Giant anisotropic photocurrent modulated by strain in type-II Weyl semimetal Td-MoTe2
建立了Cu-MoTe 2-Cu器件模型，采用第一性原理密度泛函理论研究了单层Td-MoTe 2的输运性质。我们得到了应变对能带结构、输运性质和光电流的影响。应变诱导的光电流显示出各向异性，反映了调制的能带，包括外尔点，应变。当沿真空方向施加应变时，光电流可以被抑制到几乎为零。相反，当沿输运方向施加应变时，光电流可以显著增加。通过调节应变的强度和方向，可以有效地调节MoTe 2基器件中光电流的输运性质和大小。
2021-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring Photocurrent in Weyl Semimetals via Intense Laser Irradiation
本文提出利用强单色圆偏振激光脉冲在中心对称及非中心对称外尔半金属中产生超快光电流，并通过调控激光螺旋性和椭圆率实现对光电流的调节，拓展了外尔半金属在光电子与量子技术中的应用前景。
2023-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nonlinear anomalous photocurrents in Weyl semimetals
研究了Weyl半金属（WSM）的二阶非线性光学响应，WSM是一种三维金属，其线性带接触在动量空间中充当Berry曲率的点状源，称为“Weyl-Berry单极子”.我们首先表明，WSM的异常二阶光电流可以优雅地参数化的Weyl-Berry偶极子和四极矩。然后，我们计算相应的电荷和节点电导率的WSM的时间反演不变性或反转对称性的破坏。特别是，我们预测了一个普遍的无耗散的二阶反常节点电导属于TaAs家族的WSM。
2018-05-26 cond-mat.mes-hall 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
Interface enhanced helicity dependent photocurrent in metal/semimetal bilayers
固体中光-自旋相互作用的标志之一是依赖于光螺旋度的光电流的出现。最近的研究表明，半金属薄膜的光生自旋电流和逆自旋霍尔效应导致了螺旋度相关的光电流（HDP）。我们研究了HDP在金属/半金属双层膜。与Bi单层膜相比，我们发现金属/Bi双层膜的HDP增强。对于双层膜，背照下的HDP的符号与前照下的相反。在所研究的双层膜中，Ag/Bi双层膜的背照光电流最大。利用扩散自旋输运模型，我们表明背照下的HDP符号反转是由自旋吸收和自旋电荷转换在界面上。当Bi层厚度较小时，这种界面效应有助于双层膜在正面照明下的HDP增强。这些结果表明，HDP可以用来评估具有强自旋轨道耦合的界面态。
2020-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear chiral photocurrent in parity-violating magnetic Weyl semimetals
Institute for Research in Fundamental Sciences, IPM（伊朗基础科学研究所）；University of New South Wales（新南威尔士大学）
该研究揭示了非对称磁性韦尔半金属中非线性手性光电流的产生机制，展示了磁化方向旋转对拓扑非线性光电流响应的影响。
2022-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Controllable photocurrent generation in Dirac systems with two frequency drives
本研究探究双频光辐照下狄拉克与外尔半金属的体光伏效应，发现双频驱动可在中心对称体系中引发该效应，且光电流特性可通过驱动场参数及狄拉克锥倾斜调控，为拓扑半金属光电流动态调控及光电器件应用提供新思路。
2025-01-14 cond-mat.mes-hall
Visualizing bulk and edge photocurrent flow in anisotropic Weyl semimetals
本研究利用氮-空位中心量子磁力测量结合 SPCM，直接成像 WTe2 与 TaIrTe4 中的光电流，揭示各向异性光热电效应这一被忽视的体相电流机制。
2022-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Robust edge photocurrent response on layered Type II Weyl semimetal WTe2
基于量子材料的奇异性质和新的工作原理的光传感和能量收集具有很大的潜力，可以突破传统光电探测器和太阳能电池的基本性能限制。Weyl半金属作为拓扑非平凡材料，由于其在Weyl节点附近的无带隙线性色散和在Weyl节点附近的Berry场增强的非线性光学效应，显示出新颖的光电性质，在光探测和能量收集方面具有潜在的应用前景。在这项工作中，我们证明了强大的光电流产生的电荷分离的光激发的电子-空穴对在边缘的Td-WTe 2，II型外尔半金属，由于沿某些晶体断裂方向的晶体对称性断裂，并可能增强强大的费米弧型表面状态。使用扫描光电流显微镜（SPCM）的测量，我们进一步证明了边缘电流响应是强大的在一个宽的激发光子能量。我们发现，这种强大的功能是高度通用的，并普遍出现在广泛的一类量子材料具有类似的晶体对称性。此外，这些边缘光电流和Weyl半金属的拓扑性质之间的可能的连接进行了探讨。在这项工作中所展示的鲁棒和通用的边缘电流响应提供了一种新型的电荷分离机制，用于在宽波长范围内的光传感和能量收集。
2019-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the nonlinear optical properties and d.c. photocurrent of the Weyl semimetal TaIrTe$_4$
本文通过第一性原理非线性响应理论研究第二类Weyl半金属TaIrTe4的直流光电流，发现jerk电流最可能解释其异常大的光电导，并提出时间分辨实验辨别机制的方法。
2023-05-29 cond-mat.mes-hall
Effect of interactions on the quantization of the chiral photocurrent for double-Weyl semimetals
圆形光电流效应（CPGE）是响应于所施加的交流电场而在光学活性材料中产生的光电流，并且其根据入射圆偏振光的手性而改变符号。它是一个非线性的直流电流，因为它是二阶在所施加的电场，并为一定范围的低频，采取了一个量化值成比例的拓扑电荷的系统，这是一个源的非零贝里通量。我们表明，对于一个非相互作用的双Weyl节点，CPGE是成比例的两个量子的Berry通量。在研究短程哈伯德相互作用的效果高达一阶修正，我们发现，这种量子化被破坏。这意味着不像带隙相中的量子霍尔效应或场论中的手征反常，拓扑半金属中CPGE的量子化不受保护。
2020-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Photocurrent-driven transient symmetry breaking in the Weyl semimetal TaAs
对称性在物质的常规和拓扑相中起着核心作用，使得光学驱动对称性改变的能力成为开发依赖于这种控制的未来技术的关键一步。拓扑材料，如新发现的拓扑半金属，对时间反转和晶体对称性的破坏或恢复特别敏感，这会影响体电子态和表面电子态。虽然以前的研究集中在通过耦合到晶格控制对称性，我们在这里展示了一个基于光电流产生的全电子机制。使用二次谐波产生光谱作为对称性变化的敏感探针，我们观察到飞秒光激发后的时间反转和空间对称性的超快破缺的原型I型Weyl半金属TaAs。我们的研究结果表明，光驱动的光电流可以定制，明确打破电子对称性在一个通用的方式，开辟了驱动超快的时间尺度上的电子保护状态之间的相变的可能性。
2021-11-09 cond-mat.mes-hall 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
Catastrophes, Optical Multistabilities, and Chiral Photocurrent Hysteresis in Driven Weyl Semimetals
California Institute of Technology（加州理工学院）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）
本文研究外尔半金属中等离子体屏蔽对光伏响应的影响，发现非线性屏蔽场可导致双稳态、滞回与灾变，并在破缺时间反演对称时产生手性光电流。
2026-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photon Momentum Enabled Symmetry Breaking and Nonlinear Photocurrents in the Centrosymmetric Dirac Semimetal PdTe
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）；Jaypee Institute of Information Technology（贾伊皮信息技术学院）
研究通过光子动量转移打破对称性，揭示PdTe中非线性光学响应的机制，证实光子提供方向轴以探测能带量子几何。
2026-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Interactions remove the quantization of the chiral photocurrent at Weyl points
手性光电流或圆形光电流效应（CPGE）是一种依赖于圆偏振方向的光电流。在一个无序的，非相互作用的手征外尔半金属，效果的幅度近似量化与材料无关的量子$e^3/h^2$的原因带拓扑。我们研究了由于库仑和哈伯德相互作用的连续模型的Weyl半金属，其中已知的其他带的修正缺席的一阶修正。我们发现，包含的相互作用一般打破了量化。的修正是类似的，但更大的幅度比以前研究的相互作用校正（非拓扑）的线性光学电导率的石墨烯，并具有潜在的可观察到的频率依赖性。我们的结论是，不像量子霍尔效应在带隙相或手征异常的场论，在Weyl半金属的CPGE的量子化是不受保护的，但有微扰的相互作用强度的修正。
2020-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Observation of Topological Photocurrents in the Chiral Weyl Semimetal RhSi
外尔半金属是电子带在动量空间中的孤立点交叉的晶体。与每个交叉点（或Weyl节点）相关联的是一个整数拓扑不变量，称为Berry电荷。新的Weyl材料的发现推动了对直接来自Berry电荷的新性质的研究。圆形光电流效应（CPGE），即圆形偏振光产生的电流，其方向取决于被吸收光子的螺旋度，是外尔拓扑中出现的宏观性质的一个引人注目的例子。最近，有人预测，与外尔节点附近的光学跃迁相关的电流产生率与其电荷成正比，并且与材料的特定参数无关。在保持镜像对称的外尔半金属中，这种普遍的光电流被相反电荷的能量等效节点的相反贡献强烈抑制。然而，当所有的镜像对称性都被打破时，如在手征外尔系统中，具有相反拓扑电荷的节点不再退化，打开了光子能量的窗口，拓扑CPGE可以出现。在这项工作中，我们测试这一理论通过测量的光子能量依赖性的CPGE在手性Weyl半金属RhSi。该光谱与拓扑CPGE完全一致，因为它揭示了在0.65 eV处关闭的低能窗口中的响应，与理论推导的能带结构定量一致。
2019-10-28 cond-mat.mes-hall
Dirac charge in antiferromagnetic topological semimetals
The University of Tokyo（东京大学）；University of Tokyo（东京大学）；RIKEN（理化学研究所）
本研究揭示了反铁磁狄拉克半金属中狄拉克点的隐藏性质，并通过光电流响应检测了狄拉克电荷。
2025-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Emergent Electromagnetic Induction and Adiabatic Charge Pumping in Weyl Semimetals
研究了外尔半金属中绝热量子相的光伏效应。我们特别关注的情况下，其中一个外部交流电场施加到半金属。在这个装置中，我们表明，光电流是由交流电场。通过考虑广义外尔哈密顿量的非线性项，它表明，光电流是由圆，而不是线性，偏振光。这种光生伏打电流可以理解为动量空间中的一种涌现的电磁感应;外尔节点是动量空间中的一个磁链，其电场是由圆周运动感应的。这一结果不同于传统的光伏效应，并可能用于实验识别手性晶体中的外尔半金属。
2016-07-22 cond-mat.mes-hall
Momentum-Space Electromagnetic Induction in Weyl Semimetals
从理论上研究了非绝热过程中Berry曲率对Weyl半金属输运性质的影响，从而导致非线性光学响应。在绝热过程中，包含布洛赫态时间导数的Berry曲率对绝热无熵泵浦等输运性质有贡献。虽然这种效应在通常的固体中非常弱，但在Weyl半金属中却增强了，其中Berry曲率由于其节点结构而有助于观察到的非线性光学响应。本文利用半经典玻尔兹曼理论，证明了由Berry曲率引起的直流光电流即使在短散射时间的极限下也能鲁棒地持续存在。我们还表明，光电流很好地解释了作为一个结果的电磁感应在动量空间。结果表明，电磁感应引起的非耗散的光电流，是强大的，即使当退相干发生在一个时间尺度短于光的周期。我们还讨论了交流的二次谐波响应。当电子分布被外部场从基态移位时的电流。
2017-02-05 cond-mat.mes-hall
Strong Photothermoelectric Response and Contact Reactivity of the Dirac Semimetal ZrTe5
三维拓扑绝缘体家族为发现新的电子物理学和开发新型光电探测器开辟了新的途径。ZrTe 5是一种具有独特拓扑电子和光学性质的Dirac半金属。在这里，我们提出了空间分辨的光电流测量的纳米片的ZrTe 5的设备，证明了光响应的光热电起源。由于高的电导率和良好的塞贝克系数，我们获得的噪声等效功率低至42 pW/Hz 1/2，在室温下的可见光照明在零偏压。我们还表明，这些设备遭受显着的环境反应，如形成富Te的表面区域驱动的Zr氧化，以及严重的反应与金属接触。这种反应性导致设备中的显着应力，导致不寻常的几何形状，这对于深入了解光电流机制是有用的。我们的研究结果表明，在设计或解释这些系统中的光电流测量时，必须同时考虑大的光热电响应和反应性。
2017-10-24 cond-mat.mes-hall
Coherent control of chirality in Weyl semimetals
OIST Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；Kings College London（伦敦国王学院）；Max-Born Institut（马克斯·玻恩研究所）；Indian Institute of Technology Bombay（孟买印度理工学院）
利用双色光场干涉打破外尔半金属中手性对称，实现选择性激发单个外尔节点并产生可控光电流，通过调节相对相位和场强可调控电流大小和符号。
2026-06-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Spatially dispersive circular photogalvanic effect in a Weyl semimetal
Weyl半金属是具有破缺反转和/或时间反转对称性的物质的无隙拓扑状态，其可以支持对外部施加的电、光和磁场的非常规响应。在这里，我们报告了一个新的光电流效应在类型II WSM，MoTe 2和Mo 0.9W 0.1Te 2，这被观察到支持循环光电流时，由圆偏振光照射在正常入射。这种效应只发生在反转破碎阶段，其中至关重要的是，我们发现，它是通过一个新的色散贡献的圆形光电效应（s-CPGE）与空间变化的光束轮廓。S-CPGE得到的响应函数揭示了这种光电流的微观机制，这是由允许在没有反转对称性的情况下，以及不对称的载流子激发和弛豫的条款控制。通过计算外尔半金属的极小模型的响应，我们得到了这种形式的光电流的频率依赖的标度行为。这些结果证明了通过图案化光场来控制光响应以在宽光谱范围内存储、操纵和传输信息的机会。
2018-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Versatile tunable optical injection of chiral polarized Weyl fermions in a magnetic Weyl semimetal Co3Sn2S2
本研究在磁性Weyl半金属Co3Sn2S2中观测到中红外光手性依赖的光电流，源于三阶非线性过程注入手性极化Weyl费米子，且可通过磁化方向和电场多功能调控，为可调圆偏振光探测和量子器件奠定基础。
2025-10-24 cond-mat.mes-hall
Photocurrent in Bismuth Junctions with Graphene
我们报道了一种利用半金属铋纳米线阵列与石墨烯耦合的室温光电探测器。石墨烯的结构平坦性和高电子迁移率为未来几代电子材料展示了巨大的潜力。石墨烯与铋纳米线阵列耦合，由于光捕获而具有强吸收。作为半金属的铋（Bi）补充了石墨烯的无间隙和移动性特性。Bi还具有与半导体相当的长屏蔽长度（4 nm）。拉曼光谱用于表征石墨烯和Bi之间的电荷转移。所分析的光谱包括可见光（350 nm）到近红外（980 nm）以及电信波段（1550 nm）。由于界面处的光生载流子对的产生和转移，由界面内建场产生的光电流是鲁棒的，而不牺牲检测光谱。我们观察到一个幂律频率依赖性的光响应超过三个数量级的激发频率与扩散时间的广泛分布一致。这些关键性质可以使得石墨烯与Bi的结能够应用于检测器和光捕获应用中。
2017-09-15 cond-mat.mes-hall
Topological photocurrent responses from chiral surface Fermi arcs
拓扑半金属的非线性光学响应对于理解量子材料的基本性质和设计下一代光传感器或太阳能电池都是至关重要的。然而，以前的工作集中在体状态的光学效应，忽略了拓扑表面响应。在这里，我们提出了一个新的（迄今为止未知的）表面只有拓扑光电流响应手性费米弧。以理想拓扑手征半金属RhSi为代表，定量计算了不同表面上费米弧的拓扑鲁棒光电流。通过严格的晶体对称性分析，我们证明了费米弧光电流可以垂直于体注入电流，而与材料表面的选择无关。然后，我们将这一发现推广到所有立方手性空间群和预测材料的候选人。我们的理论揭示了一个强大的概念，其中常见的晶体对称性可以用来诱导普遍的拓扑响应，以及使其有可能完全解开在许多导电材料家族的体和表面拓扑响应。
2019-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shift spin photocurrents in two-dimensional systems
本文从理论上研究二维系统中圆偏振光产生的位移自旋光电流，揭示 Rashba 型与 Dresselhaus 型自旋轨道耦合系统分别支持纵向和横向位移自旋光电流，并发现 Zeeman 耦合导致的 van Hove 奇点使电导率在特定光频处出现峰值。
2025-03-12 cond-mat.mes-hall
Mirror Anomaly in Dirac Semimetals
我们证明，除了手征异常，狄拉克半金属具有另一个量子异常，我们称之为镜像异常，并表现在一个奇异的狄拉克半金属施加磁场的响应。也就是说，异常霍尔电导率表现出阶梯函数奇点时，该领域是旋转的。我们发现，这种现象是非常类似的奇偶异常（2+1）维狄拉克费米子，但镜像对称，我们证明出现在任何狄拉克点附近的时间反演不变的动量，取代奇偶对称。
2018-01-05 cond-mat.mes-hall
Mirror anomaly and anomalous Hall effect in type-I Dirac semimetals
除了众所周知的手征反常外，狄拉克半金属还表现出镜像反常，与（$2+1$）维质量狄拉克费米子的宇称反常非常相似。这种异常的可观测响应表现为在存在磁场的情况下在镜像对称平面上的奇异阶跃状异常霍尔响应。虽然这一结果似乎是有效的II型狄拉克半金属（严格地说，在线性化理论），我们发现，I型狄拉克半金属不具有这样的异常霍尔响应，即使在线性化理论的水平。特别是，我们表明，异常霍尔响应不断接近零，因为一个接近镜像对称角在I型狄拉克半金属，而不是奇异霍尔响应在II型狄拉克半金属。此外，我们还证明了在一定条件下，即使存在时间反演对称性破缺，线性化的I型狄拉克半金属的反常霍尔响应也可能消失。
2018-10-08 cond-mat.mes-hall
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
Photogalvanic Effect in Weyl Semimetals from First Principles
利用第一性原理计算，我们研究了Weyl半金属材料TaAs中的光电流效应。在很宽的激光频率范围内，我们发现了由能带结构中的外尔点引起的巨大光电流。计算结果表明，对于线偏振光和圆偏振光激发，光电流主要由三带跃迁贡献，即从占据的外尔带通过远离外尔锥的中间带跃迁到空外尔带.因此，在第一性原理能带结构中考虑完整的Bloch带（Weyl带和平凡带）对所有三带跃迁求和是有意义的，而仅仅考虑Weyl锥内的两带直接跃迁是不够的。计算的光电导与最近的实验测量结果是一致的。我们的工作为外尔半金属的非线性光学现象提供了第一第一性原理计算，并对复杂材料中的光电流效应有了深入的理解。
2018-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Probing mirror anomaly and classes of Dirac semimetals with circular dichroism
利用圆二色性理论研究了三维狄拉克半金属的旋光性。我们发现，在存在一个磁场在任何一个镜像对称平面的材料的DSM表现出显着的二向色性行为。特别地，对于光场相对于镜像对称平面的不同取向，II型DSM中的CD可以通过在镜像对称角处显示明显不同的图案来检测镜像异常的存在。有趣的是，CD还可以区分只有一个狄拉克点在时间反演不变的动量的II型DSM与在晶体的旋转轴上有一对狄拉克点的I型DSM。
2021-03-12 cond-mat.mes-hall
Chiral Magnetic Photocurrent in Dirac and Weyl Materials
圆偏振光（CPL）可以在Dirac和Weyl半金属中诱导左右手征准粒子数目的不对称性。我们表明，如果材料的光响应是由手征准粒子为主，CPL在材料中诱导的总手征电荷可以通过手征异常的模型无关的方式进行评估。在存在垂直于入射CPL的外部磁场的情况下，这允许预测由手征磁效应引起的感应光电流的线密度。预测的效应应该存在于任何类型的狄拉克或外尔材料，对称和不对称的能带结构。在外部磁场$B \simeq 2\, \mathrm{T}$中，由强度为$\simeq 5 \times 10^6\, \mathrm{W/m^2}$且波长为$λ\simeq 10\, μ\mathrm{m}$的红外激光照射典型狄拉克半金属中产生的手征磁光电流的估计在尺寸为$\simeq 50\,μ\mathrm{m}$的激光光斑中产生电流$J \simeq 50\,\mathrm{nA}$。这种电流与磁场和波长成线性比例，为光子学、光电子学和太赫兹传感的应用开辟了可能性。
2019-02-04 cond-mat.mes-hall hep-th
Photocurrent induced by a bicircular light drive in centrosymmetric systems
研究证明双圆光可通过引入有效极性在中心对称系统中诱导光电流，基于微扰理论推导公式并应用于1D模型和3D Dirac/Weyl半金属，同时用Floquet技术探讨了强光非微扰效应。
2023-09-01 cond-mat.mes-hall
Large circular photogalvanic effect in the noncentrosymmetric magnetic Weyl semimetal CeAlSi
本研究利用第一性原理计算发现非中心对称磁性外尔半金属CeAlSi在近红外区具有巨大的圆光电流效应，并证实沿c轴施加5%单轴应变可使注入电流显著提升64%，为新型光电流应用提供了新机遇。
2025-05-03 cond-mat.mes-hall 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
Photogalvanic effect in Weyl semimetals
从理论上研究了杂质对弱倾斜外尔锥外尔半金属光电流效应的影响。我们的计算是基于一个两个节点的模型与反演对称性破缺偏移，我们采用动力学方程的方法，其中既可以考虑到光学跃迁，以及附近的费米能量的粒子-空穴激发。我们专注于参数区与一个单一的光活性节点，并控制在小杂质浓度的计算。节点间散射一般处理，因此我们的结果允许连续插值的情况下，短距离和长距离杂质。我们发现，圆形的PGE的时间演化可能是非单调的中间internode散射。此外，我们表明，倾斜矢量引入三个额外的线性无关的组件的稳态光电流。其中，在倾斜方向上的光电流起着特殊的作用，因为它需要弹性的节点间散射或非弹性的节点内散射被放松。因此，它可能占主导地位。倾斜还产生偏斜散射，其导致垂直于入射光和倾斜两者的电流分量。我们广泛讨论我们的研究结果和评论可能的实验影响。
2017-05-10 cond-mat.mes-hall
Nonlinear magnetotransport in Weyl semimetal
近年来量子非线性霍尔效应的发现使非线性输运领域重新活跃起来。在这里，我们预测磁场诱导的非线性霍尔效应在时间反演对称Weyl半金属。我们表明，带几何量的相互作用，如贝里曲率，和磁部分的洛伦兹力可以引起有限的非线性霍尔电导率是线性的磁场。这种非线性霍尔电导率可以通过非线性输运测量以及光电流和二次谐波产生等非线性光学现象来表现。
2022-01-20 cond-mat.mes-hall
Mirror protected Dirac fermions on a Weyl semimetal NbP surface
第一个Weyl半金属最近在NbP类化合物中发现。虽然这些新材料的拓扑结构已经确定，但表面性质尚未完全了解。通过扫描隧道谱，我们发现NbPs（001）表面存在一对受镜像对称保护的Dirac锥。通过我们的高分辨率光谱测量，我们解决了这些新的狄拉克费米子所产生的量子干涉图案，并揭示其电子结构，包括线性色散。我们的数据，与我们的理论计算相一致，揭示了进一步有趣的功能外尔半金属铌磷酸盐已经异国情调的表面。此外，我们讨论了狄拉克费米子之间的相似性和区别，在这里和拓扑晶体绝缘体的对称性保护和拓扑。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall
Photocurrent generation in solids via linearly polarized laser
提出用一对线偏振激光脉冲在普通和拓扑材料中产生光电流的通用方法，研究了基频与二次谐波脉冲的相互作用，发现弱二次谐波即可产生显著光电流，且结果可推广至石墨烯等二维材料。
2024-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Chirality manipulation of ultrafast phase switchings in a correlated CDW-Weyl semimetal
本文在(TaSe$_4$)$_2$I中利用超快太赫兹纵向圆形光生电流，证明光控注量可驱动极化子态、CDW轴子相到隐藏Weyl相的非热超快手性相变。
2023-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct optical detection of Weyl fermion chirality in a topological semimetal
外尔半金属（Weyl semimetal，WSM）是一种新的拓扑相，其中外尔费米子（Weyl fermions，WFs）作为赝磁单极子出现在动量空间中。WFs的手征性，由π电荷的符号给出，是外尔物理的核心，因为它直接作为拓扑数的符号，并产生了诸如费米弧和手征异常的奇异性质。尽管是WSM的定义属性，WFs的手性从未被实验测量过。在这里，我们通过测量响应于圆偏振中红外线的光电流来直接检测WFs的手性。由此产生的光电流由WF的手性和光子的手性两者决定。我们的研究结果为实现广泛的理论建议铺平了道路，通过光学和电学手段来研究和控制WFs及其相关的量子异常。更广泛地说，这两个手性类似于2D材料中的两个谷，导致3D晶体中的新自由度，具有潜在的存储和携带信息的新途径。
2017-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Berry Curvature-Enhanced Anomalous Photo-Nernst Effect in Magnetic Weyl Semimetal
本文在磁性外尔半金属 Co3Sn2S2 中观测到零磁场下由光激发驱动的反常光能斯特效应，并发现中红外区域贝里曲率拓扑贡献导致的反常能斯特系数增强。
2025-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transverse spin photocurrents in ultrathin topological insulator films
本文从理论上研究了超薄拓扑绝缘体薄膜中线偏振和圆偏振辐射产生的电荷与自旋光电流，发现当薄膜上下表面对称性被破坏时会产生螺旋横向自旋电流，该电流在面内镜像下不变但在π/2旋转下具有s波和d波分量，可用于自旋电流光晶体管和放大器。
2025-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Classification of reflection symmetry protected topological semimetals and nodal superconductors
虽然绝缘体、半金属和超导体在非空间对称性方面的拓扑分类是很好理解的，但对晶体对称性（如镜面反射和旋转）保护的拓扑状态知之甚少。在这项工作中，我们系统地分类拓扑半金属和节点超导体的保护，不仅由非空间（即，全球）对称，而且还通过晶体反射对称。我们发现这种分类主要取决于（i）半金属（超导体）的费米面（节点线或节点）的余维，（ii）镜像对称与非空间对称是交换还是反交换，以及（iii）费米面（节点线或节点）在镜像反射和非空间对称下如何变换。该分类是通过检查所有可能的可添加到布洛赫或Bogoliubov-德Gennes哈密顿量在一个给定的对称类，并明确推导出拓扑不变量允许的质量项。我们讨论了反射对称保护的拓扑半金属和节点超导体的几个例子，包括具有镜像$\mathbb{Z}_2$数的拓扑晶体半金属和具有镜像绕组数的拓扑晶体节点超导体。
2014-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Pure Spin Photocurrent in Non-centrosymmetric Crystals: Bulk Spin Photovoltaic Effect
自旋电流发生器是自旋电子学信息处理的关键部件。在这项工作中，我们从理论上和计算上研究了体自旋光伏（BSPV）效应在光照下产生直流自旋电流。BPSV的唯一要求是反转对称破缺，因此它适用于广泛的材料，并且可以很容易地与现有的半导体技术集成。BSPV效应是体光伏（BPV）效应的表亲，由此在光下产生DC充电电流。由于自旋电流和电荷电流的选择规则不同，如果系统具有镜像对称性或反镜像对称性，则可以实现纯自旋电流。对BPSV的机理和电子弛豫时间$τ$的作用也作了阐述。我们将我们的理论应用到几个不同的材料系统，包括过渡金属二硫属化物，反铁磁$\rm MnBi_2Te_4$，和拓扑晶体绝缘体立方$\rm SnTe$的表面。
2021-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic ultrafast edge photocurrent dynamics in WTe$_2$ driven by broken crystal symmetry
Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT株式会社基础研究所）；Department of Electrical Engineering, University at Buffalo（布法罗大学电气工程系）
研究揭示WTe₂中由晶格对称性破坏驱动的超快边缘光电流动力学，展示超快光-电转换及皮秒级电流方向切换，为开发自供电超快光电设备提供新策略。
2026-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Topological Hopf and chain link semimetal states and their application to Co2MnGa (Theory and Materials Prediction)
拓扑半金属可以根据动量空间中能带交叉的连通性和维数进行分类。狄拉克、外尔或非常规费米子半金属的能带交叉是0D点，而非对称线半金属的能带交叉是1D闭合环。在这里，我们建议，存在的垂直晶体镜像平面可以保护3D带交叉特征的非平凡的链接，如一个霍普夫链接或耦合链，从而产生各种新型的拓扑半金属。我们表明，非平凡的缠绕数保护拓扑表面状态不同于那些在以前已知的拓扑半金属与消失的自旋轨道相互作用。我们还表明，这些非平凡的链接可以通过调整与垂直的镜像平面的镜像本征值。利用第一性原理能带结构计算，我们预测了铁磁全Heusler化合物Co2MnGa作为候选物。这两个霍普夫链接和链状散装带交叉和非常规的拓扑表面状态。
2017-11-30 cond-mat.mes-hall
Classification of stable Dirac and Weyl semimetals with reflection and rotational symmetry
三维狄拉克半金属是一种新的量子物质态，在费米能级附近具有无带隙的四重简并。发现后不久，具有反转和旋转对称性的稳定三维狄拉克半金属的分类就被研究了。然而，32个点群中只有10个既有反转又有旋转对称性，我们需要一个更完整的3D稳定狄拉克半金属分类。在这里，我们分类稳定的3D狄拉克半金属反射对称和旋转对称的存在下的时间反演对称，属于十七个不同的点群。这些系统包括除$\mathrm{C_{3i}}$以外的保持反演对称性的系统。它们具有两类反射对称性，即镜面平行于旋转轴，镜面垂直于旋转轴。在这两种情况下，两种类型的狄拉克半金属是由四个不同的反射对称性。第一种狄拉克半金属是通过偶然带交叉（ABC）出现的。第二种狄拉克半金属在时间反演不变动量（TBC）处有一个狄拉克点。我们证明了在镜面平行和镜面垂直的情况下，$C_{2,3}$对称性只能通过TBC来保护稳定的Dirac点，而$C_{4,6}$对称性可以通过ABC或TBC来保护稳定的Dirac点.以$\mathrm{C_{4v}}$对称性为例，进一步讨论了外尔线节点和狄拉克半金属可以同时存在于布里渊区。最后，我们对狄拉克线节点和外尔线节点进行了分类，以说明它们可以存在于哪种类型的镜像平面中。
2015-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant inverse Faraday effect in Dirac semimetals
研究了Bi基Dirac半金属薄膜中螺旋度相关的光电流。HDP在饱和前随膜厚的增加而增加，当多数载流子类型由电子变为空穴时改变其符号，当费米能级位于电荷中性点附近时出现一个尖峰。这些结果表明，照射的圆偏振光狄拉克半金属诱导一个有效的磁场，沿光自旋角动量对齐的载流子自旋，并产生沿膜法线的自旋电流。有效的磁场估计是数量级大于所造成的反法拉第效应（IFE）在典型的过渡金属。我们认为小的有效质量和大的$g$ -因子，狄拉克半金属与强自旋轨道耦合的特性，是负责巨大的IFE，打开路径，发展系统与强光自旋耦合。
2020-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced topological phase transition from a crossing-line nodal semimetal to a multiple-Weyl semimetal
我们提出了一个简单的方案来构建一个模型，其费米面是由交叉线节点。哈密顿量由一个正常的跳跃项和一个附加项组成，该附加项在镜面反射下是奇的。线节点沿着镜像不变平面出现，其中每个线节点携带量化的Berry磁通量。我们明确地构建了一个模型与$N$折叠旋转对称，其中的$2N$线节点合并在北极和南极。光辐照诱导拓扑相变。当我们沿着$k_z$轴照射时，在这些极点处出现了携带负电荷$\pm N$的点节点，而所有的线节点消失。所得到的系统描述各向异性的多外尔费米子。
2017-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Line-Node Dirac Semimetal and Topological Insulating Phase in Noncentrosymmetric Pnictides CaAgX (X = P, As)
两个非中心对称的三元磷属元素，CaAgP和CaAgAs，被报道为拓扑线节点半金属保护的镜面反射对称性。在动量空间中，带隙在一个圆上消失，表面态出现在圆内。将这项研究扩展到自旋轨道耦合系统表明，与CaAgP相比，在CaAgAs中通过大的自旋轨道相互作用诱导了大量的带隙。所得到的状态是一个拓扑绝缘体，其中Z2拓扑不变量由1; 000给出。为了阐明不具有空间反演对称性的时间反演不变系统的Z2拓扑不变量，我们引入了一种计算镜像反射不变系统的线节点和拓扑绝缘体的不变量的方法.
2015-11-19 cond-mat.mes-hall
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
