Prediction of Ideal Topological Semimetals with Triply Degenerate Points in NaCu$_3$Te$_2$ Family
晶体能带结构中的三重简并点（TDP）可以产生新的TDP费米子，而无需高能对应物。虽然寻找理想的TDP半金属，即在费米能级（$E_F$）附近没有其他准粒子共存的干净TDP费米子，对于探索这种新费米子的本征性质是至关重要的，但这仍然是一个很大的挑战，至今尚未实现。在这里，我们公开了一种有效的方法来寻找理想的TDP半金属之间的反键$s$和键$p$轨道沿一条线在动量空间与$C_{3v}$对称性的选择性带交叉。应用这种方法，我们已经成功地确定了NaCu $_3$ Te $_2$家族的化合物是理想的TDP半金属，其中两个和只有两对TDP位于周围的$E_F$。此外，我们揭示了一个有趣的机制来调制一对TDP之间的能量分裂，并说明了TDP费米弧在这些理想的TDP半金属的内在特征。
2017-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Topological semimetals with nodal-rings and nexus fermions
在第一性原理研究的基础上，我们报道了一类新的拓扑半金属（TiS，TiSe，TiTe，HfS，HfSe，HfTe和ZrS），它们同时存在一个拓扑环和三重退化点.在体布里渊区的双重简并一维节环结构表现出特征的鼓面表面态。除此之外，发生沿$k_z$方向的特殊带交叉，其由具有三重带简并的点交叉组成。这些三重简并点产生了“连结”费米子，它们是没有类似标准模型的基本粒子的准粒子。本文通过模拟角分辨光电子能谱，得到了奇异的拓扑表面态和特征费米弧，并解释了三重态的演化和分离随自旋轨道耦合大小的变化。这种介于外尔点和狄拉克点之间的中间线性色散简并可能为量子输运应用提供有前景的候选者。
2017-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Inversion symmetry breaking induced triply degenerate points in orderly arranged PtSeTe family materials
精确地具有$C_{3v}$对称性的$k$路径允许在能带结构中找到三重简并点（TDP）。PtSe $_2$族材料中II型狄拉克点的路径也具有$C_{3v}$空间对称性。然而，由于Kramers简并（系统具有反演对称性和时间反演对称性），它们中的交叉点是Dirac交叉点。本文基于对称性分析、第一性原理计算和$k\cdot p$方法，预言了PtSe $_2$族材料在反转对称性破缺时会发生拓扑跃迁，\emph{i.e.} PtSe $_2$族材料中的狄拉克费米子分裂为PtSeTe族材料（PtSSe，PtSeTe和PdSeTe）中的TDP，且S/Se（Se/Te）有序排列.与高能物理中的情形不同，反演对称性破缺$I$导致狄拉克费米子分裂为外尔费米子。我们还提出了在实验中实现PtSeTe族材料有序排列的可能方法。我们的研究提供了狄拉克点转化为TDP的一个实例，有助于研究狄拉克费米子和TDP费米子之间的拓扑跃迁。
2018-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Magnetotransport properties of the triply degenerate node topological semimetal tungsten carbide
本文报道了碳化钨单晶的磁电阻（MR）、霍尔效应和de Haas-van Alphen（dHvA）效应的研究。当磁场在垂直于电流方向的平面内旋转时，WC在低温下表现出场致金属-绝缘体相变和大的非饱和二次磁电阻。由于磁场与电流平行，只有当电流沿一定方向流动时，才能观察到明显的负纵向MR。霍尔效应表明WC是一种理想的补偿半金属，这可能与大的非饱和二次MR有关。dHvA振荡分析表明WC是一个多带系统，具有小的费米面截面积和轻的回旋有效质量。我们的结果表明，WC是一个理想的平台，研究最近提出的新的费米子与三重简并交叉点。
2017-05-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magneto-transport properties of proposed triply degenerate topological semimetal Pd$_{3}$Bi$_{2}$S$_{2}$
我们报告单晶Pd $_{3}$ Bi $_{2}$ S $_{2}$的输运性质，这已被预测为主机的非常规电子相的物质超越三维狄拉克和Weyl半金属。类似于几种拓扑系统，电阻率在低温下表现出场诱导的类金属-半导体交叉。在横向实验中观察到了大的、各向异性的、非饱和的磁电阻效应。在2 K和9 T时，MR值高达$\sim$ 1.1 $\times$ 10 $^{3}$ 1%。霍尔电阻率揭示了两种类型的电荷载流子的存在下，并已使用两带模型进行了分析。尽管密度大（$>$ 10 $^{21}$ cm $^{-3}$），但发现电荷载流子的迁移率相当高（对于空穴，$\sim$ 0.75 $\times$ 10 $^{4}$ cm $^{2}$ V $^{-1}$ s $^{-1}$，对于电子，$\sim$ 0.3 $\times$ 10 $^{4}$ cm $^{2}$ V $^{-1}$ s $^{-1}$）。所观察到的磁电性能表明，Pd $_{3}$ Bi $_{2}$ S $_{2}$可能是拓扑半金属家族的新成员，这可能在技术应用中具有重大影响。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of coexisting Dirac and triply degenerate magnons in a three-dimensional antiferromagnet
拓扑磁振子是涌现的量子自旋激发，其特征是磁振子带在称为节点的点处线性交叉，类似于拓扑电子系统中的费米子。三维拓扑磁振子的实验实现至今未见报道。在这里，通过测量自旋激发（磁振子）的三维反铁磁体铜$_{3}$ TeO $_{6}$与非弹性中子散射，我们提供了直接的光谱证据的共存的保护狄拉克和三重简并节点，后者涉及三分量磁振子超出狄拉克-外尔框架。我们的理论计算表明，所观察到的拓扑磁振子能带结构可以很好地描述的线性自旋波理论的基础上的最近邻交换相互作用$J_1$占主导地位的哈密顿量。因此，我们展示了Cu $_{3}$ TeO $_{6}$作为一个例子系统，狄拉克和三重简并的磁振子节激发共存，展示了一个奇异的拓扑状态的物质，并提供了一个新的地面探索量子材料的拓扑性质。
2018-07-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Intrinsic Spin Hall Conductivity Platform in Triply Degenerate Semimetal
一般认为导电平台只能存在于具有拓扑非平凡体占据态的绝缘体中。这种规律在二维量子（反常）霍尔效应、量子自旋霍尔效应和三维拓扑绝缘体中均有体现。本文提出了一种在费米能级附近具有三重简并点的三维金属材料中的自旋霍尔电导平台。利用四带\textbf{k} ${\cdot}$ \textbf{p}模型，证明了金属体系的$|\frac{3}{2},\pm\frac{3}{2}\rangle$态和$|\frac{1}{2},\pm\frac{1}{2}\rangle$态之间可以形成SHC平台。我们进一步的从头计算预测，一个接近理想的SHC平台，在实验合成的TaN。SHC平台的宽度达到0.56eV，希望能在高温下工作。TaN的电导率张量表明其自旋霍尔角达到-0.62，这比以前报道的许多材料都要大，使其成为产生稳定自旋电流的优秀候选材料。
2021-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Triply-degenerate point in three-dimensional spinless systems
我们研究了三重简并点（TP）的可能性，可以稳定在无自旋的晶体系统。通过对所有230个空间群的搜索，我们发现无自旋的TP既可以存在于高对称点，也可以存在于高对称路径，并且它们可以具有线性色散或二次色散.对于位于高对称点的TP，它们都共享一个公共的最小对称集，即点群$T$。仅由$T$基团保护的TP是手性的，并且具有$\pm2$的Chern数。通过引入额外的对称性，这个TP可以演化为手征赝自旋-1点，没有手征的线性TP，或二次接触TP。对于高对称性路径上的偶然TP，它们不是手性的，但在垂直于路径的平面上可以具有线性或二次色散，我们进一步构造了表征这些TP的有效$k\cdot p$模型和最小晶格模型。讨论了手征相变点的特征现象，包括广泛的表面费米弧和手征朗道带。
2021-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weyl nodal point-line Fermion in ferromagnetic Eu$_5$Bi$_3$
基于$ab$ $initio$计算和低能有效$k{\cdot}p$模型，提出了铁磁材料Eu $_5$ Bi $_3$中由0维Weyl点和1维Weyl节线组成的Weyl节点-线费米子.在自旋轨道耦合（SOC）的情况下，自旋上带主机一对三重简并点连同一个独特的鸟笼状节点结构。在具有（001）磁化强度的SOC中，每个三重态点分裂成双Weyl点和单Weyl点，并伴随着两个节环，在费米能级附近形成两组Weyl节点-线费米子。通过揭示奇异的Berry曲率场和在不同平面上具有奇异费米弧的钉扎手征表面态，研究了Weyl节点线费米子的新性质.此外，还预测了平行于[001]方向的大的反常霍尔电导率为-260（$\hbar$/$e$）（$Ω$ cm）$^{-1}$。我们的工作为探索具有不同带交叉维度的新型拓扑半金属态提供了新的视角，并为未来的实验实现提供了理想的材料候选者。
2019-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional transport properties in systems with triply degenerate quadratic band crossings
本文研究了两类三重简并二次能带交叉（TQBC）系统的输运特性，揭示了其独特的量子霍尔效应、朗道能级结构及势垒隧穿规律，拓展了拓扑电子态的研究范畴。
2023-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-enforced planar nodal chain phonons in non-symmorphic materials
拓扑半金属态是拓扑量子物质研究的前沿，它受对称性的约束，能产生新的激发态。两个节环连接在一点的节链首先在非对称电子系统中发现，然后推广到对称声子系统。在这项工作中，我们确定了一类新的平面节链的非对称声子系统，其中的连接环位于同一平面。构成节环的保护镜像对称，它们的交叉保证的时间反演和非对称的双重螺旋对称的组合。另外，本文的连接点是四重简并的，而以前的工作是二重简并的。我们搜索了所有230个空间群，发现8个空间群可以容纳所提出的平面节链声子。以纤锌矿GAN（空间群No.186）为例，通过第一性原理计算证实了平面节链的存在。平面节链导致两种不同类别的鼓面表面。第一类位于[10（-1 0）]表面布里渊区，第二类位于[0001]表面布里渊区。我们的发现揭示了非对称声子系统中的一类平面节链，扩展了拓扑节链的种类，丰富了拓扑表面态的族。
2022-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Nexus networks in carbon honeycombs
连接金属代表了一种新型的拓扑材料，其中节点线在连接点处合并。在这里，我们通过连接费米子和附加节点线之间的交织提出了连接系统中的新型网络。这些连接网络可以在最近合成的几种碳蜂窝材料中实现。在这些碳蜂窝中，我们证明了一个相变之间的一个连接网络和一个系统的三重退化点和额外的节点线。朗道能级谱显示了联结网络中不寻常的磁输运性质。我们的研究结果为实现具有超越标准Weyl/Dirac半金属的新型输运性质的新拓扑材料铺平了道路。
2018-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Triple nodal points characterized by their nodal-line structure in all magnetic space groups
我们分析了晶体能带中的三重简并结点[或简称三相点（TP）]。具体来说，我们关注无自旋能带结构，即，当自旋-轨道耦合可以忽略时，考虑在动量空间中沿着高对称线由三个带的交叉形成的TP，根据小余群的1D和2D不可约共表示（ICR）变换。其结果是一个完整的分类，这样的TP在所有的磁空间群，包括非对称的，根据几个特点的磁力线结构和附近的TP。我们表明，目前研究的TP的分类是用尽13个磁点群（MPGs），可以出现作为一个高对称线的小合作组，并支持1D和2D无自旋ICR。对于10个识别的MPG，TP特性是唯一确定的，没有进一步的信息;相比之下，对于3个MPG包含六重旋转对称，两种类型的TP是可能的，这取决于交叉ICR的选择。利用混凝土材料候选物的第一性原理计算示出了13个MPG中的每一个的分类结果。
2022-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Double Dirac Nodal Line Semimetal with Torus Surface State
我们提出了一类节线半金属，主机的八倍退化的双狄拉克节线（DDNL）与可忽略的自旋轨道耦合。我们发现230个空间群中只有5个拥有DDNL。DDNL可以看作是两个狄拉克节线的组合，并且具有平凡的Berry相位。这导致两种可能的但完全不同的表面状态，即，覆盖整个表面布里渊区的环面表面状态和根本没有表面状态。基于第一性原理计算，我们预测储氢材料LiBH是一种理想的DDNL半金属，其线位于费米能级，能量相对平坦，线性能量范围较大.有趣的是，DDNL的两种新颖的表面态都可以在LiBH中实现。此外，我们预测，与磁场平行的DDNL，由于Kramers类简并的DDNL的朗道能级是双简并的，并有一个双简并零模。
2021-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Transport and quantum oscillation of Topological Semimetals
三维拓扑半金属是一类新的拓扑物质。对这一族材料的研究一直处于凝聚态物理的前沿，取得了多项突破。一些拓扑半金属相，包括狄拉克半金属（DSM），外尔半金属（WSM），半导体线（NLSM），和三点半金属，已被理论预测和实验证明。狄拉克/外尔节点、节线或三重简并节点附近的低能激发可以看作是相对论费米子的涌现。实验研究表明，相对论性费米子可以导致各种各样的奇异输运性质，例如，极大的磁电阻、手征反常和本征反常霍尔效应。本文首先简要介绍了各种拓扑半金属相的能带结构特征，然后综述了各种拓扑半金属相的量子振荡和奇异输运性质的研究现状，最后展望了该领域的发展前景。
2019-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological phases in pyrochlore thallium niobate Tl$_2$Nb$_2$O$_{6+x}$
新型拓扑电子材料的发现为揭示新物理提供了机会，并在观测和控制各种有趣现象方面发挥着关键作用。到目前为止，许多材料已被理论上提出和实验证明托管不同种类的拓扑状态。不幸的是，几乎没有令人信服的实验证据证明拓扑氧化物的存在。原因是氧的氧化通常导致离子晶体，并且使得带反转不太可能。此外，在单一材料中实现不同的拓扑状态是相当困难的，但强烈需要探索拓扑相变。在这项工作中，使用第一性原理计算和对称性分析，我们提出，实验可调的连续固溶体的氧烧绿石$_{6+x}$（$ 0\leq x \leq 1.0$）导致各种拓扑状态。通过改变氧含量和/或调节晶体的对称性，可以在其中实现拓扑绝缘体、Dirac半金属和三重简并节点半金属。当$x = 1$时，它是一种二次带接触点在费米能级的半金属。它转变为狄拉克半金属或拓扑绝缘体取决于面内应变。当$x = 0.5$时，T1 $_2$ Nb $_2$ O $_{6.5}$中的反转对称性自发破缺，导致三重简并节点。当$x = 0$时，T1 PDMATHABMMNbPDMATHABMMOPDMATHABMT变成一个带隙很窄的普通绝缘体.由于$Tl^{1+}$和$Tl^{3+}$的价态变化，这些由氧的固溶体驱动的拓扑相变是唯一的和物理上合理的。这种拓扑氧化物在关联诱导拓扑态的研究和应用方面有着广阔的前景。
2021-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Nearly triple nodal point topological phase in half-metallic GdN
拓扑半金属的最新发展为实现凝聚态系统中的相对论色散开辟了一条道路。最近研究的一种拓扑特征是三个带退化的“三节点”。与外尔和狄拉克节点相反，三重节点受到旋转对称性的保护，具有附加的节线，因此不可能用手征性来表征。以前的研究三重节点考虑的是双线性系统，虽然人工塞曼分裂被用来探测拓扑性质。在这里，而是我们对待铁磁材料，半金属GdN，其中分裂的三重节点来自自旋轨道耦合。分裂的大小范围从15到150毫电子伏取决于磁化方向，使魏尔点相和“近三节点”相之间的过渡，表现出非常相似的表面光谱和传输特性相比，一个真正的三节点系统。丰富的拓扑表面状态，可通过磁化方向进行操纵，使半金属GdN成为未来研究和应用的有前途的平台。
2018-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Multiple topological nodal structure in LaSb2 with large linear magnetoresistance
在广泛研究的拓扑半金属中，非常规费米子是丰富奇异拓扑性质的来源。本文利用对称性分析和第一性原理计算，提出了LaSb_2中多种拓扑结点结构的共存，包括拓扑结点面、结点线，特别是八重简并结点，这些拓扑结点结构在单一材料中很少被观察到.利用高分辨率角分辨光电子能谱结合Shubnikov-de Haas量子振荡测量，我们证实了LaSb 2中节面和八重简并节点的存在，并提取了π Berry相，证明了其中的非平凡电子能带结构拓扑.有趣的多重拓扑节点结构可能在产生大的线性磁电阻中起着至关重要的作用。我们的工作更新的见解LaSb 2及其类似的奇异拓扑现象。
2022-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Eightfold Degenerate Dirac Nodal Line in Collinear Antiferromagnet Mn$_5$Si$_3$
该研究通过对称性分析和从头计算，发现共线反铁磁体Mn$_5$Si$_3$中具有八重简并狄拉克节线，并预测其产生大自旋霍尔电导率，为自旋电子学应用提供候选材料。
2025-02-28 cond-mat.mtrl-sci math.AT
Coexistence of Multifold and Multidimensional Topological Phonons in KMgBO$_{3}$
声子的拓扑解释为声子物理学中的新概念提供了一个新的平台。虽然关于拓扑电子激发的研究报道很多，但对于声子的研究却非常有限。在这里，我们提出了一种新的候选材料，KMgBO 3，它展示了几个多重和多维拓扑声子激发的共存，这是由空间和非空间对称性的保护。这包括零维双、三、二阶Weyl声子节点，一维节点线/环和二维双简并节点表面态。节线/环出现的自旋12声子节点，而二维的双简并节面产生的两个折叠螺旋旋转和时间反演对称性的组合。应变的应用打破了C3旋转对称性，这湮灭了自旋1的双Weyl节点，但保留了其他拓扑特征。有趣的是，应变有助于产生两个额外的单外尔节点，这反过来又保持了总的手性。合金化也破坏了某些对称性，破坏了本例中的大多数拓扑声子特征。因此，KMgBO 3是一个很有前途的候选人，拥有各种Weyl点，大费米弧，非常干净的声子谱和可调的拓扑声子激发，因此肯定值得为未来的拓扑声子学的理论/实验研究。
2021-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Perovskite-type YRh$_{3}$B with multiple types of nodal point and nodal line states
通过第一性原理计算和低能$k\cdot p$有效哈密顿量，提出了一种新型的钙钛矿型YRh $_{3}$ B（$Pm\bar{3}m$型结构）拓扑材料（TM），该材料在$Γ$点具有二次接触三相点（QCTP）和六对杂化型开节线（NL）.在表面光谱中观察到的清晰的表面态证实了拓扑态。当考虑自旋-轨道耦合时，$Γ$的QCTP转移到二次型Dirac节点（NP）。在1 $\%$四阶应变晶格常数下，YRh $_{3}$ B具有更丰富的拓扑态，包括一个二次型二重简并NP，六对杂化型开放NL，以及两个I型和杂化型封闭NL.此外，证明了YRh $_{3}$ B在其应变晶格常数下的NL包含所有类型的带交叉点（BCP）（即，I型、II型和临界型）。在一个化合物中如此丰富的NP和NL态类型使其潜在地适用于多功能电子器件以及研究拓扑态之间的纠缠的合适平台。
2021-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Isolation of spin-valley locked nodal-line fermions in $d$-wave $\mathrm{AV_2X_2O}$ altermagnets
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
该研究结合第一性原理计算与紧束缚模型，在AV₂X₂O反常磁体中分离出自旋-谷锁定节线费米子，确立其为探索拓扑自旋-谷锁定的通用平台。
2026-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Essentially degenerate hidden nodal lines in two-dimensional magnetic layer groups
本研究提出二维体系中受水平滑移镜面等对称性保护的隐藏本质节线（HENL），排查磁性层群给出其存在的群条件、晶格模型与候选材料，发现了新型拓扑半金属态。
2025-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonsymmorphic nodal-line metals in the two-dimensional rare earth monochalcogenides MX (M = Sc, Y; X = S, Se, Te)
我们预测了一个新的二维稀土单硫族化合物MX（M = Sc，Y; X = S，Se，Te）.基于第一性原理计算，我们证实了它们的稳定性，并系统地研究了它们的力学性能。我们发现，这些材料是金属和有趣的是，他们拥有节点线的低能量能带结构周围的整个布里渊区，保护非对称晶体对称性的情况下的自旋轨道耦合（SOC）。SOC在节线处打开小的能隙，除了两个高对称点，在那里获得四重简并的2D自旋轨道狄拉克点。我们发现，这些拓扑带功能是强大的单轴和双轴应变下，但可以解除剪切应变。我们还研究了这些材料的光学电导率，并表明应变下的能带结构的转变可以从光吸收光谱推断。我们的工作揭示了一个新的家庭的二维拓扑金属材料与有趣的机械和电子性能，这将有助于研究非对称使节点功能在二维。
2020-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional topological semimetal states in monolayers Cu$_2$Ge, Fe$_2$Ge, and Fe$_2$Sn
近年来在几种单层系统中实现的拓扑半金属态因其奇异的量子现象和技术应用而备受关注。基于包括自旋轨道耦合的第一性原理密度泛函理论计算，我们在这里探索了三个单层Cu $_2$ Ge，Fe $_2$ Ge和Fe $_2$ Sn中完全不同的二维（2D）拓扑半金属态，它们是蜂窝状Cu或Fe晶格和三角形Ge或Sn晶格的同构组合。我们发现（i）具有平面几何形状的铁磁（NM）Cu $_{2}$ Ge单层呈现出大量的Dirac节线，（ii）具有屈曲几何形状的铁磁（FM）Fe $_2$ Ge单层呈现出大量的Weyl点，（iii）具有平面几何形状和面外磁易轴的FM Fe $_2$ Sn单层呈现出无质量的Weyl节线.结果表明，镜像对称性不能保护NM Cu $_{2}$ Ge单层中的四重简并Dirac节线，但保留了FM Fe $_{2}$ Sn单层中的双简并Weyl节线.我们的研究结果表明，晶体对称性，磁易轴，和能带拓扑结构的相互作用是非常重要的定制各种二维拓扑状态的Cu $_2$ Ge，Fe $_2$ Ge，和Fe $_2$ Sn单层。
2019-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Design strong anomalous Hall effect via spin canting in antiferromagnetic nodal line materials
磁性和拓扑电子结构之间的相互作用为设计强反常霍尔效应（AHE）材料提供了很大的自由度。能带反转产生的节线是产生强AHE的典型能带结构。然而，在大多数共线反铁磁体中，由于$TO$的联合对称性（其中$T$和$O$分别是时间反演和空间群操作），布里渊区的Berry曲率积分被强制为零.即使具有反向能带结构，这种AFM也不能具有AHE。因此，到目前为止，由自旋简并带构成的AFM节线能带结构在AHE材料中还没有得到太多的关注。在这项工作中，我们说明，这种能带结构确实提供了一个有前途的起点，产生强的局部Berry曲率的扰动，因此，强内禀AHE。在具有反转能带结构的$A$ MnBi $_2$（$A$ =Ca和Yb）的特定AFM化合物中，我们发现了由弱自旋倾斜引起的强AHE，并且由于能带结构中的节线，异常霍尔电导率随着倾斜角的增加而保持增长。由于这种自旋倾斜可以通过实验掺杂来调节，因此它提供了另一种有效的策略来产生和操纵强AHE
2021-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Phononic Weyl Nodal Straight Lines in High-Temperature Superconductor MgB$_2$
基于第一性原理计算，我们预言了具有AlB $_2$型中心对称晶格的超导MgB $_2$在其体声子谱上具有所谓的声子拓扑Weyl节线（PTWNL）.这些PTWNL可以被视为在三维布里渊区（BZ）内沿着$-$ H-K-H方向上的直线紧密对齐的无数外尔点（WP）。它们的拓扑非平凡的性质，证实了在垂直于这些线的平面上的Berry曲率分布的计算。这些线是非常独特的，因为它们正好位于镜像对称保护的BZ的高对称边界处，同时，直线横穿整个BZ，不同于已知的分类，包括节点环，节点链或网络，和节点环。在（10 $\bar{1}$ 0）晶体表面，PTWNL诱导的鼓面状非平凡表面态出现在由具有相反手性的PTWNL的投影线限定的矩形区域内。此外，当镜像对称性破缺时，双简并PTWNL进一步提升，形成一对手征相反的WP。我们的研究结果为今后MgB $_2$上拓扑声子的实验研究铺平了道路，并在一系列同构的AlB $_2$型金属二硼化物中得到了类似的结果。
2018-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Nonsymmorphic-symmetry-protected hourglass Dirac loop, nodal line, and Dirac point in bulk and monolayer $X_3$SiTe$_6$ ($X=$ Ta, Nb)
非对称空间群对称性可以在拓扑金属和半金属中产生奇异的带交叉。在这里，基于对称性分析和第一性原理计算，我们揭示了丰富的带交叉功能在现有的层状化合物Ta $_3$ SiTe $_6$和Nb $_3$ SiTe $_6$，使非对称性。我们发现，在没有自旋轨道耦合（SOC），这些三维（3D）的块状材料具有偶然的狄拉克环和基本的四重节线。在SOC存在的情况下，出现了一个沙漏狄拉克环--一个四重退化节环，其上的每一点都是沙漏型色散的颈点。我们发现，这种有趣的带交叉类型的非对称空间群对称性的保护和支配，它会引起鼓面状的表面状态。此外，我们还研究了这些材料的单层形式。我们发现，这些二维（2D）单层主机节线在SOC的情况下，和节线转换为必要的自旋轨道狄拉克点时，SOC被包括在内。我们的工作提出了一个现实的材料平台，探索迷人的物理与非对称带交叉在3D和2D系统。
2018-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Drumhead surface states and their signatures in quasiparticle scattering interference
我们考虑了一个定义在三维层状六角晶格上的双轨道紧束缚模型，研究了拓扑节线及其表面态的性质。我们在中心对称系统中研究这些表面态，其中体节线是狄拉克型的（即，四重简并），以及在具有强Rashba和/或Dresselhaus自旋-轨道耦合的非中心对称系统中，其中体节线是Weyl型的（即，双重简并）。我们发现，在非中心对称系统中，由于自旋轨道耦合，节线及其对应的鼓面表面态是完全自旋极化的。我们表明，独特的签名的拓扑非平凡的鼓面表面状态可以测量通过准粒子散射干涉，我们计算狄拉克和Weyl节线半金属。在最后，我们分析了可能的晶体结构与对称性，支持平坦的表面状态，这是有效的环状。
2018-08-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-degenerate bulk bands and topological surface states associated with Dirac nodal lines in RuO2
Tohoku University（东北大学）；Osaka University（大阪大学）；Center for Spintronics Research Network (CSRN), Osaka University（大阪大学自旋电子学研究网络中心）；Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR), Tohoku University（东北大学材料高等研究院）；Center for Science and Innovation in Spintronics (CSIS), Tohoku University（东北大学自旋电子学科学与创新中心）；Toyota Riken–Kyoto University Research Center (TRiKUC)（丰田理研京都大学研究中心）；Indian Institute of Technology (IIT) Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Institute of Materials Structure Science, High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构物质结构科学研究所）；National Institutes for Quantum Science and Technology (QST)（量子科学技术研究开发机构）；Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials (IMRAM), Tohoku University（东北大学先进材料跨学科研究所）
RuO2中发现与狄拉克节点线相关的拓扑表面态，揭示其自旋电子特性与催化性能的潜在关联。
2026-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of fourfold Dirac nodal line semimetal and its unconventional surface responses in sonic crystals
本文首次在声子晶体中实验观测到四重简并狄拉克节线半金属，揭示其Berry相位为2π并导致环面表面态或完全无表面态等非常规表面响应，为声表面波灵活操控开辟新方向。
2023-07-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A topological Hund nodal line antiferromagnet
本研究结合角分辨光电子能谱与多种理论计算，在反铁磁体YMn₂Ge₂中发现由多重对称性保护的狄拉克节线，揭示其轨道依赖的洪德耦合重整化效应，提出反铁磁洪德节线的新概念。
2024-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Charge density wave induced nodal lines in LaTe$_3$
该研究通过ARPES、DFT和对称性分析，发现非中心对称材料LaTe$_3$中电荷密度波诱导出受时间反演和晶格对称性保护的Kramers节点线，其穿越费米能级，且自旋轨道耦合完全打开无自旋节点线的能隙。
2022-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Topological crystalline superconductivity and second-order topological superconductivity in nodal-loop materials
本文研究了具有环面费米面的掺杂环形材料中的本征全能隙奇宇称超导序。我们表明，镜像对称性，保护节点环在正常状态下，也保护超导状态作为一个拓扑晶体超导体。因此，保持镜像对称的表面拥有无间隙的马约拉纳锥。此外，对于Weyl环系统（在节环处两重退化），打破镜像对称的表面（平行于体节环的表面）对平板几何中的准二维系统贡献了一个Chern（缠绕）数，这导致了量子化的热霍尔效应和在穿透系统的涡线处束缚的单个Majorana零模.这个陈数可以被看作是一个高阶拓扑不变量，它支持镜像对称性被破坏时，在立方样品中的铰链模式。对于狄拉克环系统（在节环处四重简并），完全带隙的奇宇称态可以是时间反演破缺态或对称态，类似于$^3$ He的$A$ -和$B$ -相。在平板几何中，$A$ -相位具有陈数2，而$B$ -相位携带非平凡的$\mathbb{Z}_2$不变量.我们讨论了实验相关性，我们的研究结果，如钙银环材料。
2018-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Effective Hamiltonian of Topological Nodal Line Semimetal in Single-Component Molecular Conductor [Pd(dddt)$_2$] from First-Principles
利用第一性原理密度泛函理论计算了单组分分子导体[Pd（dddt）$_2$ ]的非共面节环，该节环由不同宇称的HOMO和LUMO组成.针对两个典型的Dirac点，提出了一个有效的2 $\times$ 2矩阵哈密顿量的模型，该模型是由与节线相关的两种速度表示的.模型的基取为每个Dirac点上的HOMO和LUMO，其中两个能带能量简并，非对角矩阵元为零。该模型根据第一性原理计算合理地描述了Dirac锥，为分析拓扑节线半金属的电子态提供了一种新的方法。
2018-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Novel Family of Topological Semimetals with Butterfly-like Nodal Lines
近年来，拓扑半金属的奇异性质引起了人们的极大关注，人们在寻找新的拓扑相和材料实现方面做出了巨大的努力。在这项工作中，我们提出了一个新的家庭的TSM港口前所未有的节线（NL）景观组成的一对同心相交的共面椭圆（CICE）在半填充。同时，半填充时的CICE保证了在半填充之后存在第二对CICE。这两个CICE的链接在四重退化点（FDPs）在区域边界。此外，我们确定了在时间反演不变的{ \it spinless}费米子系统或自旋轨道耦合（SOC）可忽略的spinfull系统中存在CICE的一般准则。因此，230个空间群（SG）中的9个是可行的，用于托管CICE，其位置中心在第一布里渊区（BZ）被识别。我们提供了一个最简单的模型与SG $Pbam$（第55号），它表现出CICE，和异国情调的交织鼓面表面状态，诱导双带反转。最后，我们提出了一系列的候选材料，主机蝴蝶状的CICE非线性，如，ZrX $_2$（X=P，As），GeTe $_5$ TI $_2$，CYB $_2$和Al $_2$ Y $_3$。
2020-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Double-bowl State in photonic Dirac nodal line semimetal
在过去的十年里，拓扑材料在电子系统和经典波中的绝缘体和半金属中的应用激增。拓扑半金属表现出拓扑保护带退化，如节点和节线。具有四重线简并的Dirac节线半金属（DNLS）引起了人们的特别关注。DNLS已经在电子系统中进行了研究，但没有光子DNLS。在这项工作中，我们提供了一个新的机制，这是唯一的光子系统，研究严格的光子DNLS。当截断时，光子DNLS表现出双碗态（DBS），它包括两组垂直偏振的表面态。与其他光子系统中的非简并表面态形成鲜明对比，这里的两组表面态在整个光谱范围内几乎是简并的。DBS和体狄拉克节环（DNR）沿相关方向的色散，实验解决。
2021-08-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Symmetry-enforced nodal lines in the band structures of vacancy-engineered graphene
我们阐述了具有周期性空位的单层石墨烯可以具有包含节线或节环的能带结构，从而打开了具有新功能的石墨烯基电子或自旋电子器件的可能性。其原理是通过去除碳原子使得晶格变得非对称，单位晶胞中的每两个子晶格将在滑移平面操作下相互映射。该映射产生用于滑移平面操作的简并本征值，这保证了能带必须在布里渊区的边界处成对地粘在一起。远离布里渊区边界的移动导致非线性增强的节线分裂，从而导致由分裂带的交叉引起的意外节线。此外，如果节线穿过费米能级，则费米能级处的态密度可以显著增强。即使在Rashba自旋轨道耦合的存在下，节线也会出现各种空位构型。最后，我们的理论还解释了在最近的实验中制造的人字形纳米多孔石墨烯的整个布里渊区周围的节环。
2022-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Discovery of Weyl nodal lines in a single-layer ferromagnet
二维材料在基础研究和器件应用方面都得到了广泛的关注和快速的发展。在二维材料中寻找奇异的物理性质，例如磁性和拓扑有序，可以实现新型量子器件，因此处于材料科学的最前沿。在这里，我们报告的发现，在二维铁磁材料，单层钆-银化合物，结合角度分辨光电子能谱测量和理论计算的基础上的双重简并外尔节线。这些外尔节线是对称保护的，因此对外部扰动是鲁棒的。磁性和拓扑秩序在二维材料中的共存可能会为设计和实现新型纳米自旋电子器件的持续努力提供信息。
2019-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Kramers nodal line in the charge density wave state of YTe$_3$ and the influence of twin domains
UGC-DAE Consortium for Scientific Research（UGC-DAE科学研究中心）；Theory and Simulations Laboratory, Raja Ramanna Centre for Advanced Technology（理论模拟实验室，拉贾·拉曼纳高级技术中心）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴哈国家研究所）；Northwestern University（西北大学）；Aarhus University（奥胡斯大学）；Vidyasagar Metropolitan College（维迪亚萨加尔都会学院）；Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
研究发现YTe₃是CDW诱导的Kramers节点线金属，通过实验和理论揭示其拓扑特性及能带结构。
2024-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Heesch Nodal Lines in Inadmissible Achiral Antiferromagnets
Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
本研究发现非手性不可接受反铁磁体中存在赫施节点线，其会产生大量无质量狄拉克锥，且这类材料的非线性反常霍尔效应最低非零阶为三阶，第一性原理计算在MnTe等材料中证实了该预测。
2026-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Dirac nodal line metal for topological antiferromagnetic spintronics
拓扑反铁磁自旋电子学是一个新兴的研究领域，它利用Néel矢量来控制拓扑电子态和相关的自旋相关输运性质。最近发现的Néel自旋轨道力矩已经被提出来电操纵反铁磁体中的狄拉克带交叉;然而，在实践中实现这些特性的可靠AFM材料缺失。在这里，我们预测，室温AFM金属MnPd $_{2}$允许电控制的狄拉克节线的Néel自旋轨道扭矩。基于第一性原理密度泛函理论的计算，我们证明了Néel矢量的重新取向导致了费米能级处的色散Dirac节线的带隙态和受保护的简并态之间的转换.计算出的自旋霍尔电导率强烈依赖于Néel矢量取向，并可用于实验检测使用建议的自旋轨道扭矩设备的预测效果。我们的研究结果表明，原子力显微镜狄拉克节线金属锰钯$_{2}$代表了一个有前途的材料的拓扑原子力显微镜自旋电子学。
2019-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Predicted versatile topological nodal magnons in Tb-based icosahedral quasicrystal 1/1 approximants
基于磁晶对称性分析，在Tb基二十面体准晶1/1近似相中发现两类拓扑 nodal 磁振子，源于复合能带表示，为拓扑磁振子材料提供新见解。
2025-08-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant Chern number of a Weyl nodal surface without upper limit
Weyl节点可分为零维Weyl点、一维Weyl节点线和二维Weyl节点面。迄今为止，在Weyl半金属中发现的WPs的最大Chern数为4，这被认为是固体中线性交叉点的最大值。另一方面，非零维线性相交Weyl结点物体的Chern数是否有一个上限仍然是一个悬而未决的问题。在这项工作中，结合角分辨光电子能谱与密度泛函理论计算，我们表明，手性晶体AlPt主机的立方体形状的带电Weyl节面，这是由两个单简并带的线性交叉形成的。与传统的Weyl节点不同，AlPt的立方体形状的节点表面是由非对称的手征对称性和时间反演对称性，而不是偶然的带交叉，它具有一个巨大的陈数|C| = 26。此外，我们的结果和分析证明，这类二维Weyl节点物体的Chern数没有上限。
2022-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Kramers Nodal Line Metals
最近，有人指出，所有具有自旋轨道耦合（SOC）的手征晶体都可以是Kramers Weyl半金属（KWS），其Weyl点钉扎在时间反演不变动量上。在这项工作中，我们表明，所有的非手性非中心对称材料与SOC可以是一类新的拓扑材料，我们的Kramers节线金属（KNLM）。在KNLM中，有双退化线，我们称之为Kramers节线（KNL），连接时间反演不变动量。KNL创建两种类型的费米表面，即，纺锤环面型和八通型。有趣的是，所有的电子八洞费米面描述的二维无质量狄拉克哈密顿。这些材料支持薄膜中的量子化光学电导。我们进一步表明，KNLM可以被视为KWS的父态。因此，我们得出结论，所有具有SOC的非中心对称金属都是拓扑的，因为它们可以是KWS或KNLM。
2021-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental discovery of nodal chains
三维（3D）拓扑节点，如Weyl和Dirac节点，吸引了广泛的兴趣，跨多个学科和不同的材料系统。与包含很少结构变化的节点不同，节线在动量空间中可以有许多拓扑配置，形成节环，节链和潜在的节链和节结。然而，由于缺乏理想的物质平台，节点线路的发展受到很大限制。例如，在凝聚态物质中，节线通常对自旋轨道耦合很脆弱，位于费米能级之外，与能量简并的平凡带共存，并且在线简并的能量中强烈分散。在这里，克服所有上述困难，我们在理论上预测和实验上观察节链的金属网格光子晶体具有频率隔离的线性带接触环链在整个布里渊区（BZ）。这些节链受到镜像对称性的保护，并且具有小于1%的频率变化。我们使用角分辨透射（ART）来探测投影的体色散，并进行傅立叶变换场扫描（FTFS）来绘制表面色散，这是两个鼓膜表面带之间的二次接触。我们的研究结果建立了一个理想的拓扑线退化与非平凡的连通性，以及随之而来的波动动力学比二维狄拉克和三维Weyl材料的进一步研究的线材料。
2017-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph physics.optics
Giant Anomalous Hall Effect in Kagome Nodal Surface Semimetal Fe$_3$Ge
本研究在Kagome磁体Fe$_3$Ge中观察到巨反常霍尔效应，其反常霍尔电导率达1500 $Ω^{-1}$cm$^{-1}$，为Kagome拓扑材料中最高，为自旋电子学和量子计算应用提供新平台。
2025-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dual topological nodal line and nonsymmorphic Dirac semimetal in three dimensions
以前已知的三维狄拉克半金属（DS）存在两种类型-拓扑DS和非对称DS。在这里，我们提出了一种新的三维DS，表现出的拓扑和非对称DS的功能。我们介绍了一个最小的紧束缚模型的空间群100，描述了一个层状晶体的二维平面中的$p4g$墙纸组。使用这个模型，我们证明了双滑翔镜允许一个非中心对称的三维DS主机的时间反演不变的动量和两倍退化的Weyl节线上的滑翔镜不变的平面上的动量空间中的两个时间反演的Dirac点。建议DS允许丰富的拓扑物理表现在拓扑表面状态和拓扑相图，我们详细讨论。我们还进行第一性原理计算预测，所提出的DS是实现在一组现有的材料BaLa $X$ B $Y_5$，其中$X$ = Cu或Au，和$Y$ = O，S，或Se。
2019-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Network of topological nodal planes, multifold degeneracies, and Weyl points in CoSi
我们报告的识别的cohy强制节面（NP）在CoSi提供丢失的拓扑电荷在整个网络的带交叉，包括另外多重简并和Weyl点，这样的费米子加倍定理是满意的。在我们的研究中，我们结合了CoSi中Shubnikov-de Haas（SdH）振荡的测量与电子结构和Berry曲率的材料特定计算，以及空间群（SG）198的能带拓扑的一般分析。两个几乎无色散的SdH频率分支的观察提供了明确的证据，四个费米面片在R点，反映了底层的波函数在与NP的交叉点的正交性。因此，无论自旋轨道耦合强度如何，SG 198总是在R和$Γ$处具有六重和四重简并交叉，这些交叉与分布在网络中的拓扑电荷密切相关。
2021-07-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Excitonic instability and unconventional pairing in the nodal-line materials ZrSiS and ZrSiSe
我们使用一个功能重整化群（fRG）的方法来研究潜在的相互作用引起的不稳定性的狄拉克线材料ZrSiS和ZrSiSe采用模型参数来自{ \it ab initio}计算的二维模型。我们的研究结果证实了最近在无规相近似下发现的ZrSiS的激子不稳定性确实是主要的不稳定性。在最简单的模型中，自旋和电荷激子态是简并的。除此之外，我们表明，fRG分析产生的能量尺度的发病的不稳定性与实验观察到的质量增强。此外，通过探索模型的参数空间，我们发现，减少带分裂增加了不稳定性的规模，并提供了机会，驱动系统到一个非常规的超导配对状态。结构相似的材料ZrSiSe的情况下的模型参数建议的$d$波超导状态作为一个非常小的临界尺度的领先的不稳定性。
2018-09-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fermiology with nodal structures in nonsymmorphic superconductor LaNiGa$_2$: A de Haas-van Alphen study
本研究通过dHvA光谱与第一性原理计算，揭示非对称超导体LaNiGa$_2$的费米学特征，验证其晶格对称性及费米能级处的四重简并节点结构，证实其为原型拓扑晶体超导体，凸显节点准粒子对非常规超导配对的潜在作用。
2024-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Quasi-nodal lines in rhombohedral magnetic materials
凝聚态物理中一个公认的结果表明，在包含滑移反射对称性的对称群中结晶的材料在能带上具有节线。这些节线是拓扑保护的，出现在倒易空间中反射的固定平面上。在存在反演对称时，能带是简并的，并且固定平面上的节线可以杂交或交叉。在前一种情况下，避免了交叉，从而在能隙小的倒易空间上产生线，而在后一种情况下，节线将持续存在，从而产生狄拉克或双节线。此外，如果材料在滑动反射对称性被破坏的铁磁相中结晶，则节线杂交，从而在能隙小的倒易空间中限定线。在这项工作中，我们集中我们的努力，由于磁化杂交的节线的研究，我们创造了一个术语的准节线的那些线在倒易空间的能隙是小的（小于什么可以检测到的实验）。我们研究了磁性空间群为167.107和161.71的磁性三氟化合物和三氧化物，并证明了这些材料上准节线的存在。此外，我们表明，每当准节线位于费米能级周围，然后有趣的电荷和自旋输运效应的诱导，可以用来检测实验这些线。特别感兴趣的是PdF3和LiCuF3的半金属铁磁相，其中异常霍尔电导的大信号是由于费米能级上的准节线的存在。
2021-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci math.AT
Theory of Large Intrinsic Spin Hall Effect in Iridate Semimetals
我们从理论上研究了在铱酸盐或更广泛的具有强自旋轨道耦合的5d过渡金属氧化物中产生大的内禀自旋霍尔效应的机制。我们证明了这种可能性，以正交钙钛矿铱酸盐的非对称晶格对称性，SrIrO $_3$，这是一个三维的半金属节线光谱的例子。结果表明，大的内禀自旋霍尔效应是通过节线周围的近简并电子谱产生的自旋Berry曲率而产生的。这种效应存在，即使当节点线轻轻地缺口了，由于持久的近简并电子结构，表明一个独特的鲁棒性。自旋霍尔电导率的大小被证明是最有名的例子，如掺杂的拓扑绝缘体和最大的任何过渡金属氧化物。为了获得更深入的了解，我们计算了体和薄膜系统的本征自旋霍尔电导率。我们发现，在薄膜的几何限制导致显着的修改的电子状态，导致更大的自旋霍尔电导率在某些情况下。我们比较了我们的研究结果与最近的实验报告中发现的大自旋霍尔效应在SrIrO $_3$薄膜。
2017-11-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
