两种等离子体激元模式都位于粒子-空穴连续区之外，并且具有长寿命。我们的研究表明，CoSi类材料将为探索拓扑等离子体的基础和技术方面提供一个有趣的材料平台。
2022-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Monopole-like orbital-momentum locking and the induced orbital transport in topological chiral semimetals
本工作揭示拓扑手性半金属（如RhSi和PdGa）中单极子轨道动量锁定纹理，并证明其产生大的轨道霍尔效应和巨大的手性依赖轨道磁电效应，为轨道电子学与对映体识别应用铺路。
2023-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comprehensive scan for nonmagnetic Weyl semimetals with nonlinear optical response
随着拓扑能带理论的发展，近年来通过第一性原理计算，建立了关于时间反转和晶对称性保护的非线性拓扑材料的综合数据库。然而，由于Weyl点的低对称性要求，基于Weyl的拓扑指示器不能应用于Weyl半金属（WSM）。然而，在已知的数据库中，在任意位置具有Weyl点的WSM仍然不存在。本文基于无机晶体结构数据库（ICSD）中非中心对称晶体结构的全部实验数据，提出了一种有效的Weyl点自动搜索算法，并建立了一个Weyl点位于费米能级附近的非中心对称晶体结构数据库。在300 meV能量范围内，共发现46种Weyl半金属在费米能级附近具有接近清洁的费米面和Weyl点，其中9种为手性结构，可能存在量子化的圆形光电流效应。此外，还研究了该器件的非线性光学响应，并对巨位移电流进行了探索。除了磁性拓扑材料，我们强大的工具也可以用于磁性拓扑材料的发现。
2020-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable chiral symmetry breaking in symmetric Weyl materials
非对称外尔半金属，具有固有的手征结构，具有不同的能量和色散关系的左，右手费米子。它们表现出一些对称外尔半金属所没有的效应，如量子化的圆形光电效应和螺旋磁效应。本文导出了对称Weyl半金属在外场作用下手征对称性破缺的条件。我们明确地表明，在某些材料的$T_d$点群，沿低对称方向的磁场打破对称性之间的左，右手费米子;对称性破缺可以通过改变方向和大小的磁场。在某些情况下，我们发现I型左右手外尔锥的数量不平衡（这是由每种手性的II型锥的数量补偿的）。
2021-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of time reversal symmetry and tilting in circular photogalvanic responses
我们研究了时间反演对称性（TRS）的作用，考虑手性外尔半金属（WSM）的圆形光电流（CPG）响应，而一个量化的CPG响应是由两个反转对称性（IS）和镜像对称性破缺保证。TRS破缺WSM产生一个左和一个右手征Weyl节点（WN），而TRS不变WSM有两个左和右手征Weyl节点。我们发现，这些功能可能会导致量化的CPG响应在更高的值相比，底层的WSM的拓扑电荷。这进一步得到了以下事实的支持：无论系统保持还是破坏TRS，Berry曲率和速度的行为都不同。我们发现TRS不变的II型WSM的CPG响应被量子化在两个和四个倍的激活WN的拓扑电荷，而化学势分别选择在附近的能量与左，右手性WN。相比之下，无论上述化学势的选择如何，对于TRS破缺情况，CPG响应中的量化直接由活化的WN的拓扑电荷给出。有趣的是，我们注意到CPG响应中的非量化峰时，与相反的手征性相关的WN的能量彼此接近，因为它是TRS不变的I型WSM的情况下考虑在这里。此外，我们表明，倾斜可以显着修改CPG响应的倾斜方向的速度变化，进入CPG张量通过费米分布函数。鉴于这些令人兴奋的结果，二阶CPG响应出现作为一个有用的指标来表征所考虑的系统。此外，我们还研究了CPG响应的动量分辨结构，以与最终结果相联系，并从格子模型的角度加强我们的分析。
2021-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of giant spin-split Fermi-arc with maximal Chern number in the chiral topological semimetal PtGa
非对称的手征拓扑晶体拥有奇异的多重费米子，它们的费米弧螺旋形地缠绕并扩展到高对称中心和表面角动量之间的布里渊区。然而，费米弧分裂和实现理论上提出的最大陈氏数在很大程度上依赖于自旋轨道耦合（SOC）的强度。在目前的工作中，我们调查的拓扑状态的一个新的手性晶体，PtGa，它具有最强的SOC中的所有手性晶体的日期。利用高分辨率角分辨光电子能谱，量子振荡测量和最先进的从头计算进行了全面的研究，我们报告了一个巨大的SOC诱导的费米弧和体态分裂。因此，本研究首次在多重费米子系统中实验证实了最大陈数等于|4|的实现，从而为在光学实验中观察大量子化光电流提供了平台.
2020-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Symmetry protection and giant Fermi arcs from multifold fermions in binary, ternary, and quaternary compounds
最近在晶体系统中报道了超过两倍外尔费米子的更高倍手征费米子。在这里，我们专注于这样的激发在几个二元，三元和四元合金/化合物与CoGe，BiSbPt和KMgBO 3作为代表性的例子，属于晶体空间群（SG）198。通过密度泛函计算，我们在体相中发现了不同的三重、四重和六重手征费米子。我们提供了一般的对称性参数的保护，这些简并与特别强调的四重费米子。我们的表面光谱模拟表明，费米弧的大小产生这些手征费米子是大的，强大的，从体状态，由于几乎没有平凡的体积费米口袋不变。所有这些功能使这些系统-特别是CoGe和KMgBO 3-有前途的拓扑半金属候选人，以实现更高的折叠费米子在未来的光发射和传输实验。
2020-11-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant linearly-polarized photogalvanic effect and second harmonic generation in two-dimensional axion insulators
二阶非线性光学（NLO）过程，如光电流效应和二阶谐波产生（SHG），在探测和控制能量和器件应用中的光-物质相互作用中起着至关重要的作用。迄今为止，大多数二阶非线性光学过程的研究集中在空间反演对称性破缺的材料，如正常铁电体和非中心对称Weyl半金属。然而，舒布尼科夫群的反转对称性可以通过中心对称晶体中的自旋有序而被打破。不幸的是，这些材料不太常见，并且它们的NLO响应通常很弱。结合量子微扰理论和第一性原理模拟，我们预测了一个巨大的注入电流光电流效应和SHG在新兴的轴子绝缘体，甚至七层MnBi 2 Te 4（MBT）材料，表现出零平台量子反常霍尔（QAH）效应的家庭。它们的注入电流和二次谐波的幅度比广泛使用的铁电体，如BiFeO 3和LiNbO 3大两个数量级。此外，与通常在圆偏振光下观察到的注入电流不同，MBT的注入光电流仅在线偏振光下出现，这使得其便于器件应用。这些独特的特征来自宇称时间对称性、三重旋转对称性和显著的自旋轨道耦合的组合效应。这些增强的NLO效应对于表征QAH系统中的精细拓扑顺序是有价值的，并且还为基于磁性拓扑材料的新型红外光电探测器和光伏应用提供了启示。
2020-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Nodal surface and persistent spin texture in a Weyl semimetal without mirror symmetry
利用对称性分析和电子结构计算，研究了Ag $_{2}$ Se在${\cal SG}$ ~17.除了在$k_{z}=π$上发现了一个由时间反转（${\cal T}$）和2倍螺旋旋转$S_{2z}$联合操作保护的节面外，我们还发现了24个Weyl点，主要位于$k_{y}=0$平面上，具有显著的费米弧和大的准粒子干涉图样（QPI）。由于不存在镜像对称性，一对具有相反手性的Weyl点位于不同的结合能处，这使得该系统成为实现新颖的手性异常相关现象的优秀材料候选者，例如量子化的圆形光电流和手性磁效应。此外，我们还揭示了在$k_{z}=π$平面上的显著自旋织构，这表明在表面布里渊区的大区域中存在方向选择性自旋极化，这对自旋电子学应用具有很强的意义。
2019-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strong bulk photovoltaic effect in chiral crystal in the visible spectrum
具有大拓扑数多重费米子的结构手性材料由于其自然长的表面费米弧和体量子化的圆光电流效应（CPGE）而引起了人们的广泛关注。多重费米子只出现在金属态，因此，迄今为止，大多数研究仅集中在具有手性晶体结构的化合物中的半金属。在这项工作中，我们表明，结构手性拓扑平凡绝缘体也是奇异的状态，这是有趣的应用的角度来看，由于其天然的优势，主机在可见光波长范围内的大体积光伏效应。在过去的几十年中，可见光波长区域中的移位电流被限制为10 uA/V2。通过扫描具有手性结构的绝缘体，我们发现了一类光电导范围为20 - 80 uA/V ~ 2的化合物，这比其他实际材料中报道的光电导大了大约一个数量级。研究结果表明，具有手性结构的化合物在二阶光学响应中既能产生量子电荷泵效应，又能产生较强的位移电流。此外，这项工作提供了一个很好的平台，转移电流的研究及其未来的应用，把重点放在绝缘体与手性晶格，迄今为止被忽视的光伏技术。
2019-12-20 cond-mat.mtrl-sci
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
Spin-to-charge conversion in orthorhombic RhSi topological semimetal crystalline thin films
本研究通过逆自旋霍尔效应测量，在正交RhSi薄膜中实现了高效自旋-电荷转换，最大自旋霍尔电导率为126，界面自旋透明度达88%，为拓扑自旋电子学应用提供了新平台。
2025-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Physical properties of RhGe and CoGe single crystals synthesized under high pressure
Anhui University（安徽大学）；Renmin University of China（中国人民大学）；Center for High-Pressure Science and Technology Advanced Research（高压科学技术先进研究中心）
本文研究了RhGe和CoGe单晶在高压下的物理性质，揭示了其作为手性拓扑半金属的半导体特性及多重费米子和表面态的演化特性。
2026-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Optical detection and manipulation of spontaneous gyrotropic electronic order in a transition-metal dichalcogenide semimetal
手性在自然界中是普遍存在的。与直觉相反，相反手性的人口在基本水平上是惊人的不对称。例子从亚原子弱力的宇称破坏到基本生物分子的同手性。实现手性选择性合成（手性诱导）的能力在立体化学、分子生物学和药理学中具有重要意义。在凝聚态物理中，当晶体电子系统没有镜像平面、空间反转中心或旋转反转轴时，它是几何手征的。通常，几何手性由材料的手性晶格结构预定义，其在晶体形成时固定。相比之下，一个特别非常规的情况是旋光序，其中手性自发地出现在相变中，因为电子系统打破了最初非手性晶格的相关对称性。作为胆甾相液晶的量子模拟，这种旋光有序引起了人们极大的兴趣。然而，迄今为止，明确的观察和操纵的旋光秩序仍然具有挑战性。我们报道了在过渡金属二硫属化物半金属$1T$ -TiSe $_2$中实现了光学手征诱导和观察到旋光有序相。我们发现，在临界温度附近的中红外圆偏振光的照射下，可以优先形成一个手性畴。因此，我们能够观察到一个出平面的圆形光电流，其方向取决于光感应。我们的研究为相关半金属TiSe $_2$中手性的自发出现提供了令人信服的证据。这种手征诱导提供了一种新的方法来控制量子材料中的新秩序。
2019-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral terahertz wave emission from the Weyl semimetal TaAs
外尔半金属是一种具有独特手性和自旋织构的手性费米子。这些手征费米子的光激发可以引起奇异载流子响应，从而导致新的光学现象。在这里，我们发现了强大的相干手性太赫兹发射外尔半金属钽，并展示了前所未有的操纵其偏振在飞秒时间尺度上。这种偏振控制是通过由圆形或线性光电流效应产生的巨大的超快光电流来实现的。我们揭示了手征超快光电流的产生是由于外尔费米子从外尔带激发到高激发带时，带速发生了很大的变化。光电流产生在接近1.5 eV的近红外频率范围内最大化。我们的发现为使用量子材料创建手性光子源提供了一个全新的设计概念，并为使用Weyl物理开发超快光电子学开辟了新的机会。
2019-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Large Fermi Arcs in Unconventional Weyl Semimetal RhSi
拓扑半金属中手征费米子的理论提出导致了实验实现的重大努力。特别是，手征半金属的费米表面携带量子化的陈数，使它们成为观察奇异输运和光学现象的有吸引力的平台。虽然凝聚态中手征费米子最简单的例子是传统的$|C|=1$ Weyl费米子，但最近的理论工作提出了许多超越标准模型的非传统手征费米子，它们受到拓扑结构和晶体对称性的独特组合的保护。然而，迄今为止，用于实验探测这些非常规费米子的传输和响应特征的材料候选人仍然难以捉摸。在本文中，我们提出了RhSi家族的空间群（SG）$\#$ 198作为理想的平台，实验检查的非常规手征费米子。我们发现RhSi是一种填充增强的半金属，在费米面附近有一个手性的双六重简并自旋1的Weyl结在$R$，而在$Γ$有一个以前未表征的四重简并手性费米子.每个非常规费米子在费米能级上显示陈数$\pm4$。我们还表明，RhSi显示最大可能的补偿手征费米子的动量分离，最大的拓扑非平凡的能量窗口，和最长的费米弧在其表面上。最后，我们提出了一个异国情调的散装光电流响应RhSi的签名。
2017-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Fourth-order Optoelectronic Response from Cascaded Circular Photogalvanic and Nonlinear Hall Effects
University of Rochester（罗切斯特大学）
研究揭示非中心对称二维材料中由圆光电流效应和贝里曲率偶极子相互联系产生的四阶光电响应，以单层$\Td$-WTe$_2$为原型，通过光学几何结构调节级联光电压，可实现相关探测及器件应用。
2026-07-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Intrinsic Orbital Origin for the Chirality-Dependent Nonlinear Planar Hall Effect of Topological Nodal Fermions in Chiral Crystals
研究揭示手性拓扑半金属中INPHE的内禀轨道起源，阐明其与拓扑荷及对映体手性的关系，并预测B20材料中可实验探测的巨大电导率。
2024-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi surface of the chiral topological semimetal CoSi
本文通过量子振荡测量与第一性原理计算，确定了手性拓扑半金属CoSi的费米面结构，揭示其与拓扑节面、Weyl点及多重拓扑交叉点构成的复杂网络之间的关系，并强调需对费米能级处Berry曲率进行精细计算。
2024-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional superconducting pairing in a B20 Kramers Weyl semimetal
本文预测原始手性金属 RhGe 在 5.8 K 下具有非平凡超导性，其多重 Weyl 费米子、自旋极化费米弧和 II 型 van Hove 奇点共同促成混合宇称配对与拓扑超导。
2023-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Topological spiral magnetism in the Weyl semimetal SmAlSi
该研究通过中子衍射、输运和热力学实验，证实了Weyl半金属SmAlSi中由Weyl电子介导的螺旋磁性，并绘制了磁相图，发现可能存在拓扑磁激发的A相。
2022-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantized Photocurrents in Gapless Topological Matter
Princeton University（普林斯顿大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；Indian Institute of Technology Delhi（德里印度理工学院）；Stanford University（斯坦福大学）；Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）；Bruker Scientific, LLC（布鲁克科学有限责任公司）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
研究探讨在无隙物质中实现量子霍尔效应这一挑战，利用手性拓扑半金属Rh0.95Ni0.05Si，通过镍取代打开光子能量窗口，观察到量子化圆光电流效应，建立了量子霍尔效应全光模拟及无隙物质拓扑量子化新范式。
2026-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Resonance-enhanced optical nonlinearity in the Weyl semimetal TaAs
虽然所有介质都可以表现出描述电流与电场成线性比例的一阶电导率$E$，但将电流与$E^2$相关联的二阶电导率$σ^{(2)}$仅在反演对称性被破坏时才非零。二阶非线性光学响应在基础研究中是强有力的工具，作为对称性破缺的探针，并且在光学技术中作为产生从远红外到X射线波长的电流的基础。最近对具有偏心晶体结构的外尔半金属的兴趣激增，导致在这类材料中发现了许多与$σ^{(2)}$相关的现象，例如光到直流电流的偏振选择性转换（光电效应）和在光子能量为1.5 eV的TaAs中观察到的巨大二次谐波产生（SHG）效率。在这里，我们提出的测量的二次谐波光谱的砷化钽揭示，在1.5 eV的响应对应于在0.7 eV的共振的高能量的尾巴，在这一点上的二次谐波电导率是约200倍大于在标准的蜡烛非线性晶体，GaAs。这个非常大的二次谐波响应挑起的问题的最终限制$σ^{(2)}$，我们解决了一个新的定理有关的频率积分的非线性响应函数的第三累积量（或“偏度”）的极化分布函数在基态。这个定理提供了相当深入的因素，导致最大可能的二阶非线性响应，特别是显示，频谱权重是无界的，并可能发散时，相邻跳频的可能性。
2018-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Chirality-tunable non-linear Hall effect
本研究提出手性材料是研究Berry曲率偶极诱导非线性霍尔效应的理想平台，通过第一性原理计算与对称性分析揭示其对映异构体具有相反符号的Berry曲率偶极，并给出实验可测的电压估计。
2024-07-25 cond-mat.mtrl-sci
