Bi $_2$ Se $_3$是一种层状三维（3D）材料，由于存在表面态和本体中0.3 eV的带隙而表现出拓扑绝缘性质。我们从第一性原理的角度研究了流体静压$P$和掺杂稀土元素对这种材料的拓扑结构的影响。我们的研究表明，在P $>$ 7.9 GPa的中等压力下，由于能带反转，体电子性质显示出从绝缘态到外尔半金属态的转变。这种电子拓扑转变可能与在$P$ =7.9 GPa下观察到的从层状范德华材料到3D系统的结构变化相关。在大的$P$态密度在费米能有显着的价值。在Bi $_2$ Se $_3$层之间插入具有小掺杂分数的Gd将系统驱动到金属反铁磁状态，其中Weyl节点低于费米能。在Weyl节点处，由于Gd原子上的大磁矩引起的有限局域场，时间反演对称性被破坏。然而，用Gd取代Bi诱导了具有增加的直接带隙的反铁磁有序。我们的研究提供了新的方法来调整拓扑转变，特别是在捕捉难以捉摸的外尔半金属状态，在3D拓扑材料。
英文摘要：
Bi$_2$Se$_3$, a layered three dimensional (3D) material, exhibits topological insulating properties due to presence of surface states and a band gap of 0.3 eV in the bulk. We study the effect hydrostatic pressure $P$ and doping with rare earth elements on the topological aspect of this material in bulk from a first principles perspective. Our study shows that under a moderate pressure of P$>$7.9 GPa, the bulk electronic properties show a transition from an insulating to a Weyl semi-metal state due to band inversion. This electronic topological transition may be correlated to a structural change from a layered van der Waals material to a 3D system observed at $P$=7.9 GPa. At large $P$ density of states have significant value at the Fermi-energy. Intercalating Gd with a small doping fraction between Bi$_2$Se$_3$ layers drives the system to a metallic anti-ferromagnetic state, with Weyl nodes below the Fermi-energy. At the Weyl nodes time reversal symmetry is broken due to finite local field induced by large magnetic moments on Gd atoms. However, substituting Bi with Gd induces anti-ferromagnetic order with an increased direct band gap. Our study provides novel approaches to tune topological transitions, particularly in capturing the elusive Weyl semimetal states, in 3D topological materials.
Arc-tunable Weyl Fermion metallic state in Mo$_x$W$_{1-x}$Te$_2$
Weyl半金属可能开创了凝聚态物理的新纪元，因为它们提供了Weyl费米子的第一个例子，实现了一种新的拓扑分类，即使系统是无隙的，表现出费米弧表面态，展示了手征反常和其他奇异的量子现象。到目前为止，唯一已知的外尔半金属是TaAs类材料。在这里，我们提出了一个可调Weyl金属态的存在下，在Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$通过我们的第一性原理计算。我们证明，2%的钼掺杂是足以稳定的外尔金属状态，不仅在低温下，而且在室温下。我们表明，在适度掺杂制度下，外尔节点之间的动量空间距离以及费米弧的长度可以通过改变Mo浓度从0连续调整到布里渊区尺寸的~ 3%，从而增加系统的拓扑强度。我们的研究结果为在层状化合物Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$中实现Weyl物理提供了一条实验上可行的途径，其中观察到了非饱和磁电阻和压力驱动的超导性。
Electron-doped magnetic Weyl semimetal LixCo3Sn2S2 by bulk-gating
RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（RIKEN 新兴物质科学中心）；Department of Mechanical Engineering and Sciences, Kyoto University（京都大学机械工学与科学系）；Department of Physics, Tohoku University（东北大学物理学系）；Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo（东京大学先进科学技术研究中心）；Quantum-phase Electronics Center and Department of Applied Physics, the University of Tokyo（东京大学量子相电子中心与应用物理系）
Pressure tuning domain-wall chirality in noncentrosymmetric magnetic Weyl semimetal CeAlGe
拓扑磁性Weyl半金属是一类具有可控手性畴壁的半导体材料，具有广阔的应用前景。为了在应用程序中利用它们，重要的是要有一个适当的方法来调整和操纵这些域墙。一种可能的方式是通过磁致弹性耦合。最近提出的$R$ Al $X$（$R$ =稀土，$X$ =Si和Ge）族磁性Weyl半金属中稀土的参与可以提供这样的平台。在这里，我们提出的运输和流体静压下的CeAlGe的热力学性质。我们发现，压力增强CeAlGe的反铁磁交换，但基本上保留其磁性结构。在磁有序态中观察到具有明显环形状的大拓扑霍尔效应，并且在压力下它分裂成两个区域。这种不寻常的电磁响应被推断为手性磁畴壁的结果。压力下的反铁磁序的重新进入和前所未有的伴随其演变强烈建议通过磁弹性耦合在非中心对称磁性Weyl半金属开关这种电磁响应的能力。
Magnetically tunable Dirac and Weyl fermions in the Zintl materials family
最近的分类工作，包括晶体对称性揭示了丰富的可能性，固态系统，以支持挂毯的异国情调的拓扑状态。然而，找到实现这种状态的材料仍然是一个艰巨的挑战。在这里，我们展示了如何相互作用的拓扑结构，对称性，磁性结合掺杂和外部电场和磁场控制可以用来驱动以前未报道的SrIn $_2$作为$_2$材料家族到各种拓扑阶段。我们的第一性原理计算和对称性分析表明SrIn $_2$ As $_2$是具有$Z_2=(1;000)$和镜像陈数$C_M= -1$的对偶拓扑绝缘体。它的同构和等价反铁磁表亲EuIn $_2$ As $_2$被发现是与$Z_4= 2$的轴子绝缘体。在Sr $_{1-x}$ Eu $_x$ In $_2$ As $_2$中通过Eu掺杂破坏的时间反转对称性取决于磁易轴的取向导致更高阶或拓扑晶体绝缘体状态。我们还发现反铁磁EuIn $_2$ P $_2$是一个平凡的绝缘体，具有$Z_4= 0$，并且在外加磁场的驱动下，它经历了一个理想的Weyl费米子态或节费米子态与$Z_4= 1$。我们的研究确定了Sr $_{1-x}$ Eu $_x$ In $_2$（As，P）$_2$作为一种新的可调材料平台，用于研究外尔和节点费米子在晶体和轴子绝缘体状态的支架中的物理和应用。
Charge dynamics in the Weyl semimetals NbIrTe$_4$ and TaIrTe$_4$ under pressure: Signatures of an electronic phase transition
University of Augsburg（奥格斯堡大学）；Tanta University（坦塔大学）；National High Magnetic Field Laboratory, Florida State University（佛罗里达州立大学国家高磁场实验室）；Baylor University（贝勒大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
Pressure-induced creation and annihilation of Weyl points in Td- and 1T"-Mo0.5W0.5Te2
采用第一性原理密度泛函理论计算方法，研究了流体静压对相变存储和超导材料Weyl半金属Mo_（0.5）W_（0.5）Te_2中Td（Pmn_（21））和1 T”（Pm）相电子结构的影响.我们特别关注的变化发生在0至45 GPa的压力范围内的无间隙外尔点（WP）的分布。我们进一步研究了在上述压力范围内Td和1 T”相的结构相变和晶格动力学。我们的计算表明，在零压力下，Mo 0.5 W 0.5 Te 2的Td和1 T”相在其完整的布里渊区中都有四个WP。随着压力的增加，WPs的总数增加到44（36），通过对创建高达20（15）GPa的Td（1 T 00）相，超过这个压力对WPs的湮灭开始发生，在45 GPa的两个阶段中只留下16个WPs。焓-压力数据表明，在低于7.5GPa的临界压力下，1 T00相是更有利的，然而，超过该临界压力，Td相变得在热力学上有利。我们还提供了计算出的X射线衍射光谱，以及计算出的拉曼和红外活性声子频率，以方便实验鉴定的研究阶段。
Unoccupied electronic structure and signatures of topological Fermi arcs in the Weyl semimetal candidate Mo$_x$W$_{1-x}$Te$_2$
外尔半金属引发了强烈的研究兴趣，但实验工作仅限于TaAs家族的化合物。最近，许多理论工作预测Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$系列化合物是Weyl半金属。这种提议特别令人兴奋，因为Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$具有非常适合于许多输运实验的准二维晶体结构，而WTe $_2$和MoTe $_2$已经是用于器件应用的许多提议的主题。然而，利用现有的ARPES技术，证明Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$中的Weyl半金属具有挑战性。结果表明，体系的外尔点在费米能级以上，随着掺杂的增加，体系接近两个临界点，存在许多无关的体能带，费米弧几乎与体能带简并，体带隙很小.在这里，我们研究Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$为$x = 0.07$和0.45使用泵探测ARPES。该系统表现出了戏剧性的响应泵浦激光，我们成功地访问状态$> 0.2$ eV以上的费米能级。首次在Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$中观察到直接的费米弧的实验特征，与表面态的理论计算结果吻合得很好.然而，我们要提醒的是，这些功能的解释敏感地依赖于自由参数的表面状态计算。我们评论的前景，最终证明外尔半金属钼$_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$。
Reentrant Quantum Spin Hall States in Charge Density Wave Phase of Doped Single-Layer Transition Metal Dichalcogenides
利用第一性原理计算方法，我们揭示了单层1 T $'$ -MoTe $_2$和1 T $'$ -WTe $_2$在无掺杂时呈现量子自旋霍尔（QSH）边缘态的一系列相变随电子掺杂的变化.随着掺杂的增加，我们发现声子介导的超导相首先实现，其次是一个电荷密度波（CDW）相与非对称晶格对称性。新发现的CDW相显示狄拉克或外尔能带的自旋轨道耦合的分数带填充的情况下，重新进入拓扑绝缘相与完全填充的带。与CDW相共存的QSH态的强劲复苏被证明是源于通过强电子-声子相互作用引起的非对称晶格畸变引起的能带反转，从而表明仅通过掺杂就可以在二维晶体上实现超导，密度波和拓扑态之间的各种界面态。
Enhanced Anomalous Hall Effect in Magnetic Topological Semimetal Co$_3$Sn$_{2-x}$In$_x$S$_2$
本文研究了单晶Co $_3$ Sn $_{2-x}$ In $_x$ S $_2$在大范围的铟浓度x从0到1的反常霍尔效应（AHE）。它们的磁化强度随着x的增加而逐渐减小，而它们的基态则从铁磁Weyl半金属演化为铁磁绝缘体。值得注意的是，在系统地缩放AHE之后，我们发现它们的固有异常霍尔电导率（AHC）在x = 0.15左右具有意想不到的最大值。内禀AHC的变化与Berry曲率的掺杂演化相对应，最大值来自磁拓扑环隙。我们的实验结果表明，一个更大的AHC在一个基本的环形间隙比外尔节点。
