Mirror Protected Multiple Nodal Line Semimetals and Material Realization
传统的k.p方法不能捕捉到三维布里渊区中许多对称性丰富的多节线结构的完整和本质的物理过程。本文提出了一种新的、系统的方法，在不考虑自旋轨道相互作用的情况下，构造了镜像对称保护的三维多节线半金属的有效晶格模型。对于给定的一对正交节环系统，我们得到了所有的有效格点模型和十一个不等价节线费米面及其相关的约束条件。通过第一性原理计算，我们首次提出了一个支持这类新型费米面的实际材料族-β相三元氮化物X_2GeN_2（X = Ca; Sr; Ba）。因此，我们的工作加深了对节线结构的理解，促进了拓扑节线半金属的实验进展。
2018-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional topological nodal line semimetal in layered $X_2Y$ ($X$ = Ca, Sr, and Ba; $Y$ = As, Sb, and Bi)
在拓扑半金属中，狄拉克点可以形成零维和一维流形，分别如狄拉克/外尔半金属和拓扑节线半金属所预测的那样。在这里，基于第一性原理计算，我们预测的拓扑节线半金属相的二维化合物$X_2Y$（$X$ =钙，锶，钡; $Y$ =砷，锑，铋）在没有自旋轨道耦合（SOC）与带反转在M点。镜像对称性以及静电相互作用，可以通过应变工程，负责非平凡的阶段。此外，我们还证明了奇异的边缘态也可以在没有和有SOC的情况下得到，尽管当包含SOC时，体态的节线处出现了一个微小的间隙。
2017-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic Evidence on Realization of a Genuine Topological Nodal Line Semimetal in LaSbTe
节线半金属由于其独特的拓扑电子结构和奇异的物理性质而受到人们的广泛关注。一个真正的节线半金属是合格的狄拉克节点的存在沿着一条线在动量空间中，保护免受自旋轨道耦合。此外，它要求狄拉克点位于费米能级附近，允许支配宏观物理性质。虽然在许多化合物中已经从理论上预测了节线半金属的材料实现，但只有少数化合物得到了实验验证，并且真正的节线半金属的实现特别罕见。在这里，我们报告实现一个真正的节线半金属在LaSbTe。通过能带结构计算和角分辨光电子能谱（ARPES）测量研究了LaSbTe的电子结构。在考虑自旋轨道耦合的情况下，我们的能带结构计算预测在布里渊区的边界面上会形成一个结线，该结线是坚固的，并且靠近费米能级。在我们的ARPES测量中直接观察到了沿动量空间X-R线的狄拉克节点，这些狄拉克节点的能量都接近费米能级。这些结果构成了明确的证据，LaSbTe是一个真正的节线半金属，提供了一个新的平台，探索新的现象和可能的应用与节线半金属。
2021-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of Higher-Order Nodal Surface Semimetals
本文首次提出并实验实现了高阶节点面半金属，通过层堆叠二维各向异性Su-Schrieffer-Heeger晶格构建三维模型，在声学超材料中观测到体节点结构和铰链弧态，为经典波控制开辟新途径。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Topological Signatures in Nodal Semimetals through Neutron Scattering
拓扑结点半金属由于其带接触结点的拓扑保护作用而具有多种迷人的电子性质。中子散射，尽管它的权力在探测基本激发，并没有被常规应用于拓扑半金属，主要是由于缺乏一个明确的中子响应和拓扑签名之间的联系。在这项工作中，我们从理论上研究的作用，中子散射可以发挥揭开拓扑节点功能：一个大的磁中子响应与光谱非解析性可以产生单独的节点带。导出了一般拓扑节块金属的动力学结构因子的新公式。对于Weyl半金属，我们证明了Weyl节点的位置、费米速度和手征反常的特征都可以留下标志性的中子谱响应。我们的工作提供了一个基于中子的途径探测散装拓扑材料。
2022-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Weyl nodal line semimetal in high Curie temperature d0 ferromagnet K2N monolayer
二维材料中的节线半金属是目前研究的热点。从基础物理和自旋电子学应用的角度来看，具有抗自旋轨道耦合（SOC）的节线的高居里温度铁磁（FM）是非常理想的。在这里，我们建议FM K2N单层是这样的Weyl节线半金属。结果表明，K2N单分子膜是动态稳定的，并具有FM基态，具有面外[001]磁化。在低能能带结构中出现了两条节线。在镜像对称性的保护下，两条节点线对SOC都是鲁棒的。我们构造了一个有效的哈密顿量，它可以很好地描述系统中的节线。值得注意的是，这里提出的节线半金属不同于以前研究的K2N单层是二维d0型铁磁体，其磁性来自部分填充的N-p轨道，这在自旋电子学应用中可以带来特殊的优势。此外，K_2N单分子层的居里温度估计为942K，明显高于以前的FM节线材料。我们还发现，特定的拉伸应变可以将节线从I型转变为II型，使其节线特性更加有趣。
2020-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Topological piezoelectric effect and parity anomaly in nodal line semimetals
晶格变形作为有效轴向矢量场作用于狄拉克材料的低能激发。这允许通过对轴向规范场的响应来直接检测狄拉克材料的量子异常。研究了Dirac节线半金属中晶格振动引起的宇称反常，建立了拓扑压电效应，即，周期性晶格变形产生横向于变形场的拓扑霍尔电流。由这种压电效应引起的电流是无耗散的，其大小完全由节环的长度决定，导致半量子化的输运系数。我们的理论建议可以在实验上实现在各种节线半金属，如CaAgP和Ca $_{_3}$ P ${_2}$。
2020-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of a Type-II Nodal-Line Semimetal in Mg$_3$Bi$_2$
节线半金属（NLS）是超越Weyl和Dirac半金属的一种新型拓扑半金属，它们在布里渊区具有带简并的闭合环或开放曲线。与I型和II型外尔半金属的分类平行，有两种类型的NLS。传统的NLS相，其中形成节线的两个带沿垂直于节线的任何方向的斜率具有相反的符号，已被提出并在许多化合物中实现，而外来的II型NLS是非常罕见的。我们的第一性原理计算表明，Mg $_3$ Bi $_2$是一种候选材料，其围绕$Γ$具有单个II型节环。带交叉接近费米能级，并且两个交叉带沿环的径向方向的斜率具有相同的符号，表明节线的II型性质。自旋-轨道耦合在节点处仅产生小的能隙（$\sim$ 35 meV），并且不否定产生II型节线的Mg $_3$ Bi $_2$的能带色散。基于这一预测，我们已经合成了Mg $_3$ Bi $_2$单晶，并证实了材料中存在II型节线。我们的角分辨光电子能谱（ARPES）测量结果与我们的第一原理结果一致，从而建立Mg $_3$ Bi $_2$作为一个理想的材料平台，用于研究第二类节线半金属的奇异性质。
2017-11-24 cond-mat.mtrl-sci
De Haas - van Alphen study of the Dirac nodal-line semimetal candidate TaPtTe$_5$
该研究通过磁转矩测量开展狄拉克节线半金属候选材料TaPtTe$_5$的量子振荡研究，实验结果与能带计算一致，补充了相关稀缺数据。
2025-07-29 cond-mat.mtrl-sci
$d$-Orbital Topological Insulator and Semimetal in Antifluorite Cu$_2$S Family: Contrasting Spin Helicities, Nodal Box, and Hybrid Surface States
我们揭示了一类三维$d$ -轨道拓扑材料的反氟石铜$_2$ S家庭。从低能$t_{2g}$态的独特性质出发，它们的相位完全由自旋轨道耦合（SOC）的符号决定：拓扑绝缘体代表负SOC，而拓扑半金属代表正SOC;两者都具有Dirac锥表面态，但具有相反的螺旋度。与破坏反演对称，半金属成为一个节点盒组成的蝴蝶形的节线是强大的SOC。进一步打破四面体对称的应变导致一个理想的外尔半金属与四对外尔点。有趣的是，费米弧与（010）表面上的表面狄拉克锥共存，这是$Z_2$不变量所要求的。
2017-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of Weyl semimetal and Weyl nodal loop semimetal phases in a collinear antiferromagnet
本研究理论预测过渡金属氧化物RuO2中存在共线反铁磁Weyl半金属与Weyl节线半金属共存态，二者可通过调控奈尔矢量相互转化，且易被实验探测，为相关拓扑态研究提供材料平台。
2022-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Observation of bulk nodal lines in topological semimetal ZrSiS
ZrSiS是研究最深入的拓扑结线半金属候选者，其被提出在其体电子结构中具有多个结线。然而，以往的角度分辨光电子能谱（ARPES）实验主要是探测表面态的真空紫外光。在这里，使用体敏感的软X射线ARPES，我们获得的体电子态的ZrSiS没有任何干扰的表面状态。我们的结果清楚地显示了两组三维体波节线，分别位于体布里渊区的高对称平面上和沿高对称线。高对称面上的节线通过载流子补偿钉扎在费米能级上，构成整个费米面。这意味着ZrSiS中的载流子完全由结线费米子贡献，这表明ZrSiS是研究与结线相关的物理性质的显着平台。
2017-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Fully spin-polarized nodal loop semimetals in alkaline-metal monochalcogenide monolayers
铁磁材料中的拓扑半金属由于在自旋电子学中的潜在应用而引起了人们的极大关注。利用第一性原理密度泛函理论和有效晶格模型，在碱金属单硫族化合物$MX$（$M$ = Li，Na，K，Rb，Cs; $X$ = S，Se，Te）单分子膜中提出了一类新的具有完全自旋极化节环的拓扑半金属.在$MX$单分子膜中，在费米能级处发现由两个自旋分量相同的交叉带形成的节环，从而建立了半金属铁磁性。由于$\mathcal{M}_{z}$镜面提供的对称性保护，即使考虑自旋-轨道耦合，这种节环半金属也能存活。通过将自旋从面外方向旋转到面内方向，也可以实现该系统中的量子反常霍尔态和类外尔半金属。因此，具有丰富拓扑相的$MX$单分子膜为实现先进的自旋电子学概念提供了一个极好的材料平台。
2019-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Increasing the number of topological nodal lines in semimetals via uniaxial pressure
压力的应用已经被证明可以在拓扑金属线半金属中诱导有趣的相变。在这项工作中，我们分析了单轴压力如何影响BaSn 2，狄拉克线半金属在没有自旋轨道耦合的拓扑特征。使用基于密度泛函理论和模型紧束缚哈密顿量的计算，我们发现压力高于4 GPa的第二节线的出现。我们检查这两个阶段的拓扑特征表明，一个非平凡的字符是存在于他们两个。因此，提供了拓扑到拓扑相变的证据，其中拓扑节线的数量增加。Ba的dxz和dyz轨道和Sn的pz轨道之间的轨道重叠增加和晶体对称性的保存被发现是负责这个过渡的到来。此外，我们铺平了道路，实验测试这种过渡，通过获得的拓扑关系的零能量模式时，在每个阶段中出现的磁场施加。
2021-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Almost ideal nodal-loop semimetal in monoclinic CuTeO$_3$ material
节环半金属是其中导带和价带在倒易空间中的一维环上交叉的材料。为了在物理性质中表现出磁环特征，希望磁环接近费米能级，能量相对平坦，形状简单，并且不与其他无关带共存。在这里，基于第一性原理计算，我们表明，单斜CuTeO $_3$是一个现实的环形半金属，满足所有这些要求。这种材料的特点是只有一个围绕费米能级的单节环，受到两种独立对称性的保护：$\mathcal{PT}$对称性和滑移镜对称性。环的大小可以通过应变有效地调节，并且环甚至可以在应变下被湮灭，从而使拓扑相变为平凡绝缘体相。包括自旋-轨道耦合打开一个微小的差距，在环，系统成为一个$\mathbb{Z}_2$拓扑半金属与非平凡的体积$\mathbb{Z}_2$不变，但没有全局带隙。相应的拓扑表面状态已被确定。我们还建立了一个低能有效模型来描述节环和自旋轨道耦合的影响。
2018-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Magnetotransport properties of the topological nodal-line semimetal CaCdSn
拓扑的半金属线支持保护带交叉，形成节线或节环之间的价带和导带，并表现出新颖的传输现象。在这里，我们解决的拓扑状态的半金属候选材料，CaCdSn，并报告其单晶生长的自通量方法的磁输运性质。我们的第一性原理计算表明，在没有自旋-轨道耦合（SOC）效应的情况下，CaCdSn的电子结构在$Γ$点周围具有单一的节环。在CaCdSn的节点交叉被发现位于费米能级以上，并产生一个费米面，由电子和空穴口袋。CaCdSn表现出高迁移率（$μ\approx 3.44\times 10^4$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$），并在低温下显示出具有电阻率平台的场诱导金属-半导体样交叉。我们观察到一个非常大的和准线性的非饱和横向以及纵向磁阻（MR）在低温（$\approx 7.44\times 10^3 \%$和$\approx 1.71\times 10^3\%$，分别在4 K）。我们还简要讨论了这种大的准线性磁电阻背后的可能原因及其与非平凡的能带结构的CaCdSn。
2020-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Half-Heusler alloy LiBaBi: A new topological semimetal with five-fold band degeneracy
基于第一性原理研究，我们发现了一种新的半Heusler相的拓扑半金属LiBaBi。这种反转对称破缺材料的显著特征是它仅由简单的$s$ -和$p$ -块元素组成。有趣的是，该材料在没有自旋轨道耦合（SOC）的情况下是普通的绝缘体，而当包括SOC时，成为表面拓扑半金属，显示鼓面态。这与其他的半金属线和半金属面形成鲜明对比，在这些半金属中，一旦包含SOC，扩展的节点结构就会被破坏。重要的是，线性能带交叉在费米能级附近具有三、四、五和六倍的简并性，使得这种化合物对于研究“非常规”费米子非常有吸引力。带交叉点在费米能级处形成围绕带中心的三维节点结构。我们确定负责的鼓面状态的外观的表面状态。该合金还显示出一个相变从拓扑半金属到一个平凡的绝缘体上施加的压力。除了揭示SOC对节点结构的有趣影响外，我们的研究结果还在拓扑半金属家族中引入了一种新的半Heusler合金，从而为实验探索创造了更多途径。
2017-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Pseudogap Formation in the Nodal-Line Semimetal NaAlGe
NaAlSi和NaAlGe是拓扑结线接近费米能级的同构等电子半金属。尽管具有几乎相同的电子结构，但NaAlSi在低于Tc = 6.8 K时表现出超导性，而NaAlGe则没有。我们通过测量其电阻率、霍尔效应、磁化率和热容来研究NaAlGe。据透露，NaAlGe是不是一个简单的半金属，而是有一个不寻常的基态与一个小的赝能隙约100 K接近费米能级。我们认为，在NaAlGe的赝能隙的形成是由于一个意想不到的费米表面不稳定性，如激子不稳定性，而不是电子-声子不稳定性，导致形成的超导能隙在NaAlSi。
2022-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Topological surface electronic states in candidate nodal-line semimetal CaAgAs
我们采用角分辨光电子能谱和密度泛函计算方法系统地研究了半金属CaAgAs的体电子结构和表面电子结构。我们观察到一个金属的，线性的，非$k_z$色散的表面带，与理论拓扑表面状态的高结合能部分相吻合，证明了系统的拓扑非平凡性。实验费米能级的整体下移指向一个刚性带样的$p$掺杂的样品，可能是由于在生长的晶体中的Ag空位。
2017-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Nodal line semimetal states in positive electrode material of lead-acid battery: Lead dioxide family and its derivatives
基于第一性原理计算和对称性分析，我们报道了三维节线（NL）半金属相可以在二氧化铅家族（\emph{$α$} -PbO $_2$和\emph{$β$} -PbO $_2$）及其衍生物中实现. \emph{$β$} -PbO $_2$的特点是在费米能级周围有两个正交的节环，受到镜面反射对称性的保护。通过对HSE 06能带结构的拟合，建立了有效的模型，并给出了相关参数。NLS主要来自轻元素O的$p$轨道，并且对这种微小的自旋-轨道耦合相当稳健。\emph{$α$} -PbO $_2$的NL相可以通过应变有效地定制，在半导体相和NL相之间进行拓扑相变。此外，对\emph{$β$} -PbO $_2$衍生物（即\emph{$β$} -PbS $_2$和\emph{$β$} -PbSe $_2$）的探索和它们拓扑半金属性的确认极大地丰富了NL半金属家族。这些发现为基于实际PbO $_2$族的拓扑NL半金属和自旋电子器件的设计提供了一条途径。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling three types of fermions in a nodal ring topological semimetal through magneto-optical transitions
本研究通过轴分辨磁光测量揭示了 nodal ring 拓扑半金属 SrAs₃中的三类费米子（狄拉克、半狄拉克、经典），明确其起源，证实 nodal ring 可承载多种费米子，为拓扑半金属研究提供重要平台。
2025-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Nearly massless Dirac fermions and strong Zeeman splitting in the nodal-line semimetal ZrSiS probed by de Haas--van Alphen quantum oscillations
拓扑半金属代表了一类新的量子材料承载狄拉克/外尔费米子。拓扑费米子的基本性质可以通过量子振荡来揭示。在这里，我们提出了第一个系统的de Haas-van Alphen（dHvA）振荡研究最近发现的拓扑狄拉克线半金属ZrSiS。从dHvA振荡的角度依赖性，我们已经揭示了各向异性狄拉克带在ZrSiS和发现令人惊讶的强塞曼分裂在低磁场。从塞曼分裂峰的分离估计的Landé g因子高达38。从dHvA振荡的分析，我们还发现了近零的有效质量和非常高的量子迁移率的狄拉克费米子在ZrSiS。这些结果揭示了新的狄拉克费米子物理的ZrSiS的性质。
2017-07-24 cond-mat.mtrl-sci
I4/mcm-Si$_{48}$: An Ideal Topological Nodal-Line Semimetal
拓扑半金属由于其奇异的物理性质和巨大的应用潜力而引起了人们的广泛关注。硅基TMS因其高丰度、无毒性以及与当前半导体工业的天然兼容性而尤为重要。利用可转移紧束缚和DFT HSE计算，从成千上万种硅同素异形体中筛选出一种理想的低能拓扑半金属（TNLSM）硅（I4/mcm-Si $_{48}$），它在费米能级处具有干净的带交叉.形成能、声子色散、从头算分子动力学和弹性常数的计算结果表明，I4/mcm-Si 48具有良好的稳定性，比几种合成的硅结构更稳定。通过对对称性的分析，发现I4/mcm-Si 48的拓扑谱线受到镜像对称性、反转、时间反演和SU（2）自旋旋转对称性的保护，并观察到近似平坦的鼓面状表面谱。此外，I4/mcm-Si 48还表现出奇异的光电性质，低能光子可以激发出具有高费米速度（3.4 $\sim$ 4.36 $\times$ 10 $^5$ m/s）的狄拉克费米子。我们的研究为基础研究和在高速光电器件中的潜在实际应用提供了一种很有前途的拓扑半导体线半金属。
2022-02-22 cond-mat.mtrl-sci
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
Realization of nodal ring semimetal in pressurized black phosphorus
通过磁输运测量和理论计算，证明加压黑磷是理想的节环半金属，其节环可调且孤立，并揭示大磁阻源于各向异性弛豫时间。
2024-04-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coexistence of Topological Dirac and Dirac Nodal line semimetal in SrCaP belonging to Nodal line semimetal family SrCaX(X= Bi, Sb, As, P)
本文通过从头计算发现 SrCaX（X=Bi、Sb、As、P）是受 Z2 贝里相位保护的狄拉克节线半金属，并在单一晶体中同时实现 II 型狄拉克点与拓扑节线半金属共存，为研究拓扑性质相互作用提供了理想平台。
2024-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Rules for Phase Shifts of Quantum Oscillations in Topological Nodal-line Semimetals
节线半金属是拓扑半金属，其中带接触形成节线或环。在一个包围着节线的环周围，电子可以积累一个非平凡的$π$ Berry相位，所以舒布尼科夫-德哈斯（SdH）振荡中的相移可能给出了半金属的输运特征。然而，不同的实验报道了矛盾的相移，特别是在WHM半金属（W=Zr/Hf，H=Si/Ge，M=S/Se/Te）中。对于一般的半金属材料模型，我们给出了在垂直于半金属材料表面的磁场作用下电阻率SdH振荡的系统计算。从电阻率的分析结果，我们提取的一般规则，以确定任何情况下的相移，并将其应用到ZrSiS和Cu $_3$ PdN系统。根据磁场方向、载流子类型和费米表面的截面，相移显示出丰富的结果，与正常电子和外尔费米子的结果截然不同。我们的结果有助于探索拓扑线半金属的输运特征，并可以推广到其他拓扑相的物质。
2018-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spinless hourglass nodal-line semimetals
节线半金属是拓扑半金属的一种，在带隙闭合的节线上具有简并性。在许多情况下，节线是偶然出现的，在这种情况下，仅仅从晶体的对称性和电子填充是不可能确定节线是否出现的。在本文中，对于无自旋系统，我们表明，在特定的空间群在$4N+2$填充（$8N+4$填充，包括自旋自由度），存在的节线是必需的，无论系统的细节。在这里，无自旋系统是指自旋轨道耦合可以忽略不计，并且由于SU（2）自旋简并，自旋自由度可以省略的晶体。在这种情况下，这些节线周围的能带结构的形状就像一个沙漏，我们称之为无自旋沙漏型半金属。我们构造了一个模型哈密顿量作为一个例子，我们表明，它总是在无自旋的沙漏形线半金属相，即使当模型参数的变化，而不改变系统的对称性。我们还建立了所有中心对称空间群的列表，在这些空间群下，无自旋系统总是有沙漏形的节线，并说明了节线的位置。我们认为Al $_3$ FeSi $_2$是由这种机制产生的一种半金属。
2017-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kerr effect in tilted nodal loop semimetals
研究了倾斜节环半金属的旋光性。我们计算了完整的电导率矩阵的能带结构包含一个节环与可能的倾斜在$x-y$平面，这使我们能够研究克尔旋转和椭圆率为薄膜和散装材料。我们发现在克尔信号的签名，提供有关的倾斜速度和方向，节环的半径和系统的内部化学势的直接信息。这些研究结果应作为指导，以了解光学测量的节环半金属，并作为一个额外的工具来表征它们。
2021-07-08 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
Nodal-link semimetals
在拓扑半金属中，价带和导带在零维节点或一维节点环处相遇，它们受到能带拓扑和对称性的保护。在这个快速通信中，我们介绍了“半金属连接”，它在布里渊区的主机连接节点环。本文提出了一种基于Hopf映射的构造连杆半金属模型的通用方法。研究了朗道能级结环连接的结果和Floquet性质。
2017-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magneto-transport properties of the "hydrogen atom" nodal-line semimetal candidates CaTX (T=Ag, Cd, X=As, Ge)
拓扑半金属的特征在于导带和价带之间的保护交叉。这些材料最近吸引了极大的兴趣，因为深连接到高能物理，新颖的拓扑表面状态，和不寻常的输运现象。虽然狄拉克和外尔半金属已经被广泛研究，但由于缺乏理想的材料平台，半金属的金属线仍然很大程度上未被探索。本文报道了两种半金属候选材料CaAgAs和CaCdGe的磁输运性质。首先，我们的单晶CaAgAs支持第一个“氢原子“的拓扑线半金属，其中只有拓扑拓扑线是目前在费米能级。其次，我们的CaCdGe样品提供了一个理想的平台，进行比较研究，因为它具有相同的拓扑节点线，但具有更复杂的费米学与不相关的费米口袋。其结果是，我们的CaCdGe样品的磁电阻大于100倍以上的CaAgAs。通过我们系统的磁输运和第一性原理能带结构计算，我们表明，我们的CaTX化合物可用于研究，隔离，并控制在实际材料中的新的拓扑结构的线物理。
2017-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mapping rules from nodal line semimetal to topological crystalline insulator in face centered cubic lattice
研究了在面心立方系统中，当引入自旋轨道耦合（SOC）时，在拓扑指数不能表示的结线半金属相中出现何种拓扑晶体绝缘体相.我们构造了一个包含两种不同节线相位的有效模型，并通过引入SOC计算了其中的镜像陈数，结果发现具有不同节线组态的两个节线相位映射到不同拓扑的晶体绝缘体相位.这一结果表明，关闭SOC和检查节点线配置可以区分两个拓扑晶体绝缘体相，这是以前的方法没有区分。
2020-11-23 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
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
Experimental Observation of Dirac Nodal Links in Centrosymmetric Semimetal TiB$_2$
拓扑线半金属态是各种拓扑量子相的肥沃土壤，当某种保护对称性破缺时，可以实现拓扑绝缘体、狄拉克半金属或外尔半金属，但只在极少数材料中进行了实验研究。与离散节点相比，具有丰富拓扑结构的节线可以导致更不寻常的输运现象。利用角分辨光电子能谱和第一性原理计算，在这里，我们提供了令人信服的证据，在中心对称的半金属TiB $_2$中的非线性费米子的自旋轨道耦合效应可以忽略不计。在费米能级以下的能带交叉处，可以清楚地观察到两组狄拉克结环，一组围绕水平镜面$σ_h$中的布里渊区（BZ）拐角，另一组围绕垂直镜面$σ_v$中的BZ中心，而不受其他能带的干扰。形成狄拉克节环的线性色散宽达2 eV。我们进一步观察到，两组节点环沿$Γ$ - $K$方向连接在一起，构成了一个中间链路配置。TiB $_2$具有简单的电子结构，Dirac节链主要构成费米面，这表明TiB是研究和应用与非线性费米子相关的新物理性质的重要平台。
2018-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impurity-induced resonant states in topological nodal-line semimetals
节线半金属的特征在于一种拓扑非平凡的体带交叉，产生几乎平坦的表面态。然而，表面状态的直接证据仍然缺乏。本文基于T-矩阵方法，从理论上研究了拓扑半导体中的杂质效应。结果表明，对于体杂质，在杂质位附近可以诱导出带隙内态，而可见共振杂质态只能在一定的杂质势强度下才能存在。对于表面杂质，在很宽的杂质势范围内存在鲁棒的共振杂质态。这种强大的共振态源于拓扑保护的弱色散表面态，这可以通过扫描隧道显微镜探测，提供了一个强大的签名的拓扑表面态的半金属线。
2019-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nodal-line semimetals and their variance
本综述分类介绍拓扑节线半金属的结构类型与保护对称性，阐述其电磁响应特性，并指出强关联效应可催生磁性与超导交织的新型量子相。
2025-10-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Optical conductivity of three and two dimensional topological nodal line semimetals
拓扑节线半金属在低载流子浓度下的费米面形状特殊，导致了它们不寻常的光学和输运性质。本文利用久保公式分析了三维和二维节线半金属的线性光学响应。三维节线半金属的光学电导率是各向异性的。沿轴向（\textit{i.e.}，垂直于硅环平面的方向），在低和高载流子掺杂下，Drude重量与化学势具有线性关系。对于径向方向（\textit{i.e.}，平行于环形平面的方向），在从低到高的载流子浓度的过渡中，这种依赖性从线性变为二次。带间对光学电导率的贡献也是各向异性的。特别地，在大频率下，它在轴向方向上饱和到恒定值，并且沿着径向方向随着频率线性增加。在二维节线半金属中，不能诱导带间光学跃迁，对光学电导率的唯一贡献来自带内激发。相应的德鲁德重量是独立的载流子密度在低载流子浓度和线性增加的化学势在高载流子掺杂。
2017-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Berry phase in the Dirac nodal-line semimetal ZrSiS: The effect of spin-orbit coupling
与Dirac/Weyl半金属中的点节点不同，拓扑双线半金属在k空间中具有线性色散的Dirac节点环.虽然与拓扑非平凡狄拉克费米子相关的量子输运已被广泛研究，但与扩展节线相关的独特功能仍有待证明。本文研究了半金属ZrSiS中电子输运沿c轴方向和磁场沿ab平面旋转时的量子振荡。的极值轨道确定通过磁场取向依赖的QO联锁的节线，导致一个非零的Berry相位。最重要的是，Berry相位显示出显着的依赖于磁场方向，我们认为这是由于有限的自旋轨道耦合间隙。我们的结果表明自旋轨道耦合和色散线在理解量子输运的NLSM的重要性。
2021-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Nodal surface semimetals: Theory and material realization
本文从理论上研究了具有晶体对称性保护的节面的三维拓扑半金属。与人们熟知的点半金属和线半金属不同，在这些材料中，导带和价带在布里渊区的封闭节面上交叉。我们提出了不同类别的节面，无论是在存在和不存在的自旋轨道耦合（SOC）。在没有SOC的情况下，一类节点表面可以通过时空反演对称性和亚晶格对称性来保护，并通过$\mathbb{Z}_2$指数来表征，而另一类节点表面则通过非对称的二重螺旋旋转对称性和时间反演对称性的组合来保证。我们表明，SOC的包含将破坏前一类节点表面，但如果反转对称性被破坏，则可以保留后者。我们进一步推广的结果，磁有序系统，并表明，保护节点表面也可以存在于磁性材料中没有和SOC，给定一定的磁群对称性要求得到满足。通过第一性原理计算，对几个具体的金属表面材料实例进行了预测。讨论了多节面材料的可能性。
2018-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic susceptibility of topological nodal semimetals
从理论上研究了拓扑Weyl、II型Weyl、Dirac和线结半金属的磁化率。发现了这种磁化率与化学势、温度、磁场的方向和大小的关系，结果表明磁性测量在研究这些半金属中是非常有用的。作为例子，我们计算了Cd $_3$ As $_2$、Na $_3$ Bi和Ca $_3$ P $_2$的磁化率。
2016-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Less is more: Vacancy-engineered nodal-line semimetals
从基本原理和应用的观点来看，由材料的对称性所强制的半金属相是有趣的。我们证明，这样一个阶段的物质可以通过一个简单的方法来设计：在常见的同构材料中引入某些配置的空位导致非对称的多晶型物，这些多晶型物具有不受自旋-轨道耦合等自旋-轨道耦合等自旋-轨道保持扰动的约束的非对称节点线。此外，频谱还获得了对扰动具有增强的鲁棒性的偶然节线。这些现象的对称性分析的基础上解释的一个最小的有效的二维模型，捕获相关的对称性的建议的结构，并验证了第一性原理计算的空缺工程borhide多晶型物，消失和强Rashba自旋轨道耦合。我们的研究结果提供了一个替代的路径，使用复杂的非对称化合物来设计强大的半金属;人们可以从一个简单的对称单原子材料中去除原子。
2021-08-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Antiferromagnetic Topological Nodal Line Semimetals
本文研究了具有磁有序和强自旋轨道相互作用的三维节线半金属。提出了两类不同的磁非线性同步模型。第一类是带反转NLSM，其中偶然线节点由带反转引起，并由滑移镜像平面和时间反转和反转对称性组合局部保护。这可以看作是二维反铁磁狄拉克半金属的平凡堆叠。第二类是基本非线性对称模型，其中节点特征由特定的磁对称群填充。我们进一步提供了两个具体的紧束缚模型的磁性NLSM属于这两个不同的类，分别。最后，我们简要讨论了可能的物质场所和实验的影响，这样的阶段。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Nernst Effect in Nonmagnetic Nodal Line Semimetal PbTaSe$_2$
PbTaSe $_2$是一种独特的拓扑材料，在较低温度/压力的“L”相和较高温度/压力的“H”相之间的结构转变处，节线的数量预计会发生变化。本文报道了由节线的Berry曲率引起的反常能斯特效应及其随结构转变的变化。在L相中，能斯特系数（$S_{yx}$）呈现阶梯状的磁场依赖关系，类似于狄拉克/外尔半金属的反常能斯特效应.通过施加静水压力，我们发现异常分量的振幅在向H相转变时显著减小，这可能对应于节线结构的部分湮灭。
2021-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dynamical conductivity in topological nodal-line semimetal ZrSiS
ZrSiS是一种理想的半金属半导体材料。本文采用基于第一性原理能带计算的多轨道理论模型，对ZrSiS的动态电导率进行了理论研究。我们发现，与理想狄拉克模型不同，干净极限下的动态电导率实际上不是频率无关的，而通过引入可能由无序引起的能量加宽来实现几乎平坦的依赖性。研究结果可应用于ZrSiSe、ZrSiTe、HfSiS等具有类似晶体结构的化合物。
2018-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Topological nodal-line semimetals in ferromagnetic rare-earth-metal monohalides
拓扑半金属将拓扑分类从绝缘体扩展到金属，极大地丰富了我们对凝聚态拓扑态的理解。这对于拓扑线半金属（TNLS）尤其如此。在本文中，我们确定层状材料作为托管TNLS的有前途的候选人。基于第一性原理计算和有效模型分析，我们提出层状铁磁稀土金属单卤化物LnX（Ln=La，Gd; X=Cl，Br）具有长期追求的拓扑相.具体而言，单层LaX和单层GdX是理想的二维（2D）Weyl半金属和大间隙2D量子反常霍尔绝缘体（QAHIs），带隙分别高达61 meV。此外，3D LaX和3D GdX分别是具有一对镜像对称保护的节线和3D弱QAHIs的TNLS。3D LaX中贯穿整个布里渊区（BZ）的节线对于强自旋轨道耦合（SOC）具有相当强的鲁棒性，并且位于费米能级附近，为探索非线性线费米子的奇异性质以及相关器件设计提供了一个新的平台。
2019-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Berry Phase of Dirac Nodal Line Semimetal in Single-Component Molecular Conductor
研究了单组分分子导体[Pd（dddt）$_2$ ]的Dirac节线半金属的Berry相位和曲率.在紧束缚模型的基础上，利用双带模型，证明了Berry曲率$\bm{B}(\bm{k})$存在于节线的一个环上，在节线上Berry相位由$\bm{B}(\bm{k})$的表面积分得到. Berry相位，也称为Zak相位，也是由Berry连接沿布里渊区边界的两个等效点之间的线的一维积分计算的。可能的实验进行了讨论的Berry相。
2018-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Quantum oscillations probe the Fermi surface topology of the nodal-line semimetal CaAgAs
节状半金属是一个独特的平台，探索不寻常的能带结构，可以通过积累量子振荡的非平凡相体现拓扑签名。在这里，我们报告的de Haasvan阿尔芬振荡的候选拓扑节线半金属CaAgAs的磁场高达45 T的扭矩测量的研究。我们的结果进行了比较计算的环形费米面起源于节环。我们发现证据的一个非平凡的Berry相移仅在一个振荡频率。我们将其解释为当磁场位于镜像（ab）平面上时，半经典电子朗道轨道与节环相连所产生的Berry相。此外，额外的Berry相位累积，而旋转的磁场的第二轨道在相同的方向，不链接的节环。由于缺乏反转对称性，这些影响预计在CaAgAs。我们的研究实验表明，CaAgAs是一个理想的平台，用于探索物理的节线半金属和我们的方法可以扩展到其他材料，其中平凡和非平凡的振荡存在。
2020-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
