Cyclo-Graphyne: A Highly Porous and Semimetallic 2D Carbon Allotrope with Dirac Cones
Federal University of Parana（巴拉那联邦大学）；Interdisciplinary Center for Science, Technology, and Innovation (CICTI), Federal University of Parana（巴拉那联邦大学跨学科科学与技术创新中心）
环状图炔是一种具有狄拉克锥的二维碳材料，具有高孔隙率和优异的电子与机械性能，适用于气体分离和柔性电子器件。
2025-09-22 cond-mat.mtrl-sci
PAI-graphene: a new topological semimetallic two-dimensional carbon allotrope with highly tunable anisotropic Dirac cones
利用进化算法预测晶体结构，提出了一种新的稳定的二维碳同素异形体，即PAI-石墨烯，它是由聚合的不对称引达省（PAI）以锯齿形排列组成的，其能量低于大多数已报道的石墨烯的二维同素异形体。最重要的是，晶体结构实现了一个非对称层组，该层组使能带结构具有非平凡的全局拓扑结构，其中两个狄拉克锥完美地位于费米能级。不存在电子/空穴袋使得PAI-石墨烯成为具有各向异性费米速度的原始结晶拓扑半金属，所述费米速度具有高值$7.0 \times 10^{5}$ m/s。我们发现，虽然半金属属性的同素异形体是强大的应变的应用程序，狄拉克锥和费米速度的位置可以修改显着应变。此外，通过组合沿x和y方向的应变，在$Γ$处发生两个能带反转，导致狄拉克节点的湮灭，证明了拓扑半金属到半导体的应变控制转换的可能性。最后，我们制定的散装边界对应的拓扑节点相的形式，一个广义的扎克相参数找到一个完美的协议与拓扑边缘状态计算不同的边缘终端。
2020-07-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Engineering Higher-Order Dirac and Weyl Semimetallic phase in 3D Topolectrical Circuits
本文提出一种三维拓扑电路网络，通过非互易电阻耦合实现高阶狄拉克半金属相及一阶、二阶外尔半金属相，并无需外磁场即可产生表面和铰链手性模式。
2024-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergent topological and half semimetallic Dirac Fermions at oxide interfaces
将拓扑量子相的最新进展与技术相关材料相结合是非常可取的。二氧化铬（CrO 2）是一种半金属材料，广泛用于高端数据存储应用。利用第一性原理计算，通过界面轨道设计，我们发现在CrO 2与TiO 2的界面处出现了一类新型的半金属Dirac电子相，其在动量空间（k空间）能带结构中具有四个自旋极化的Dirac点.当自旋和轨道的自由度被允许耦合，CrO 2/TiO 2超晶格成为一个陈绝缘体没有外部的字段或额外的掺杂。由于拓扑能隙相当于43开尔文，陈氏数为2，霍尔电导随之量子化为2e^2/h，这将使这些高度工业化的氧化物在拓扑高保真数据存储和节能电子和自旋电子器件中的应用成为可能。
2013-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast photothermoelectric effect in Dirac semimetallic Cd3As2 revealed by terahertz emission
拓扑半金属材料是一种性能优良的热电材料，热电性是其重要的潜在应用之一，因此拓扑半金属材料的热电效应引起了人们极大的兴趣。本文通过研究Dirac半金属Cd_3As_2的瞬态光电流产生的太赫兹辐射，揭示了Dirac半金属Cd_3As_2的瞬态光电热响应，即光塞贝克效应和光能斯特效应。我们的激发偏振和功率依赖性证实了所观察到的太赫兹辐射是由于光电效应，而不是其他非线性光学效应。此外，当施加弱磁场（~0.4 T）时，响应清楚地表明与光塞贝克效应相比，瞬态光热电电流产生的数量级增强。这种增强支持的光能斯特电流产生在Cd 3As 2的双极运输性质。这些结果突出了基于能斯特效应的拓扑狄拉克半金属可以实现热电性能的增强，并且我们的瞬态研究为适用于非平衡态问题的高场环境的热电器件铺平了道路。由于高效的光电转换，大的THz发射通过光整流和光致伸缩效应与传统的半导体相媲美。
2022-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Direct observation of the Dirac nodes lifting in semimetallic perovskite SrIrO3 thin films
Percent SrIrO 3一直被认为是一种奇异的半金属，由自旋轨道耦合和电子关联之间的相互作用引起。然而，它的低位电子结构仍然缺乏。采用氧化物分子束外延技术制备了高质量的钙钛矿结构SrIrO 3（100）薄膜，并利用原位角分辨光电子能谱对其低能电子结构进行了系统的研究。我们发现R周围的类空穴带和U（T）周围的类电子带同时与费米能级相交，为该化合物的半金属基态提供了直接证据.通过与密度泛函理论的比较，发现费米能级附近的态带宽非常小，并且在Jeff = 1/2和Jeff = 3/2态之间存在明显的混合.此外，我们的数据表明，预测的狄拉克简并保护的镜像对称性，这是理论上建议实现的非平凡的拓扑性质的关键，实际上是解除在钙钛矿SrIrO 3薄膜。我们的研究结果提出了强有力的限制，目前的理论模型为5D虹膜。
2016-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Luttinger semimetallic phase accompanied with surface states realized in silicon
通过系统的第一性原理计算和模型分析，研究了体心硅（BC 8-Si）的晶格常数a和内部原子坐标x的完整相图，表明BC 8-Si是一种拓扑Luttinger半金属（LSM），伴随着拓扑非平凡的表面态，并且通过对a和x的微小改变，可以将BC_8-Si的电子性质进一步调谐到正常绝缘体或拓扑狄拉克半金属。这些结果成功地解释了BC 8-Si相互矛盾的输运报告。更重要的是，LSM相中的拓扑表面态填补了拓扑物质与硅之间的空隙，这为拓扑量子器件与硅芯片的集成提供了机会。
2021-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Detailed study on the Fermi surfaces of the type-II Dirac semimetallic candidates PdTe2 and PtTe2
本文对狄拉克II型半金属候选体$_{2}$和$_{2}$的de Haas-van Alphen（dHvA）和Shubnikov-de Haas（SdH）效应的温度和角度依赖性进行了详细的量子振荡研究。在两种化合物的高质量单晶中，即显示出$10^3$和$10^4$ cm $^2$ /Vs之间的载流子迁移率，我们观察到大的非饱和磁阻（MR），其在温度$T = 1.3$ K下在PtTe $_2$中导致在磁场$μ_0 H = 62$ T下电阻率增加高达$5 \times 10^{4}$ %。根据我们的测量，这些高迁移率与它们在0.04至1裸电子质量范围内的光有效质量相关。对于PdTe $_{2}$的费米表面截面积的实验测定显示出良好的协议与那些从能带结构计算。令人惊讶的是，这不是PtTe $_{2}$的情况下，其计算和实验之间的协议是相对较差的，即使在计算中包括电子相关。因此，我们的研究提供了一个强有力的支持狄拉克II型节点的存在，PdTe $_2$，也可能为PtTe $_2$。能带结构计算表明PtTe $_2$的拓扑非平凡能带不穿过费米能级（$\varepsilon_F$）。相反，对于PdTe $_2$，狄拉克II型锥确实与$\varepsilon_F$相交，尽管我们的计算还表明费米面上的相关回旋轨道相对于狄拉克II型节点之一位于不同的$k_z$平面中。因此，它应该产生一个平凡的贝里相位…
2018-04-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
This took us a Weyl: synthesis of a semimetallic Weyl ferromagnet with point Fermi surface
本研究理论预测并实验合成了范德华(Cr,Bi)$_2$Te$_3$半金属Weyl铁磁体，具有点费米面，创纪录的反常霍尔角和非金属电导率，并展示了可调控的拓扑相图，为新型量子现象和器件奠定基础。
2024-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unusual strain relaxation and Dirac semimetallic behavior in epitaxial antiperovskite nitrides
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Northwest University（西北大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
研究发现单晶抗铅石硝化物Ni3InN具有异常应变松弛和狄拉克半金属特性，其过掺杂状态和独特能带结构使其成为探索费米液体和异常金属行为的新型平台。
2025-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Semimetallic "Electride Bands" Derived from Interlayer Electrons in Quasi-Two-Dimensional Electride Y$_2$C
二维纳米材料是一种新概念材料，其阴离子电子被限制在带正电荷的层间空间中。为了验证Y $_2$ C中二维电子态的形成，我们对可能的二维电子态Y $_2$ C进行了角分辨光电子能谱测量。我们清楚地观察到费米能级附近的半金属“Borde带”的存在，正如${ab}$ ${initio}$计算所预测的那样，最终证明Y $_2$ C是一个准二维Borde，Borde带来自层间阴离子电子。
2016-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Robust Weyl semimetallic phase in face-centered orthogonal C6 with helical carbon chains
碳同素异形体中拓扑相的研究为实现基于碳材料的拓扑器件提供了一条诱人的途径。在这里，使用第一性原理计算，我们提出了一种新的亚稳碳同素异形体，它具有奇异的螺旋碳链桥的四边形环。这种具有sp2-sp3键合网络的独特结构在非中心对称的面心正交（fco）晶格中结晶，在一个晶胞中具有六个原子，因此命名为fco-C6。通过声子谱、弹性常数和从头算分子动力学模拟证实了fco-C6的稳定性。更重要的是，fco-C6在时间反演保持的Weyl系统中具有最少的Weyl点，表现出非凡的电子性质。对称性论证揭示了外尔点保证位于高对称性路径上，因此在动量空间中很好地分离，表现出拓扑保护特征的鲁棒性。我们研究了fco-C6在半无限（010）面上的投影拓扑表面态。在费米面上只有非平凡的费米弧，这有利于它们在实验中的测量和在碳同素异形体中的进一步应用。
2020-03-24 cond-mat.mtrl-sci
A semimetallic square-octagon (fes) two-dimensional polymer with high mobility
$π$共轭二维聚合物在费米能级附近的电子性质由结构拓扑和化学组成决定。因此，紧束缚（TB）计算相应的基本网络可以用来探索参数空间，以找到配置与有趣的属性之前，设计的原子的二维聚合物网络。点传递\textbf{fes}格，又称正方形-八边形格，具有丰富的Dirac点和平坦带等拓扑特征.在这里，我们研究其电子和拓扑性质的TB框架内使用的化学系统的代表性参数。其次，我们证明了合理的实施从TB计算到2D聚合物的能带结构的功能是可行的，具有\textbf{fes}结构的2D聚合物的家庭。发现基本网络与二维聚合物之间存在一对一的能带结构对应关系，改变二维聚合物中连接三角烯单元的连接基的相对长度反映了TB模型中跳跃参数的调谐.这些微扰允许在布里渊区中的各个位置处打开相当大的局部带隙。从Berry曲率通量的分析，没有一个聚合物表现出大的拓扑非平凡的带隙。然而，我们发现一个特殊的配置的半金属特性与单独的电子和空穴口袋，它具有非常低的有效质量的电子（小到$m^*_\mathrm{e} = 0.05$）和空穴（小到$m^*_\mathrm{h} = 0.01$）。
2021-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Transport anomalies across the quantum limit in semimetallic Bi$_{0.96}$Sb$_{0.04}$
本文报道了半金属Bi $_{0.96}$ Sb $_{0.04}$中电子输运的研究。在零场下，系统是一种非常稀的费米液体，显示出具有增强的前因子的T $^{2}$电阻率。电阻率的量子振荡，以及在霍尔，能斯特和塞贝克系统的响应是可检测的，其周期量化与锑掺杂的费米面的收缩。对于沿三角轴的场，量子极限被发现发生在低至3T的场。在电荷传输和能斯特响应中检测到两倍于该场的超量子异常。它的起源似乎超越了单粒子的图景，与未被确认的多体效应有关。
2008-07-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interplay of Dirac nodes and Volkov-Pankratov surface states in compressively strained HgTe
在拓扑绝缘体发现之前，狄拉克和外尔半金属已经成为当代凝聚态物理的一个重要研究方向。虽然很容易从理论的角度来看，这些拓扑半金属提出了一个严重的挑战，在实验合成和分析，以允许其明确的识别。在这项工作中，我们详细的压缩应变碲化汞的传输实验报告。由于与其他拓扑半金属材料相比具有优异的样品质量，这使我们能够以前所未有的精度和复杂程度解决拓扑表面状态和半金属体状态的相互作用。由于我们的门设计，使我们能够精确地调整费米能级的外尔和狄拉克点，我们确定了磁输运制度为主的外尔/狄拉克体状态传导小的载流子密度和拓扑表面状态传导较大的载流子密度。因此，类似于拓扑绝缘体，碲化汞为拓扑半金属的实验研究提供了原型参考。
2020-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Photoinduced Floquet Mixed-Weyl Semimetallic Phase in a Carbon Allotrope
光与物质之间的相互作用引起了人们对探索新的拓扑量子态及其相变的极大兴趣。在这里，我们通过第一性原理计算和Floquet定理表明，一个碳的同素异形体bct-C $_{16}$，一个典型的半金属，表现出奇异的光诱导Floquet混合Weyl半金属功能。在线偏振光的照射下，bct-C $_{16}$发生了从Driac线半金属到Weyl半金属的拓扑相变，并具有两对可调的Weyl点。随着光照强度的增加，左手外尔点从I型演化为II型，而右手外尔点始终保持I型，从而产生了由不同类型外尔点组成的光修饰非常规外尔对。重要的是，由I型和III型外尔点形成的特殊外尔对存在于I型和II型状态之间的边界处。连接两种不同类型外尔点投影的Floquet费米弧清晰可见，进一步揭示了它们独特的拓扑特征。我们的工作不仅实现了有希望的非常规Weyl对，而且为研究光诱导拓扑相变奠定了可靠的途径。
2020-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Interference Evidence for Rashba-Type Spin-Split on Semimetallic WTe2 Surface
半金属二碲化钨（WTe 2）显示出极大的非饱和磁电阻（XMR），这是人们强烈感兴趣的主题。这种现象被认为是由于完美的n-p电荷补偿与WTe 2中的低载流子密度的结合以及其能带结构的可能细节引起的。最近，通过角分辨光电子能谱（ARPES）在WTe 2中观察到了由强自旋轨道耦合（SOC）引起的“自旋织构”。这提供了一种机制，用于保护所涉及的状态的后向散射，因此被提议在WTe 2的XMR中发挥重要作用。在这里，基于我们对体WTe 2的密度泛函计算，我们发现由于其非中心对称结构，在计算的能带结构中存在强烈的Rashba自旋轨道效应。这使能带分裂，并提升了能带的二重自旋简并度。通过扫描隧道显微镜（STM）测量，在4.2K下观察到了WTe 2表面的Umklapp干涉条纹（一种涉及倒易晶格矢量的光谱特征）。这与在77 K下所证明的表面原子结构明显不同。Umklapp干涉的能量依赖性与ARPES测量积分的态密度有很强的对应关系，表明带在Gamma点的对侧是自旋分裂的。光谱测量揭示了电子/空穴不对称性的比例沿b轴的横向位置交替变化，提供了半金属WTe 2的双载流子输运的微观图像。计算的能带结构和费米面得到了ARPES结果和Shubnikov-de Haas（SdH）振荡测量的进一步支持。
2016-02-26 cond-mat.mtrl-sci
NaAlSi: a self-doped semimetallic superconductor with free electrons and covalent holes
具有铁磷属元素化物“111”结构的三元层状sp导体NaAlSi在7 K下超导。使用密度泛函方法，我们表明，这种化合物是一种固有的（自掺杂）低载流子密度半金属与一些不寻常的功能。共价的Al-Si价带提供空穴，而在相邻Si层之间的沟道中传播的自由电子状Al 3s带刚好低于费米能级以产生电子载流子。费米能级（以及超导载流子）位于态密度的赝能隙内的一个狭窄而尖锐的峰。小峰来自于价带，这些价带几乎是纯Si的，准二维的，平坦的，并且与Al导带耦合。在1.6 K以上不超导的同构NaAlGe，除了少了一块小费米面外，几乎具有完全相同的能带结构。计算和讨论了Si和Na沿c轴位移引起的形变势。配对的机制似乎与其他几种轻掺杂的二维半导体（TiNCl，ZrNCl，HfNCl）有关，这还不是很清楚，但显然不是声子起源。
2010-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Tunable chiral anomaly in electron magnetotransport in the Weyl semimetallic Pb$_{1-x}$Sn$_x$Te:Cr alloy
Institute of Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences（波兰科学院低温结构研究所）；ENSEMBLE3 Centre of Excellence for Nanophotonics, Advanced Materials and Novel Crystal Growth-Based Technologies（ENSEMBLE3纳米光子学、先进材料及新型晶体生长技术卓越中心）
本研究制备重掺Cr的Pb$_{1-x}$Sn$_x$Te晶体，在0.25<x<0.45时观测到三维Weyl半金属相，验证了化学无序与Cr掺杂对费米能级的调控作用及Berry曲率与电学性质的关联。
2026-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Engineering a pure Dirac regime in ZrTe$_5$
本文以ZrTe5为例，展示了通过应变在特定Van der Waals间隙范围内原位调控能带结构，消除平庸Fermi口袋，从而获得纯三维Dirac半金属相，并调和了已有矛盾报道。
2022-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Interband $π$-like plasmon in silicene grown on silver
硅烯是硅的二维同素异形体，被预测存在于低屈曲的蜂窝晶格中，其特征在于半金属电子带在费米能级周围具有石墨烯般的能量-动量色散（由接触的狄拉克锥表示）。硅烯的单层主要是通过在银的顶部沉积硅来合成的，然而，迄今为止观察到的不同相与基底的杂化如此强烈，以至于不仅狄拉克锥，而且理想硅烯的整个价态和导电态似乎都丢失了。在这里，我们提供的证据表明，这种半金属行为的至少一部分是由更多的硅烯相，外延生长在Ag（111）的共存保存。特别是，我们结合电子能量损失谱和含时密度泛函理论来表征在控制硅覆盖率和生长温度下制备的多相硅烯/Ag（111）样品的低能等离子体。我们发现，这种模式生存与基板的相互作用，与理想硅烯的类π等离子体完美匹配。因此，我们认为，多相硅烯与衬底的相互作用减弱，可能提供一个独特的平台，有可能开发基于二维硅系统的不同应用。
2018-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Energy spectrum of semimetallic HgTe quantum wells
基于碲化汞（HgTe）薄膜的量子阱（QW）提供了从绝缘体到二维狄拉克半金属到三维拓扑绝缘体的大范围的不寻常的物理性质。这些性质是由于量子阱能带结构随HgTe薄膜厚度的显著变化而引起的。虽然是一个关键的属性，这些能量色散关系不能反映在实验中，由于缺乏适当的工具。在这里，我们报告的实验和理论研究的两个碲化汞量子阱与倒置的能谱，其中实现了二维半金属态。使用磁光光谱在亚太赫兹频率，我们能够获得有关电子和空穴回旋质量在所有相关的费米能级位置和不同的电荷密度的信息。结果也支持由Shubnikov-de Haas分析的电容测量，它允许获得有关的简并的主动模式的信息。从这些数据中，有可能重建电子和空穴的色散关系。与理论计算的能量色散关系的详细比较分析表明，一个很好的协议，甚至反映了几个微妙的功能，如带分裂，第二导带，和第一导带和第一价带之间的重叠。我们的研究表明，回旋共振实验可以有效地用于直接获得半金属二维材料的能带结构。
2021-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Exotic Dirac Cones on the Band Structure of $α$-STF$_2$I$_3$ at Ambient Temperature and Pressure
准二维分子半金属导体$α$ I $_3$与$α$ I $_3$是同构的，后者具有独特的能带结构，在高压下表现为狄拉克锥的零带隙态，而前者的能带结构由于所有施主位的严重无序而一直难以捉摸.为了解释$α$ -STF $_2$ I $_3$的能带结构，提出了一种基于296 K和1 bar下观察到的原子参数的理论方法。结果表明，STF盐在常压和常温下都具有Dirac锥的能带结构，这将有助于进一步的实验研究.利用扩展的Hückel方法，我们证明了$α$ I $_3$的Dirac点关于时间反演不变动量（TRIM）对称排列.这种新颖的狄拉克锥，其中的导带和价带之间的能量差具有相当大的各向异性，澄清在TRIM的波函数的奇偶性。我们提出了目前的$α$ -STF $_2$ I $_3$的电导率测量，预计将显示出大的各向异性作为本狄拉克电子的特征。
2020-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Fermi Arcs in Type-II Weyl Semimetal Candidate WTe2
我们使用高分辨率，可调谐，真空紫外激光角分辨光电子能谱（ARPES）研究WTe $_2$，一种被预测为II型Weyl半金属的材料的电子性质。WTe 2中的外尔费米子态被认为出现在电子袋和空穴袋的交叉点处;在（001）表面的谱函数中可以看到连接电子袋和空穴袋的费米弧。在这里，我们报告这样的费米弧在WTe 2证实了理论预测的观察。这为WTe 2中的II型Weyl半金属态提供了强有力的证据。
2016-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of Type-II and Type-IV Dirac Fermions in SrAgBi
相对论无质量的外尔和狄拉克费米子具有各向同性和线性色散关系，以保持庞加莱对称性，这是高能物理中最基本的对称性。在凝聚态物理中，情况没有那么严格;只有庞加莱对称的某些子群--存在于3D晶格中的230个空间群--需要得到尊重。这样，在固态系统中就可以存在没有高能类似物的自由费米子激发。在SrAgBi中发现了一种没有高能类似物的非线性狄拉克费米子，并将其命名为IV型狄拉克费米子。IV型狄拉克费米子具有非线性色散关系，与II型狄拉克费米子类似，具有电子袋和空穴袋。还发现了IV型狄拉克费米子的有效模型，并指出在这个新的狄拉克费米子附近存在II型狄拉克费米子。所以我们用两个模型来描述这两个狄拉克费米子的共存。并计算了这两个Dirac点的拓扑表面态。我们设想，我们的发现将激励研究人员研究IV型狄拉克费米子的新物理，以及II型和IV型狄拉克费米子的相互作用。
2021-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Gapless Dirac Surface States in ZrGeTe
拓扑狄拉克半金属的实验发现为在实际材料中寻找各种奇异量子相提供了一个平台。最近出现的ZrSiS型材料作为拓扑线半金属，其中观察到带隙的Dirac类表面态。在这里，我们提出了一个系统的角度分辨光电子能谱（ARPES）研究ZrGeTe，非对称保护狄拉克半金属。我们在布里渊区的同一个$\bar X$点上观察到两个类狄拉克无带隙表面态。我们的理论分析和第一性原理计算表明，这些是由晶体对称性保护。因此，ZrGeTe出现作为一个罕见的例子，自然微调系统的对称性和非对称对称性之间的相互作用导致丰富的现象学，从而打开了机会，以调查物理学的狄拉克半金属和拓扑绝缘相实现在一个单一的材料。
2017-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental Realization of Type-II Dirac Fermions in PdTe$_2$ Superconductor
拓扑狄拉克半金属中的狄拉克费米子是具有相对论线性色散的四重简并准粒子态。打破时间反演或反转对称性，这个系统变成一个外尔半金属，主机双简并外尔费米子状态相反的手征。这两种准粒子虽然可以用相对论性狄拉克方程描述，但并不一定服从洛伦兹不变性，因此允许所谓的II型费米子的存在。近年来，第二类Weyl费米子的理论发现使人们对PtSe $_2$型过渡金属二硫属化物中第二类Dirac费米子的预言得到了进一步的验证。在这里，我们报告的第二型狄拉克费米子在PdTe $_2$的角度分辨光电子能谱结合{ \it从头计算}带计算的实验实现。我们的实验发现使得第一个同时具有超导性和第二类狄拉克费米子的例子，这使得拓扑材料的研究进入了一个新的阶段。
2017-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Ideal Spin-Orbit-Free Dirac Semimetal and Diverse Topological Transitions in Pr$_8$CoGa$_3$ Family
通过第一性原理计算提出 $RE_8\mathrm{Co}X_3$ 族包含理想无自旋 Dirac 半金属，并揭示了由晶格畸变或元素取代引发的向多种拓扑半金属相的相变。
2024-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional type-II Dirac fermions in a LaAlO3/LaNiO3/LaAlO3 quantum well
第二类狄拉克费米子具有倾斜的狄拉克锥和各向异性的磁输运性质，最近被理论提出并得到实验证实。在这里，我们预测的二维II型狄拉克费米子出现在LaAlO 3/LaNiO 3/LaAlO 3量子阱结构。利用第一性原理计算和模型分析，我们表明，狄拉克点形成在由镜像对称性保护的dx 2-y2和dz 2带之间的交叉点。狄拉克点的能量位置可以通过改变量子阱的宽度来调整，使其出现在费米能量处。对于具有两个晶胞厚的LaNiO 3层的量子阱结构，我们预测了第二类狄拉克点和狄拉克节线的共存。结果进行了分析和解释，使用紧束缚模型和对称参数。我们的研究结果提供了一个实用的方法来实现二维第二类狄拉克费米子在氧化物异质结构。
2018-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Lorentz-violating type-II Dirac fermions in transition metal dichalcogenide PtTe$_2$
拓扑半金属作为凝聚态物理中Dirac和Weyl费米子的宿主材料近年来引起了广泛的研究兴趣。这些在狄拉克点或外尔点附近具有线性色散的费米子服从洛伦兹不变性，手征反常导致了诸如负磁阻等新的量子现象。然而，在凝聚态物理中，洛伦兹不变性并不一定受到尊重，因此具有强倾斜锥的洛伦兹破坏的II型狄拉克费米子可以在拓扑半金属中实现。在这里，我们报告的第一个实验证据的第二型狄拉克费米子在体化学计量比PtTe $_2$单晶。角分辨光电子能谱（ARPES）测量和第一性原理计算揭示了在对称性保护下，PtTe $_2$沿$Γ$ -A方向存在一对强烈倾斜的狄拉克锥，证实了PtTe是第二类狄拉克半金属.第二类狄拉克费米子的实现为研究凝聚态材料中不同于第一类狄拉克费米子的奇异物理性质打开了一扇新的大门。
2016-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Fermi-crossing Type-II Dirac fermions and topological surface states in NiTe2
过渡金属二硫属化合物（TMD）为实验实现狄拉克费米子提供了一个理想的平台。然而，通常这些奇异的准粒子位于远离费米能级，限制了Dirac-like载流子对输运性质的贡献。在这里，我们表明，NiTe 2主机散装II型狄拉克点和拓扑表面状态。的基本机制是共享与其他TMD和基于通用的拓扑特征的Te p-轨道流形。然而，独特的NiTe 2，一个显着的贡献Ni d轨道状态的第二类狄拉克点的能量接近费米能级的移动。此外，拓扑表面状态之一相交的费米能，并表现出显着的120 meV的大自旋分裂。我们的结果使NiTe 2成为下一代自旋电子器件的令人兴奋的候选材料。
2019-12-18 cond-mat.mtrl-sci
CoRuVSi: A potential candidate for spin semimetal with promising spintronic and thermoelectric properties
基于我们的实验和理论研究，我们报告的四元Heusler合金，CoRuVSi作为最近发现的自旋半金属类的新成员的识别。自旋极化半金属具有独特的能带结构，其中一个自旋带显示半金属性质，而另一个显示半导体/绝缘性质。我们的研究结果表明，CoRuVSi具有有趣的自旋电子和热电性能。磁化数据揭示了在低温下的弱铁磁/反铁磁有序，只有非常小的磁矩$\sim$ 0.13 $μ_B$ /f.u.，归因于紊乱。输运结果提供了强有力的证据，半金属为主的两带传导，而磁阻数据显示非饱和，线性，积极的，磁阻。使用点接触Andreev反射光谱的自旋极化测量揭示了$\sim$ 50\%的相当高的自旋极化，这与模拟结果相当匹配。此外，CoRuVSi显示出高的$0.7$ $m Watt/ m-K^{2}$在室温下的热电势值与半金属带的主要贡献，使其作为一个有前途的热电材料，以及。我们的从头算模拟不仅证实了一个独特的半金属功能，但也揭示了能带结构主机的线性带交叉在$\sim$ -0.4 eV以下的费米能级纳入带反转。此外，所观察到的能带结构的拓扑非平凡特征与模拟的Berry曲率、本征反常霍尔电导率和费米面都得到了证实.在单一材料中共存许多与自旋电子学，拓扑学和热电应用相关的有趣特性是非常罕见的，因此这项研究可以促进类似的策略来识别属于同一类别的其他潜在材料。
2023-01-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Edge states of Floquet-Dirac semimetal in a laser-driven semiconductor quantum-well
在广泛的凝聚态系统中观察到的能带交叉被认为是理解低能量费米子激发的关键，这些激发表现为无质量的狄拉克粒子。尽管在这一领域取得了快速的进展，但对非平衡拓扑态的探索仍然很少，它有潜在的能力提供一个新的平台，创造意想不到的无质量狄拉克态。在这里，我们表明，在一个半导体量子阱驱动的连续激光与线偏振，光学斯塔克效应进行体带交叉，和由此产生的Floquet-Dirac半金属相支持一个非常规的边缘状态下，在投影的一维布里渊区的边界条件下，电子被限制在垂直于激光偏振的方向。此外，我们发现，这种边缘状态介导的拓扑和非拓扑边缘状态，这是由调谐激光强度所造成的过渡。我们还发现，在不同的边界条件下，边缘态的性质发生了显著的变化。发现这种差异是由于在体布里渊区中高对称点之间的某个中间区域存在着近四倍的简并点。
2020-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac model of electronic transport in graphene antidot barriers
为了将石墨烯用于半导体应用，例如具有高开/关比的晶体管，必须将带隙引入这种半金属材料中。实现带隙的一种有前途的方法是通过以周期性图案引入纳米级穿孔（antidot），称为石墨烯antidot晶格（GAL）。石墨烯反点阻挡层（GAB）可以通过在石墨烯的原始片中引入1D GAL条来制备。在本文中，我们将使用狄拉克方程（DE）与空间变化的质量项来计算电子输运通过这样的结构。我们的方法是更普遍的比以前的尝试使用狄拉克方程计算狄拉克电子的反点散射。使用DE的优点是计算时间是尺度不变的，因此我们的方法可以用于计算任意大结构的性质。我们表明，我们的狄拉克模型的结果是在定量协议与紧束缚的六角反点扶手椅边缘。此外，对于各种各样的结构，我们验证了一个相对较窄的GAB，只有几个antidot在晶胞中，是足以引起一个传输间隙。
2014-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large antiferromagnetic fluctuation enhancement of the thermopower at a critical doping in magnetic semimetal Cr1+dTe2
Cr 1 + dTe 2是一种自插层过渡金属二硫属化物，在其半金属能带结构中具有可调的电子填充和磁性。最近的角分辨光电子能谱（ARPES）的研究揭示了一个系统的移动，在这种半金属能带结构相对于化学势增加铬掺杂。本报告提出了温度和磁场依赖性的纵向热电势Sxx为不同的Cr 1 + dTe 2组合物。我们发现，随着掺杂的增加，Sxx的符号从正到负的变化在d ~ 0.5的临界掺杂水平。这种观察到的掺杂依赖的趋势，在热电势是一致的半金属能带结构从ARPES的演变。重要的是，在d~0.5附近也观察到热电响应的异常增强。结合磁测量和ARPES测量的信息，揭示了磁性半金属Cr 1 + dTe 2中存在掺杂水平dc（~0.5）的临界性质，其中反铁磁涨落和近费米能赝能隙的形成在增强热电能量转换中起着潜在的重要作用。
2022-09-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Type-II Dirac Fermions Approaching the Fermi Level in a Transition Metal Dichalcogenide NiTe2
第二类狄拉克/外尔半金属的特征是强烈倾斜的狄拉克锥，使得狄拉克/外尔节点出现在电子和空穴口袋的边界处，作为量子物质的新状态，不同于具有点状费米表面的标准狄拉克/外尔点，其被称为第一类节点。第二类狄拉克费米子最近被理论预测，并在PtSe 2类过渡金属二硫族化合物的实验中得到证实。然而，在PtSe 2、PdTe 2和PtTe 2候选者中观察到的狄拉克节点距离费米能级相当远，使得拓扑费米子的签名模糊，因为物理性质仍然由非狄拉克准粒子主导。在这里，我们报告的合成一个新的II型狄拉克半金属NiTe 2中的一对II型狄拉克节点位于非常接近费米能级。这种材料中的量子振荡揭示了与这些狄拉克费米子相关的非平凡Berry相。我们的第一性原理计算进一步揭示了拓扑狄拉克锥在其表面状态。因此，NiTe 2不仅可以代表一个改进的系统，以制定理论理解的奇异后果的第二型狄拉克费米子，它也有利于可能的应用程序的基础上，这些拓扑载体。
2018-08-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Type-II Dirac fermions in the PtSe$_2$ class of transition metal dichalcogenides
最近，在电子和空穴在孤立的外尔点接触的物质新相中发现了一种新的“II型”外尔费米子，它表现出奇异的现象，如角相关的手征异常。[Nature \textbf{527}，495（2015）]这提出了一个有趣的问题，即它的对应物，第二类\textit{Dirac}费米子，存在于实际材料中。在这里，我们预测的存在下，在一类过渡金属二硫属化物材料的双保护的II型狄拉克费米子。我们对PtSe $_2$的第一性原理计算揭示了它的体II型狄拉克费米子，它具有强烈倾斜的狄拉克锥、新颖的表面态和奇异的掺杂驱动的Lifshitz跃迁.结果表明，$_2$型材料中第二类狄拉克费米子的存在与其结构的$P\bar{3}m1$对称性密切相关，这为第二类狄拉克费米子的实验实现提供了有益的指导，并提供了不同于已知标准狄拉克费米子的有趣物理性质.
2016-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large optical conductivity of Dirac semimetal Fermi arc surfaces states
费米弧表面态是拓扑狄拉克半金属的一个标志，它可以容纳表现出与其母体不同的不寻常动力学的载流子。我们发现本征狄拉克半金属中的费米弧载流子具有强的各向异性轻物质相互作用。其特征在于，当光横向于费米弧偏振时，费米弧光学电导率大;当光沿着费米弧偏振时，费米弧光学电导率显著减弱。大的表面光谱权重被锁定到狄拉克节点之间的宽间隔，并且当系统被掺杂时，作为费米弧载流子的大德鲁德权重而持续存在。因此，大的和各向异性的费米弧电导率提供了一种新的手段，光学查询狄拉克半金属的拓扑表面状态。
2017-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signature of point nodal superconductivity in the Dirac semimetal PdTe
本研究通过测量低至58 mK下PdTe比热的磁场与温度依赖关系，验证了其超导序参量存在体点节点的猜想，证实该材料兼具狄拉克半金属性与点节点超导性，是罕见的拓扑超导候选材料。
2024-08-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Orbital magnetic susceptibility of type-I, II, and III massless Dirac fermions in two dimensions
本文研究了二维倾斜无质量Dirac费米子的轨道磁化率，发现在连续模型中II型和III型磁化率为零，而在晶格模型中I型表现为发散的抗磁性，II型为非发散顺磁性，III型为弱抗磁性。
2024-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Creation of Helical Dirac Fermions by Interfacing Two Gapped Systems of Ordinary Fermions
拓扑绝缘体（TI）是一类特殊的材料，其特征是螺旋狄拉克费米子在体（表面）能隙中间的表面（边缘）狄拉克锥态。然而，当TI的厚度（宽度）减小时，表面（边缘）状态之间的相互作用将打开移除狄拉克锥的间隙。使用密度泛函理论计算，我们证明了创建螺旋狄拉克费米子从接口两个带隙的TI膜，一个单一的双层Bi生长在一个单一的五重层Bi2Se3或Bi2Te3。理论预测得到了实验的直接证实。我们进一步表明，非本征螺旋狄拉克费米子主要由Bi双层态，这是由一个巨大的Rashba效应，由于界面电荷转移。我们的研究结果提供了一个很有前途的新方法来创建新的TI材料的界面工程。
2013-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Triplet Fermions and Dirac Fermions in Borophene
硼化物是由硼构成的单层材料。一个称为$β_{12}$ boropehene的完全平面硼烯具有Dirac锥，根据最近的实验和第一性原理计算结果，它们被紧束缚模型很好地再现。我们明确地推导出一个狄拉克理论。狄拉克锥在反演对称存在时是无隙的，而在反演对称破缺时是有隙的。此外，当所有的转移能相等且所有的在位能相等时，三带接触点与赝自旋三重态费米子一起出现。否则，三带接触稍微解决。我们构造了三重态费米子的有效三带理论。我们还研究了硼纳米带的边缘态，它表现出不同的行为取决于边缘终止的方式。
2017-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Type-I and type-II Dirac fermions in graphene with nitrogen-molecule line defects
最近，II型狄拉克费米子的特点是强标题狄拉克锥已被提出。这种新的费米子表现出不同于石墨烯中的I型狄拉克费米子的独特物理性质，因而引起了人们的极大关注。迄今为止，所有的II型费米子都只存在于自旋轨道耦合较强的重化合物中。在这里，我们提出，类型I和类型II狄拉克费米子可以存在于石墨烯嵌入氮分子线缺陷（NMLDs）。而狄拉克费米子的类型取决于线缺陷之间石墨烯纳米带的尺寸W。通过对这两类狄拉克费米子的比较，直观地揭示了它们不同的物理性质和起源。值得注意的是，I型狄拉克点诱导一个费米弧对应的边缘状态沿扶手椅方向，而II型狄拉克点诱导两个费米弧对应的两组边缘状态沿锯齿形方向。这些结果不仅扩展了我们对二维狄拉克费米子的认识，而且也拓展了它们在电子学中的应用。
2016-12-26 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Electric Transport of a Single Crystal Iron Chalcogenide FeSe Superconductor: Evidence of Symmetry Breakdown Nematicity and Additional Ultrafast Dirac cone-Like Carriers
在FeAs超导体中普遍观察到SDW反铁磁（SDW-AF）低温相变，AF自旋涨落对超导配对机制起着重要作用.然而，在FeSe超导体中没有观察到类似的磁相变，这引起了相当多的讨论。我们报告的内在电子状态的铁硒阐明运输测量下磁场使用高品质的单晶。一个迁移率谱分析，从头算方法，不作假设的多载流子系统中的输运参数，提供了非常重要和明确的证据，另一个隐藏的顺序，最有可能的对称性破缺从四碳C4对称性的C2对称向列性与选择性d-轨道分裂，存在于超导FeSe的情况下以外的AF磁序自旋涨落。FeSe中的本征低温相处于几乎补偿的半金属态，但另外伴随有狄拉克锥状超快电子$\sim$ 10 $^4$ cm $^2$（VS）$^{-1}$作为少数载流子。
2014-10-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
