Thickness-tuned transition of band topology in ZrTe5 nanosheets
我们报告厚度调谐电输运和霍尔电阻率在高度各向异性三维狄拉克半金属ZrTe 5纳米片。我们发现当纳米片的厚度小于40 nm时，体系从两带载流子的拓扑半金属到单带空穴载流子的拓扑半金属发生了明显的转变。电阻率峰值温度T * 随着厚度的减小而系统地减小，减小到约40 nm，然后随着厚度的进一步减小而上移。低于40 nm的数据的分析表明，空穴载流子在整个温度范围内完全主导传输，而不管温度是低于还是高于T *。通过对载流子密度的进一步跟踪，我们发现随着厚度的减小，费米能级从导带连续向下移动到价带。我们的实验明确地揭示了高度厚度调谐的过渡带拓扑结构的ZrTe 5纳米片。
2016-11-26 cond-mat.mes-hall
Electrical transport in nano-thick ZrTe$_5$ sheets: from three to two dimensions
ZrTe $_5$是一种新发现的拓扑材料。在单层ZrTe $_5$被预测为二维拓扑绝缘体之后不久，对块状ZrTe $_5$晶体进行了一些实验，然而这些实验表明其块状形式可能是三维拓扑狄拉克半金属。我们报告的第一个超薄ZrTe $_5$薄片的输运研究下降到10 nm。已观察到的厚度的温度依赖性的特征电阻率最大值的一个显着的调制。值得注意的是，金属的行为，发生在低于约150 K的散装，持续到超过320 K的薄片小于20纳米厚。此外，电阻率最大值可以通过离子门控来极大地调节。结合霍尔电阻，我们确定了半导体和半金属带的贡献。薄片中金属态的增强是能带移动的结果。我们的研究结果表明，能带结构敏感地依赖于薄膜的厚度，这可能解释了不同的实验观察块体材料。
2017-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Examining the validity of the two-dimensional conical model to describe the three-dimensional ZrTe5
理解三维层状化合物ZrTe 5的低能激发态仍然是新型拓扑材料研究中的一个挑战性问题。最近，提出了一种二维圆锥模型来解释3D ZrTe 5中的实验光谱学，Martino等人[Phys. Rev. Lett. 122，217402（2019）]。受此工作的启发，本文对该模型在无外磁场和有外磁场两种情况下的光学电导率进行了系统的理论研究，进一步证明了该模型的有效性，并发现在该二维圆锥模型中，由于低能激发的各向异性，在不同方向上的光学电导率存在着完全不同的特性。特别地，对于带间光学电导率，我们发现了Re（σ_x）\sim ω^{1/2}和Re（σ_z）\sim ω^{3/2}对光学频率的渐近依赖关系，它们在带隙绝缘体相和Weyl半金属相都是普适的。磁光电导率Re（σ^ B_{x/z}）在带隙绝缘体相和Weyl半金属相表现出明显的特征，有助于区分这两种相。我们的研究结果将在未来的实验中得到验证，可以为理解ZrTe 5的拓扑性质提供更多的见解。
2020-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature-Dependent Collective Excitations in a Three-Dimensional Dirac System ZrTe$_{5}$
本研究利用反射式高分辨电子能量损失谱研究三维狄拉克体系ZrTe₅的温度依赖集体激发，发现其等离激元能量与载流子浓度的1/3次方成正比，进而将该材料的电阻率反常归因于外禀狄拉克半金属的温度相关化学势偏移。
2023-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optical conductivity and resistivity in a four-band model for ZrTe$_5$ from ab-initio calculations
ZrTe $_5$被认为是狄拉克半金属或接近拓扑相变的拓扑绝缘体的潜在候选者。与密度泛函理论计算相反，最近的光学电导率结果激发了在2D中具有锥形色散的两带模型。在这里，我们调和这两个推导出一个四带模型的ZrTe $_5$使用$\textbf{k} \cdot \textbf{p}$理论，并拟合其参数的从头算能带结构。具有调整的电子结构的光学电导率与实验数据的关键特征相匹配。化学势随温度的变化很大，以至于它可以完全跨越零和室温之间的间隙。温度依赖的电阻率显示一个宽峰，并从理论上证实了最近的实验归因于化学势随温度的大位移的电阻率峰的起源的结论。
2020-10-23 cond-mat.mes-hall
Anomalous Hall Effect in ZrTe5
ZrTe $_5$作为一种潜在的Dirac/Weyl半金属材料最近引起了人们的兴趣。在这里，我们报告的结果进行了实验，通过在原位三维双轴旋转提取完整的$4π$固体角依赖性的运输性能。一个明确的异常霍尔效应（AHE）检测到的每个样品，没有观察到在系统中的转矩磁强计的实验灵敏度的磁有序。有趣的是，当磁场在平面内旋转时，AHE取大的值，其中值在$\sim 60$ K以上消失，其中负纵向磁阻（LMR）也消失。这表明它们的起源有密切的关系，我们将其归因于Weyl节点产生的Berry曲率。
2017-09-20 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional conical dispersion in ZrTe5 evidenced by optical spectroscopy
五碲化锆最近被报道为3D狄拉克半金属，具有位于布里渊区中心的单个锥形带。锥缺乏晶格对称性的保护立即引发了关于可能的间隙开口的大小和拓扑/平凡性质的广泛讨论。在这里，我们报告的ZrTe 5，这揭示了在这种材料中的电子带的另一种观点相结合的光学和运输研究。我们得出结论，色散仅在a-c平面内近似线性，而在第三方向上（沿b轴）保持相对平坦和抛物线。因此，ZrTe 5中的电子态不能使用3D狄拉克无质量电子的模型来描述，即使在我们的低温实验中发现的带隙6 meV以上的能量下也是如此。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall
Revealing the band structure of ZrTe$_5$ using Multicarrier Transport
层状材料ZrTe $_5$表现出几种奇异的行为，最近引起了极大的兴趣，虽然确切的属性仍然是高度争论。其中，我们发现一个狄拉克/外尔半金属行为，非平凡的自旋纹理揭示了低温运输，和一个潜在的弱或强的拓扑相。电阻率的反常行为最近被解释为起源于电子结构中的能带移动。我们的工作研究的背景下，多载波运输的ZrTe $_5$样品中的磁输运行为。结合从头算能带结构计算的结果表明，ZrTe $_5$在大部分温度范围内的许多输运特性可以充分解释的半经典多载流子输运模型起源于一个复杂的费米面。
2023-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence of high-temperature exciton condensation in a two-dimensional semimetal
正如几十年前所预测的那样，电子和空穴可以自发地形成激子并在半金属或半导体中凝聚。这种类型的玻色凝聚可以在比稀原子气体高得多的温度下发生。在费米能级附近具有降低的库仑屏蔽的二维（2D）材料有希望实现这样的系统。在这里，我们报告的能带结构的变化伴随着一个相变在约180 K的单层ZrTe 2的角度分辨光电子能谱（ARPES）测量的基础上。在转变温度以下，观察到带隙开放和围绕带中心的超平坦带顶的发展。通过在表面上添加更多的层或掺杂剂引入额外的载流子密度，该带隙和相变被快速抑制。结果表明，在单层ZrTe 2中形成了激子绝缘基态，并通过第一性原理计算和自洽平均场论对结果进行了合理化.我们的研究为二维半金属中的激子凝聚提供了证据，并证明了固体中本征束缚电子-空穴对形成的强烈维度效应。
2023-02-08 cond-mat.mes-hall
3D nature of ZrTe$_5$ band structure measured by high-momentum-resolution photoemission spectroscopy
我们利用$6$ eV光子能量对ZrTe $_5$进行了系统的高动量分辨率光电子能谱研究。我们测量了$Γ$点附近的能带结构，并将导带和价带之间的间隙量化为$18 \leq Δ\leq 29$ meV。我们还观察到归因于终态效应和材料能带结构的3D性质的光子能量依赖行为。我们的解释表明，差距是内在的，并调和不同的研究报告的拓扑表面状态的存在的差异。能隙的存在表明ZrTe $_5$不是三维强拓扑绝缘体，也不是三维狄拉克半金属.因此，我们的实验是一致的ZrTe $_5$是一个三维弱拓扑绝缘体。
2017-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Conductivity of Weyl Semimetals and Signatures of the Gapped Semimetal Phase Transition
三维狄拉克锥的带间光学响应与光子能量（$Ω$）成线性关系。在这里，我们研究的带间响应的演化模型哈密顿量，其中包含狄拉克，外尔和带隙半金属相。在纯狄拉克的情况下，观察到一个单一的线性依赖，而在外尔阶段，我们发现两个准线性区域具有不同的斜率。这些区域也不同于大的- $Ω$依赖性。当接近外尔相（WSM）和带隙相之间的边界时，低$Ω$响应的斜率增加，而其应用的光子能量范围减小。在相边界处，获得平方根行为，随后在带隙半金属相中得到带隙响应。的状态的密度平行于这些行为与线性规律取代的二次行为在WSM阶段和平方根的依赖性在相边界改变为$|ω|^{3/2}$。发现低温（$T$）和/或小化学势（$μ$）下的带内（Drude）响应的光谱权重从WSM相中的$T^2$（$μ^2$）变为相边界处的$T^{3/2}$（$|μ|^{3/2}$）。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall
Signature of pressure-induced topological phase transition in ZrTe$_5$
该研究利用半经典多载流子输运模型分析高压下ZrTe$_5$纳米器件，发现带隙闭合后重开的证据，揭示其由弱拓扑绝缘体向强拓扑绝缘体转变。
2024-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Optical and Electrical In-plane Anisotropy in High-mobility Few-layer ZrTe5
过渡金属五碲化物ZrTe 5是凝聚态物理中的一种多功能材料，自20世纪80年代以来一直被广泛研究。ZrTe 5最吸引人的特点是它是一种3D狄拉克半金属，在动量空间的所有三维空间都具有线性能量色散。在结构方面，ZrTe 5是一种通过弱的层间范德华力保持在一起的层状材料。其独特的能带结构和二维原子结构的结合为ZrTe 5中与3D狄拉克半要素相关的更多潜在奇异物理现象提供了肥沃的土壤。然而，其少层形式的物理特性尚未被彻底探索。在这里，我们报告强的光学和电学面内各向异性的机械剥离的几层ZrTe 5。拉曼光谱显示出随样品取向的显著强度变化，并通过理论计算解释了角分辨声子模在伽马点的行为。直流电导测量表明沿不同的面内方向有50%的差异。电阻率异常在少层样品中的减小表明能带结构随厚度的减小而演化。低温霍尔实验揭示了更多的内在各向异性电输运，空穴迁移率分别为3，000和1，500 cm 2/Vs沿a轴和c轴。在低温下观察到明显的磁阻量子振荡，最高电子迁移率高达44，000 cm 2/Vs。
2016-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gapped Dirac semimetal with mixed linear and parabolic dispersions
本文对ZeTe $_5$的磁红外光谱测量中提出的带隙Dirac半金属模型的性质进行了全面的研究，包括三个方向上的线性色散和抛物色散.我们发现，依赖于能带反转参数$ζ'$和$ζ_z'$，该模型可以支持三种不同的相位：单狄拉克点（DP）相位，双DP相位和狄拉克环相位。这三种不同的相可以通过它们在态密度（DOS）和光学电导率中的低能特征来区分。在高能量下，DOS和光学电导率都表现出幂律行为，渐近指数严重依赖于$ζ'$和$ζ_z'$的符号。此外，只有当$(ζ',ζ_z')>0$。我们的实验结果的影响进行了讨论。
2021-07-11 cond-mat.mes-hall
Emergence of Gapped Bulk and Metallic Side Walls in the Zeroth Landau level in Dirac and Weyl semimetals
最近的输运实验揭示了外尔半金属在量子极限下的纵向磁电阻激活，表明在强磁场中手征反常被击穿。在这里，我们提供了一个通用的机制缺口零手征朗道水平适用于狄拉克和外尔半金属。结果表明，当磁轴垂直于Dirac/Weyl节点间距，且磁场长度的倒数$l_B^{-1}$与节点间距尺度$Δk$相当时，零朗道能级是反交叉的.在Weyl半金属中，由于$l_B^{-1}>Δk$区和$l_B^{-1}<Δk$区的交叉，诱导的体隙在超过阈值场后迅速增大，而在Dirac系统中则没有阈值且是非单调的.我们还发现，狄拉克和可能的外尔系统主机之间的第零朗道水平的对向传播的边缘状态，导致金属侧壁和零霍尔电导的状态。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall
Magnetic-field-activated transport from band geometry in gapped 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）
本文发展非微扰半经典理论，揭示轨道磁矩重构费米面并激活零场缺失的内禀霍尔电流，提出磁场激活的几何输运作为节线半金属的特征标志。
2026-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Gapped Surface States in a Strong-Topological-Semimetal
一个三维的强拓扑绝缘体或半金属主机拓扑表面状态，通常被认为是无隙的，只要时间反演对称性被保留。当表面态简并发生在远离时间反演不变动量的地方时，这种叙述可能是错误的。系统的镜像不变性在保护表面费米面的存在方面变得至关重要。在这里，我们表明，这种情况下存在于强拓扑半金属Bi $_4$ Se $_3$。角分辨光电子能谱和\textit{ab initio}计算揭示了Bi $_2$ Se $_3$ -Bi $_4$ Se $_3$（111）的终止上表面能带的部分带隙，其中沿$\barΓ\bar{K}$的85 meV带隙朝向镜像不变的$\barΓ\bar{M}$方位角接近于零。间隙开口归因于带间自旋-轨道相互作用，其混合相反自旋螺旋性的状态。
2015-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Non-Abelian reciprocal braiding of Weyl points and its manifestation in $\textrm{ZrTe}$
三维晶体中的外尔半金属提供了拓扑保护带节点的范例。通常认为，当一对碰撞的外尔点带有相反的手征电荷时，它们就会湮灭。与此形成鲜明对比的是，在这里，我们报告说，外尔点的系统对称的组成下的时间反演与$π$ -旋转的特点是由一个非阿贝尔拓扑不变量。Weyl点的拓扑电荷通过在倒易动量空间的对称平面内交换时产生的辫状相因子进行变换。我们阐明了这个过程中的一个基本的二维紧束缚模型实现冷原子设置和光子系统。在三维空间中，非阿贝尔拓扑与点群对称的相互作用，使拓扑相变，其中对Weyl点可能会分散或转换成切线环。通过结合我们的理论参数与第一性原理计算，我们预测，外尔点附近发生的费米能级的碲化锆（$\textrm{ZrTe}$）进行非平凡值的非阿贝尔电荷，和单轴压缩应变驱动一个非平凡的转换外尔点成节线。
2021-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Time-reversal-broken Weyl semimetal in the Hofstadter regime
我们研究了在轨道磁场$B$中的时间反演破缺三维Weyl半金属（WSM）的晶格模型的相图，其中每个单胞的磁通量为$p/q$（$0\le p \le q-1$），具有最小的晶体对称性。我们发现几个有趣的阶段：（i）具有$2q$、$4q$、$6q$和$8q$ Weyl节点和相应的表面费米弧的WSM相，（ii）层状陈氏绝缘（LCI）相，在体中有间隙，但具有无间隙表面态，（iii）其中一些体带与Weyl节点无间隙，与有间隙但拓扑非平凡的其它体带共存的相，与一个LCI相，（iv）一个新的间隙平凡绝缘相（I PDMATHAMT）与（非拓扑）反传播的表面状态，这可能是缺口的晶体对称性的情况下。重要的是，我们能够获得的相位边界解析所有$p,q$。分析$p=1$和非常大的$q$的间隙使我们能够顺利地获得零场极限，即使$q=1, B=0$和$q\to\infty, B\to 0$的相图看起来非常不同。
2022-01-11 cond-mat.mes-hall
Direction-dependent linear response for gapped nodal-line semimetals in planar-Hall configurations
Shiv Nadar Institution of Eminence (SNIoE)（Shiv Nadar卓越机构）
研究平面霍尔配置中存在方向依赖性的线性响应，揭示有隙节点线半金属的拓扑特性，通过 Berry 曲率和轨道磁矩非零值展示其独特响应特征。
2026-03-18 cond-mat.mes-hall hep-th
Zeeman-splitting-induced Topological Nodal Structure and Anomalous Hall Conductivity in ZrTe$_5$
利用第一性原理计算得到的紧束缚（WFTB）模型，研究了三维ZrTe $_5$在塞曼分裂驱动下的拓扑结结构随外磁场（B）方向的变化.已知小的外部刺激可以驱动3D ZrTe $_5$进入包括狄拉克半金属的不同拓扑相。为了强调塞曼分裂的影响，我们考虑了三维ZrTe $_5$在一个强TI阶段与一个小的带隙。随着塞曼分裂大于带隙，WFTB模型表明，当B场与晶体$a$或$b$轴对齐时，形成由（滑移）镜像对称性保护的I型节环，否则，当导带和价带接触时，形成一对I型Weyl节点。我们表明，一对外尔节点可以通过形成一个节点环消失，而不是需要两个外尔节点相反的手征走到一起。有趣的是，当B场沿$c$轴施加时，从顶部两个价带的交叉处出现II型节环。当B场在$bc$平面内旋转时，该节环裂开形成II型外尔节点。比较WFTB模型和线性化的$k \cdot p$模型，发现后者在某些B场方向上的不足。进一步，利用WFTB模型，我们数值计算了由Berry曲率引起的本征反常霍尔电导率${σ_{ac}}$随化学势和B场方向的变化。我们发现，当B场在$ab$平面内从$a$轴倾斜时，${σ_{ac}}$突然增加。我们的WFTB模型也显示出显着的异常霍尔电导率引起的避免能级交叉，即使在没有外尔节点。
2019-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmon modes in tilted three-dimensional nodal-ring semimetals. I. $\mathcal{PT}$-symmetric nodal ring and its gapped cousin
Shiv Nadar Institution of Eminence (SNIoE)（Shiv Nadar卓越机构）
本文研究三维节线半金属中倾斜与能隙对等离激元模式的影响，通过随机相位近似计算响应函数，揭示部分能隙区域及分数幂修正，系统比较不同倾斜方向下的色散与各向异性。
2026-10-07 cond-mat.mes-hall hep-th
Orthogonal Dirac semimetal on honeycomb lattice and the electron spectral function in orthogonal metallic states
最近，人们引入了正交金属的概念，将哈伯德模型中从自旋表象的无序态重新解释为奇异的带隙金属态。我们将这一概念推广到蜂窝晶格上哈伯德模型的从旋表示。[\textbf{86}，165134（2012）]发现了一种新的带隙金属态，即正交狄拉克半金属。这种状态对应于从自旋的无序相，具有与狄拉克半金属相同的热力学和输运性质，但它的单粒子激发是带隙的。更重要的是，对于一般的正交金属态，电子光谱函数，可能会在未来的角度分辨光电子能谱（ARPES）实验探测进行了研究。
2013-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Two-Carrier Transport Induced Hall Anomaly and Large Tunable Magnetoresistance in Dirac Semimetal Cd3As2 Nanoplates
Cd_3As_2是狄拉克半金属的模型材料，在动量空间的三个方向上都具有线性色散关系。Cd_3As_2独特的能带结构使其同时具有Dirac性质和拓扑性质。它可以通过对称破缺被驱动到Weyl半金属或通过增强自旋轨道耦合被驱动到拓扑绝缘体。在这里，我们报告的温度和栅极电压依赖的磁输运性质的Cd 3As 2纳米板的费米能级附近的狄拉克点。霍尔异常表明，随着温度的降低，伴随着从n型到p型导电的转变的双载流子输运。载流子型转变的解释考虑温度依赖的自旋轨道耦合。磁电阻在高温下表现出很大的非饱和值，可达2000%，这归因于系统中的电子-空穴补偿。我们的研究结果对于理解与Dirac/Weyl半金属，如Na 3Bi，ZrTe 5，TaAs，NbAs和HfTe 5中的双载流子输运相关的实验观察是有价值的。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical response in Weyl semimetal in model with gapped Dirac phase
研究了Weyl半金属（WSM）的光学性质，该模型除了描述与费米速度$v_{F}$成正比的孤立狄拉克锥的通常项外，还包含一个能隙项$m$和一个时间反演对称性破缺的塞曼自旋分裂项$b$.运输内久保形式主义和特别注意支付的修改，导致从有限的$m$和$b$。我们考虑如何改变这些修改时，包括一个有限的剩余散射率$Γ$。对于$Γ<m$，A.C.作为光子能量$Ω$的函数的电导率继续显示$Ω$的干净极限的两个准线性能量区域，其低于在（$ m+b $）处缺口的第二电子带的开始。对于$m$阶的$Γ$，两个不同的线性能量标度的痕迹很小，并且光学响应已经朝着$m=b=0$的方向发展。虽然存在一些数量上的差异，但没有质量上的差异。零温度下直流电导率$σ^{DC}(T=0)$（$T=0$）和化学势（$μ=0$）的大小发生变化。虽然它仍然与$Γ$成正比，但它与外尔节点外的有效费米速度成反比，该速度等于$v_{F}^\ast=v_{F}\sqrt{b^2-m^2}/b$，当接近外尔半金属和带隙狄拉克相（GDSM）之间的相边界时，该速度强烈减小到$b=m$。在有限$T/Γ$，$μ/Γ$和$Ω/Γ$的方法中的领先项$σ^{DC}(T=0)$被发现是二次的。这些校正的系数密切跟踪$μ=T=Ω=0$极限的$b/m$依赖性，在WSM-GDSM边界附近差异最大。
2017-06-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Fate of Fermi-arc States in Gapped Weyl Semimetals under Long-ranged Interactions
对于非相互作用的外尔半金属，当体单粒子能谱中存在无带隙外尔节点时，费米弧表面态可以产生。然而，在存在电子相关性的情况下，不清楚这种体边界对应是否仍然成立。最近，新的关联相预计将出现在WSM与长程相互作用，其中体Weyl节点可以缺口，但不破坏其拓扑性质。在这里，我们探讨的费米弧状态的影响下，这种长程相互作用的命运。映射到一个一维的相互作用的苏-Schrieffer-Heeger（SSH）模型与两个开放端的系统后，我们采用数值精确对角化来解决的问题是否费米弧状态将被修改。通过将我们的数据外推到热力学极限，我们发现对于那些给出非相互作用费米弧态的动量，相应SSH模型的零能边缘态仍然存在。此外，这一观察适用于单粒子和集体边缘激发。由于这些边缘态的轨迹构成费米弧，因此证明了费米弧态对长程相互作用的鲁棒性。特别是单粒子性质的费米弧，即使外尔节点处的单粒子能隙因相互作用而打开，也能继续存在。我们的结果说明了微妙的相互作用WSM的拓扑相位识别和显示的局限性的方法简单地通过检查单粒子谱的节点结构。
2020-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Correlated metallic state in honeycomb lattice: Orthogonal Dirac semimetal
利用哈伯德模型的$Z_{2}$从自旋表象，在蜂窝晶格中提出了一种新的带隙金属态--正交狄拉克半金属.这种状态对应于从自旋的无序相，并具有与通常的狄拉克半金属相同的热力学和输运性质，但由于$Z_{2}$规范结构，它的单粒子激发是带隙的，具有非平凡的拓扑序。用平均场退耦和互补涨落分析描述了这种正交狄拉克半金属到普通狄拉克半金属的量子相变，其临界性属于2+1D伊辛模型的普适类，而在量子临界点（QCP）处发现了物理电子的大反常维数，当与其他非分数化方法相比时，这可以被认为是我们的分数化理论的指纹。作为副产品，哈伯德模型的$Z_{2}$从自旋表示的路径积分形式的构造和可能的关系，其他方法和亚晶格配对状态，这已被认为是一个有前途的候选人的带隙自旋液体状态的数值模拟中发现，简要讨论。此外，考虑自旋轨道耦合时，正交狄拉克半金属对分数量子自旋霍尔绝缘体（分数拓扑绝缘体）的不稳定性也是可以预期的.希望本文的工作能为今后$Z_{2}$从自旋理论及蜂窝晶格中相关的非费米液相的研究提供帮助。
2012-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Optical conductivity of multi-Weyl semimetals
多Weyl半金属是一类新型的Weyl半金属，具有各向异性的非线性能量色散和大于1的拓扑电荷，从而表现出独特的量子响应。采用统一的晶格模型，数值计算了多Weyl半金属相及其相邻带隙态的光学电导率，并利用低能连续介质模型解析地得到了各相的特征频率依赖关系.纵向和横向光学电导率的频率依赖性服从标度关系，该标度关系是从母体多Weyl半金属相的缠绕数导出的，并且可以用于区分这些物质的电子状态。
2017-04-27 cond-mat.mes-hall
Weyl semimetals with short-range interactions
我们建立了Weyl半金属中电子通过短程相互作用相互作用的低能有效场论，并通过无偏单圈重整化群（RG）分析研究了可能的对称性破缺基态.利用非相互作用Weyl半金属的对称性来限制相互作用项的形式，得到四个独立的耦合常数。我们调查的稳定性RG流向强耦合，并找到一个单一的稳定轨迹。为了确定最可能的对称性破缺基态，我们计算了沿该轨道的粒子-空穴和粒子-粒子通道的不稳定性，发现主要的不稳定性是朝向完全带隙的自旋密度波（SDW）基态.该SDW的滑动模式耦合到外部电磁场，如粒子物理学的Peccei-Quinn轴子场。我们还研究了具有单个独立耦合常数的相互作用Weyl半金属的最大对称玩具模型。在这种情况下，最有可能的基态是无隙铁磁态，其中自旋波耦合到外尔费米子，就像（可能是手性的）规范场的空间分量，或者是完全带隙的自旋单线态富尔德-费雷尔-拉金-奥夫钦尼科夫（FFLO）超导态。
2014-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Bulk Hydrodynamic Transport in Weyl Semimetals
本文探究外尔半金属体流体动力学输运中集体纵向模式（等离子体激元）的作用，发现其有隙但能隙可通过降温和降低化学势缩小至热可及，且在电荷中性附近极洁净样品中会影响热导率与粘度。
2025-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Optical Response from Charge-Density Waves in Weyl Semimetals
外尔半金属中电荷密度波（CDW）畸变的研究最近又回到了前沿，受到对（TaSe 4）2 I等材料的实验兴趣的启发。然而，在Weyl-CDW系统中集体声子激发和电荷输运之间的相互作用还没有得到系统的研究。在本文中，我们研究了纵向电磁响应由于集体模式在Weyl半金属间隙的准一维电荷密度波秩序，使用连续和晶格正则化模型。我们系统地计算集体模式的贡献，我们的模型的线性和非线性光学电导率，无论有和没有倾斜的外尔锥。我们发现，与单带CDW不同，无带隙CDW集体模对电导率没有贡献，除非外尔锥倾斜。更进一步，我们表明，最低的非平凡集体模式的贡献与非倾斜的外尔锥的电荷输运来在三阶电导率，介导的间隙振幅模式。我们发现，这导致了一个尖锐的峰值三次谐波响应的频率低于单粒子能隙。我们讨论了我们的研究结果的影响外尔-CDW系统中的传输实验。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunable double-Weyl Fermion semimetal state in the SrSi$_2$ materials class
基于混合交换关联泛函，讨论了非中心对称SrSi $_2$材料类的第一性原理拓扑电子结构.绘制了SrSi $_2$的拓扑相图，并着重讨论了半金属有序度与晶格常数的关系。在Sr $_{1-x}$ Ca $_{x}$ Si $_2$和Sr $_{1-x}$ Ba $_{x}$ Si $_2$合金中发现了一个可调谐的双Weyl费米子态。Ca掺杂的SrSi $_2$中示出产生一个双Weyl半金属与一个大的费米弧长度，而Ba掺杂导致从拓扑半金属的带隙绝缘体状态的过渡。我们的研究表明，SrSi $_2$材料家族可以提供一个有趣的平台，访问独特的Weyl半金属的拓扑性质。
2018-07-15 cond-mat.mes-hall
Visualizing the chiral anomaly in Dirac and Weyl semimetals with photoemission spectroscopy
量子反常是量子涨落对经典对称性的破坏。它们决定了从基本粒子到晶体材料的不同性质的物理系统如何对外部扰动作出拓扑反应，而对局部细节不敏感。反常范例是由手征反常的发现引发的，手征反常有助于π介子衰变为光子，并影响$^3$ He-A中超流涡旋的运动。在固态下，它也从根本上影响拓扑Weyl和狄拉克半金属的性质，最近在TaAs，Na $_3$ Bi，Cd $_3$ As $_2$和ZrTe $_{5}$中实验实现。在这项工作中，我们提出的手征异常，不同的手征费米子之间的电荷密度不平衡的非正交电场和磁场诱导的最确定的后果，可以直接观察到这些材料与现有的技术的光电子能谱。与角度分辨率，手征异常被识别的特征注意到形状的图案的发射光谱，起源于不平衡的占领的体状态和以前未报道的动量依赖的能量转移的表面状态费米弧。我们进一步证明，手性异常同样留下的角度平均发射光谱的印记，方便其实验检测。因此，我们的工作提供了必要的理论输入，以促进凝聚态物质中的手征异常的直接可视化。
2015-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall effect and optical magneto-conductivity of two-dimensional topological nodal-line semimetals
本文研究了带隙二维节线半金属在垂直磁场下的反常Landau能级结构，利用Kubo形式解析计算其纵向和Hall电导率，发现Chern数摆动产生起伏Hall平台及纵向光学电导率呈现Shubnikov-de Haas振荡。
2024-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Composite Weyl semimetal as a parent state for three dimensional topologically ordered phases
我们介绍了（3+1）维短程相互作用电子模型，该模型形成了一个强关联的多体态，其低能激发是耦合到一个涌现规范场$\text{QED}_{4}$的相对论中性费米子。我们讨论了这个临界状态的性质和它的不稳定性对外来的相位，如一个无间隙的复合外尔半金属和完全有间隙的拓扑有序的相位，功能任意点，以及线状激发。这些细分的相位描述电子绝缘体。它们可以通过对称性进一步丰富，从而形成非平凡的表面态。
2018-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic catalysis and axionic charge-density-wave in Weyl semimetals
三维Weyl和Dirac半金属在强磁场中，即使电子-电子相互作用足够弱，也能支持手征对称破缺、完全带隙的电荷密度波序。在前一种系统中，由于外尔节点的自然动量空间分离，有序相缺乏平移对称性，代表物质的轴子相，而狄拉克半金属中的有序相（忽略塞曼耦合）只是平凡的绝缘体。我们提出了一个广泛的亚临界（弱）相互作用，以及与磁场的抗磁化率的光谱间隙的缩放。一个类似的机制，电荷密度波排序在弱耦合被证明是有效的双和三重Weyl半金属，其中的色散是线性的（二次和三次，分别）的z（平面）分量（S）的动量。我们还讨论了电荷密度波阶数和自旋密度波阶数之间的竞争，这两种阶数都破坏了手征对称性并导致能隙谱，并表明至少在弱耦合区，前者在能量上是有利的。异常的表面霍尔电导率，拓扑缺陷的作用，如轴子弦，一维无隙色散模式的存在，沿这种缺陷的核心，和异常取消通过Callan-Harvey机制进行了讨论。
2015-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Optical valley separation in two-dimensional semimetals with tilted Dirac cones
本研究揭示具有倾斜狄拉克锥的二维半金属在光照下可实现不同能谷载流子的空间分离，该效应在保留反演与时间反演对称性的无质量狄拉克体系中存在，可在低至太赫兹的频段通过栅极调控，并在8-$Pmmn$硼烯中得到室温验证。
2023-01-11 cond-mat.mes-hall
Dirac Semimetals in Two Dimensions
石墨烯是著名的2D狄拉克费米子的主机。然而，自旋轨道耦合引入了一个小的间隙，使得石墨烯在形式上是量子自旋霍尔绝缘体。在这里，我们提出了一种受保护的2D狄拉克半金属，其特征在于狄拉克锥在高对称点处，该点通过自旋轨道相互作用被\emph{not}缺口，并且表现出与石墨烯和3D狄拉克半金属不同的行为。使用一个两个网站紧束缚模型，我们构建了三个可能的不同的狄拉克半金属相的代表，并表明，单重保护狄拉克点是不可能的二维。非对称空间群对称性的存在起着至关重要的作用。我们认为，这些对称性调整系统的边界之间的二维拓扑和平凡的绝缘体。通过打破对称性，我们能够访问平凡和拓扑绝缘体以及外尔半金属相。
2015-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field-Induced Weyl-Like Crossings and Longitudinal Magnetoconductivity in Dirac Systems
Instituto Superior de Tecnologı́as y Ciencias Aplicadas, Universidad de La Habana（哈瓦那大学应用技术与高等理工学院）
本文构建低能模型，提出纵光子诱导的赝标量可将 Dirac 半金属转变为 Weyl 半金属，并给出纵向磁电导一般表达式，成功解释 ZrTe5 和 Na3Bi 的负纵向磁阻。
2026-10-22 cond-mat.mes-hall hep-ph
When chiral photons meet chiral fermions - Photoinduced anomalous Hall effects in Weyl semimetals
外尔半金属的特征在于三维线性带接触点，称为外尔节点。这些节点成对出现，具有相反的手性。我们表明，这些手征电子的圆偏振光的耦合产生的霍尔电导率没有任何施加的磁场中的平面正交于光的传播。这一现象的出现是因为当所有三个泡利矩阵都被耗尽以形成三维线性色散时，外尔节点不能被间隙化。相反，手征光子的净影响是移动外尔节点的位置。有趣的是，动量位移与节点的手征性紧密相关，从而产生净异常霍尔信号。应用我们的建议，最近发现的TaAs家族的Weyl半金属导致的光致霍尔电导率的数量级估计是在实验范围内。
2015-12-19 cond-mat.mes-hall
Giant quantum oscillations in thermal transport in low-density metals via electron absorption of phonons
针对低密度半金属中声子主导热输运却存在巨量子振荡的问题，提出电子吸收声子的相空间机制，通过ZrTe5实验验证，该机制适用于所有低密度半金属，为揭示自由度提供新途径。
2024-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tunable surface plasmons in Weyl semimetals TaAs and NbAs
利用高分辨电子能量损失谱研究了过渡金属铌酸盐中Weyl费米子的低能激发谱。我们观察到带隙的等离子体激元模式在（001）取向的NbAs和TaAs的单晶表面在66和68 meV，分别。我们的研究结果与理论是一致的，我们估计一个有效的库仑相互作用强度$α_{\rm eff}\approx0.41$为两个样品。我们还表明，通过吸附的化学物种（在我们的情况下，氧和烃片段）的表面的改性的过渡金属nanictides改变的等离子体激元激发的频率，与随后的修改的有效相互作用强度在0.30-0.48的范围内。等离子体特征对吸附物存在的显著依赖性为基于在中红外操作的Weyl半金属的等离子体传感器铺平了道路。
2018-11-12 cond-mat.mes-hall
Anomalous plasmon mode in strained Weyl semimetals
利用Landau费米液体和手征动力学理论，在应变Weyl半金属中发现了一种奇异的反常等离子体激元模式，其中准粒子相互作用由长程库仑作用和残余短程相互作用模拟.带隙的集体模式是由体和表面之间的动态电荷泵抽产生的，其行为类似于$k_{\rm F}^{-1}$。电荷振荡由感应电场和背景赝场之间的耦合精确地确定。这种新的模式单向分散沿伪磁场，并表现在一个不寻常的热导率在明显违反的Wiedemann-Franz定律。激发可以通过太赫兹机制中晶格的机械振动来实验实现。
2021-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Majorana fermions in three dimensions and realization in critical Weyl semimetals
本文提出了三维空间中电荷共轭对称的自由费米子的两带模型。在没有时间反演对称性的情况下，弱对无隙$A$ -相是Majorana费米子$p_x+ip_y$波FFLO态，而强对有隙$B$ -相属于拓扑平凡类$D$ .与TRS，有一个马约拉纳费米子$B$ -相位属于类$DIII$具有非零的霍普夫不变量。TRS的$A$相也是一个具有TRS的马约拉纳费米子FFLO态。TRS $B$相的表面态是谷动量锁定的Majorana-Dirac锥或线性二次混合锥。在一个表面上的$A$ -相的表面状态是拓扑非平凡的，根据系统是否是TRS，具有$\mathbb{Z}$或$\mathbb{Z}_2$不变。该表面的边缘状态是无间隙的马约拉纳模式。在临界Weyl半金属中可以实现Majorana费米子无带隙FFLO态，其中双单Weyl节点形成偶极子并且几乎湮灭。当外尔结偶极将要产生时，出现带隙的$B$相。WSM TaAs族、II型WSM系列Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$族、可能的WSM La/LuBi $_{1-x}$ Sb $_x$ Te $_3$和拓扑晶体绝缘体Sn $_{1-x}$ Pb $_x$（Te，Se）是基于马约拉纳费米子模型被操纵到这些临界状态的候选者。
2017-09-20 cond-mat.mes-hall hep-th
Higher-order topological semimetals and nodal superconductors with an order-two crystalline symmetry
利用三维拓扑无隙相和二维拓扑有隙相之间的系统关系，我们确定了四种类型的高阶拓扑半金属或节点超导体（HOTS），（i）晶体铰链处的平坦零能“费米弧”，（ii）与表面狄拉克锥共存的平坦零能铰链弧，（iii）手征或螺旋铰链模式，或（iv）仅在有限动量下连接节点的平零能铰链弧。体积边界对应关系的铰链状态的体积拓扑保护节点或回路。我们对所有具有二阶晶体（反）对称性（如镜像、二重旋转或反转）的十路类HOTS进行分类。
2022-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Starfruit-like nodal semimetal to Dirac and Weyl semimetal state in CaAuAs
在没有自旋-轨道耦合（SOC）的情况下，发生在镜像平面上的带交叉被迫在动量空间中形成节环。在存在其他等效镜像平面的情况下，多个这样的节环可以组合形成有趣的中间链路结构。在这里，基于第一性原理计算和有效的$\mathbf{k.p}$模型分析，我们发现，CaAuAs主机在体电子色散在SOC的情况下，一个独特的starfruits样的mandal-link结构。这个mandal-link是由三个节环，它们彼此交叉的时间反演不变的动量点$A$。当SOC被打开时，节点环被打开，导致稳定的狄拉克半金属状态，在布里渊区中沿着$\mathrm{Γ-A}$方向具有一对狄拉克点。狄拉克点由时间反演、反演和$C_3$旋转对称性的组合来保护。我们展示了如何系统地消除对称性约束产生外尔半金属和最终的拓扑绝缘体状态。
2018-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intraband circular photogalvanic effect in Weyl semimetals
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Ioffe Institute（约费研究所）
研究Weyl半金属中本带吸收的环形光电生电效应，揭示经典近似与量子力学方法的差异，指出需引入新的微观机制。
2025-07-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-Hermitian Weyl semimetal and its Floquet engineering
一般认为非厄米性可以将Weyl半金属转化为Weyl例外环半金属。然而，这种信念是来自于没有集肤效应的系统。研究了具有趋肤效应的非厄米Weyl半经验量及其Floquet工程，它打破了厄米Weyl半经验量的体边界对应关系。它被发现在静态和周期性驱动的情况下，集肤效应使这个一般的信念不再有效。我们发现，异国情调的非厄米拓扑问题，例如，通过Floquet工程可以产生具有费米弧和手征边界态共存的Weyl半金属和拓扑绝缘体的复合相、具有多个量子化平台的宽调谐霍尔电导率以及具有由带隙束缚态交叉形成的反常费米弧的Weyl半金属。揭示了趋肤效应在决定半金属性质中的主导作用，为周期驱动人工合成奇异非厄米外尔半金属提供了一条有用的途径。
2022-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Disorder- and Topology-Enhanced Fully Spin-Polarized Currents in Nodal Chain Spin-Gapless Semimetals
最近发现的高质量节链无自旋能隙半金属$M$ F $_3$（$M$ = Pd，Mn）在自旋上通道中具有超净节链，位于费米能级处，并显示出大的自旋能隙，导致100%的自旋极化输运性质。在这里，我们调查这类材料中的异常和自旋输运的内在和外在的贡献。占主导地位的内禀起源被发现完全来自有间隙的节链没有任何其他平凡带的纠缠。预测的侧跳机制是可以忽略不计的小，但固有的偏斜散射增强的固有霍尔和能斯特信号显着，导致各自的电导率的大值。我们的发现为探索磁性拓扑半金属中强反常和自旋输运性质开辟了一个新的材料平台。
2022-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optical probe of the fully gapped Dirac band in ZrSiS
本文报道了在高达7 T的磁场$B$中对带隙半金属ZrSiS的远红外磁光研究。所观察到的场依赖的功能，这代表内（回旋共振）和带间跃迁，发展为$\sqrt{B}$在增加的领域，并可以在一个简单的二维狄拉克带模型与间隙为26毫电子伏和平均费米速度$3\times10^{5}$ m/s的一致解释。这表明这些参数沿着布里渊区中的节线的面内部分的相当窄的分布。在光谱中还检测到具有不依赖于$B$的能量位置的场诱导特征。这种功能的可能起源进行了讨论。
2019-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perspectives for gapped bilayer graphene polaritonics
双层石墨烯通常是一种具有抛物线色散的半金属，但是通过外部电势打破层之间的对称性可以打开高达几百meV的可调带隙。从头计算结果表明，带隙附近的光学响应是强烈的束缚激子，其特性和选择规则不同于通常的激子在半导体量子阱中发现。在这项工作中，我们研究了这些激子共振耦合到光子微腔的物理，评估的可能性，达到强和超强耦合制度的光-物质相互作用。我们发现，这两个制度是实验上可访问的，从而开辟了一个最有前途的技术平台，结合中红外量子极化与石墨烯双层的可调谐性和电子功能的方式。
2015-09-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Field manipulation of Weyl modes in an ideal Dirac semimetal
Beihang University（北京航空航天大学）；Wuhan National High Magnetic Field Center and School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院及武汉国家高磁场科学中心）；School of Physics and Key Laboratory of the Ministry of Education, Southeast University（东南大学物理学院及教育部重点实验室）
通过调节磁场实现理想狄拉克半金属中多重韦伊尔模，揭示了在交织对称性和时间反演破缺下的不同韦伊尔模特性。
2025-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sound Induced Hall Currents in Weyl Exciton Insulators
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（李政道研究所，上海交通大学）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（物理与天文学院，上海交通大学）
研究外尔激子绝缘体中的输运，基于低能哈密顿量发展半经典波包理论，发现声致霍尔电流，其源于质量诱导贝里结构，为外尔激子序提供直接探针及相互作用产生质量的输运特征。
2026-07-28 cond-mat.mes-hall
Exotic surface states in hybrid structures of topological insulators and Weyl semimetals
拓扑绝缘体（TI）和Weyl半金属（WSM）是自然界中两种常见的拓扑物质。然而，它们通过拓扑相变彼此直接相关。在本文中，我们调查的问题，这两个拓扑阶段是否可以同时存在于一起，在联合边界的组合，混合表面状态。我们分析了有效的模型的三维TI和反演对称WSM和耦合的方式，某些对称性，如反转，被保存。隧道耦合的方法使我们能够获得的混合表面态哈密顿解析。这提供了一个详细的研究其色散关系取决于所调查的耦合的可能性。对于自旋对称耦合，我们发现两个狄拉克节点可以出现一个单一的狄拉克节点和费米弧的组合。对于自旋非对称耦合，色散关系是缺口和前狄拉克节点得到自旋极化。我们提出了不同的实验实现的混合系统，包括压缩应变碲化汞以及异质结构的TI和WSM材料。
2017-03-03 cond-mat.mes-hall
