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
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
Coexistence of topological Weyl and nodal-ring states in ferromagnetic and ferrimagnetic double perovskites
磁性拓扑量子材料是由晶体学、磁学和拓扑学相互作用而产生的奇异的拓扑量子物理，具有重要的基础研究和技术应用价值。然而，有限的材料是实验上可用的，其中大部分是通过磁性杂质掺杂或异质结构构造来实现的。基于第一性原理计算，我们预测双钙钛矿结构的Ba2CdReO 6是一种铁磁拓扑半金属，而空间群为Fm-3m的亚铁磁双钙钛矿结构的Ba2FeMoO 6属于拓扑半金属.在Ba_2CdReO_6的费米能级附近发现了一对Weyl点和完全自旋极化的双环态。它的二维近似平坦的鼓面表面态是完全自旋极化的。而在Ba_2FeMoO_6中，在费米能级附近存在四对Weyl点和两个完全自旋极化的磁环。这些拓扑性质在自旋轨道耦合的存在下是稳定的。这使得这些材料成为研究新兴的有趣性质的合适平台，特别是对于自旋电子学，信息技术和拓扑超导性的应用。
2021-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Nodal Line Spin-gapless Semimetals and High-quality Candidate Materials
自旋无带隙半金属（SGSM）具有10 0%的自旋极化率，被认为是自旋电子学中最有前途的半金属材料之一。提出并刻画了一种新的$\mathbb{Z_{\mathrm{2}}}$拓扑节点线（TNL）.建议的TNLSGSM的时空反演对称性或滑移镜对称性与二维（2D）完全自旋极化的近平坦表面状态的保护。基于第一性原理计算和有效模型分析，我们预测了一系列具有$\textit{R}\overline{3}\textit{c}$和$\textit{R}{3}\textit{c}$空间群的高质量材料可以实现这种链状TNLSGSM。二维完全自旋极化的近平坦表面态可能为实现等自旋配对拓扑超导性和拓扑催化剂提供一条途径。
2019-10-26 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
Noncentrosymmetric compensated half-metal hosting pure spin Weyl nodes, triple nodal points, nodal loops, and nexus fermions
当与非中心对称的晶体结构和不寻常的磁相结合时，包含多种拓扑特征的材料变得更加奇特，例如补偿半金属态，它在一个自旋方向上有间隙，在另一个方向上导电。第一性原理计算揭示了这些多个拓扑功能的补偿半金属Cr $_2$ CoAl既没有时间反演也没有反转对称性。在不存在（次要）自旋轨道耦合（SOC）的情况下，存在（1）总共12对磁性外尔点，（2）费米能级附近的三组不同的三节点，（3）与六条对称相关的节线互连。这种结合在一个时间反演对称性被破坏但宏观磁场可以忽略不计的系统中产生了完全自旋极化的连结费米子。观察到的750 K的高居里温度和计算出的SOC杂化混合数毫电子伏应该使这些联系费米子容易测量。与其他Heusler的拓扑特征不同，这些特征强调其强铁磁性，这种补偿半金属不受典型磁场的影响，从而提供了一组互补的实验现象。利用软计算的磁性状态，可以使用大的磁场来旋转磁性的方向，在此期间，某些拓扑特征将演变。我们的研究结果表明，这些功能可能是常见的逆Heusler系统，特别是同构和等价的Ga和In类似物。
2019-02-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of spin-polarized surface states in a nodal line semimetal SnTaS$_{2}$
在不考虑自旋-轨道耦合的情况下，理论上预测SnTaS $_{2}$超导体是一种有趣的拓扑节线半金属。通过角分辨光电子能谱（ARPES）和自旋分辨光电子能谱（Spin-resolved ARPES）的测量，结合能带结构计算，我们对SnTaS $_{2}$的主要表面态的电子结构和自旋极化性质进行了全面的研究.低能电子态主要由表面态控制，其中两个来自S-终止的表面，而其中四个来自Sn-终止的表面。这些引起了有趣的费米表面拓扑结构的SnTaS $_{2}$：三个口袋位于$\barΓ$，$\bar{M}$和$\bar{K}$的S-终止的表面和两个口袋周围的$\barΓ$和$\bar{K}$的Sn-终止的表面。我们进一步揭示了两个表面态的费米能级交叉的自旋极化。由于SnTaS $_{2}$也是一种超导体，我们的观察表明，它可能提供一个新的平台，探索拓扑超导性和其他奇异的性质。
2023-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Spin-polarized edge modes between different magnet-superconductor-hybrids
本研究结合两种反铁磁磁体-超导体混合结构，发现其边界存在自旋极化边缘模式，并通过紧束缚模型和复能带结构解释了其起源，为拓扑应用提供了新平台。
2025-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
Floquet-Engineering Weyl Points and Linked Fermi Arcs from Straight Nodal Lines
Sun Yat-sen University（中山大学）
本研究通过Floquet工程将直线节点线转化为Weyl点，并诱导出连接的费米弧，揭示了拓扑半金属的新相。
2026-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature magnetic topological semimetal state in half-metallic Heusler Co$_2$TiX (X=Si, Ge, or Sn)
拓扑半金属（TSM）包括外尔半金属和半导体线半金属，有望开辟凝聚态和材料科学的下一个前沿。虽然最近在TaAs中发现了第一个反转破坏Weyl半金属，但它的磁性对应物，即，时间反演打破外尔和节线半金属，仍然难以捉摸。据预测，他们表现出异国情调的性质不同的反转打破TSM包括钽。在本文中，我们确定了居里温度高于350 K的铁磁半金属化合物Co $_2$ TiX（X=Si，Ge，或Sn）中的磁性拓扑半金属态。我们的第一性原理能带结构计算表明，在没有自旋-轨道耦合，Co $_2$ TiX的特点是三个拓扑节线。自旋-轨道耦合的包含引起外尔节点，其动量空间位置可以作为磁化方向的函数来控制。我们的研究结果不仅为室温下磁性材料拓扑半金属态的实验实现打开了大门，而且还提出了潜在的应用，例如在高温下Co $_2$ TiX化合物的工程单层中不寻常的异常霍尔效应。
2017-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized tunneling spectroscopy in tunnel junctions with half-metallic electrodes
我们已经研究了与电极的La 2/3 Sr 1/3 MnO 3的隧道结的磁阻（TMR），我们展示了如何的电导和TMR与偏压的变化可以被利用，以获得一个精确的信息自旋和能量的状态密度的依赖关系。我们的分析导致的能带结构的La 2/3 Sr 1/3 MnO 3的定量描述，并允许费米能级和t2 g少数自旋带的底部之间的间隙δ的测定，与自旋极化的反向光电发射实验的数据吻合得很好。这显示了具有半金属电极的磁性隧道结用于自旋分辨光谱研究的潜力。
2005-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Temperature and excitation energy dependence of Raman scattering in nodal line Dirac semimetal ZrAs_{2}
本研究通过拉曼光谱探究节线狄拉克半金属ZrAs₂的声子模式与激发、温度依赖特性，揭示量子干涉、Fano效应及电子-声子耦合对声子行为的关键作用。
2024-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-enforced ideal lantern-like phonons in ternary nitride Li$_6$WN$_4$
凝聚态系统包含费米子和玻色子准粒子。由于费米能级的限制，具有高维简并流形（即，节线和节面）在电子系统中还没有发现。本文根据第一性原理计算和对称性分析，证明了实际三元氮化物Li $_6$ WN $_4$在声子谱中具有理想的（接近平坦的）表面和表面线结构。这些节点简并的形状像灯笼，它们的存在是由非对称对称性保证的。相应的拓扑声子表面态正好覆盖了表面布里渊区（BZ）的一半，因此可以与传统的半导体线和半导体表面半金属区分开来。我们的研究结果证实了理想灯笼状声子在现实材料中的存在，丰富了拓扑量子相的分类，为研究单一材料中的线-面声子相互作用提供了良好的基础.
2021-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized two-dimensional electron/hole gas at the interface of non-magnetic semiconducting half-Heusler compounds: Modified Slater-Pauling rule for half-metallicity at the interface
每晶胞具有18个价电子的半赫斯勒化合物是众所周知的非磁性半导体。采用第一性原理电子能带结构计算方法，研究了FeVSb、CoTiSb、CoVSn和NiTiSn化合物的半Heusler异质结的界面性质.我们的研究结果表明，这些异质结界面变得不仅金属，而且磁性。自旋极化的出现伴随着界面处二维电子气（2DEG）或空穴气（2DHG）的形成。本文在Stoner模型的基础上定性地讨论了界面自旋极化的起源。对于磁性界面的情况下，半金属性也存在，我们提出了一个修改后的斯莱特-鲍林规则类似的散装半金属半Heusler化合物。此外，我们还计算了磁性界面的交换参数、居里温度和磁各向异性能。我们的研究，结合最近的实验证据的存在下，2DEG在CoTiSb/NiTiSn异质结可能会激励未来的努力和研究，对实验实现的设备使用建议的异质结。
2023-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the chiral orbital currents in a colossal magnetoresistive nodal line ferrimagnet
本研究通过用硒取代碲原子，调控了巨磁阻节线亚铁磁体Mn₃Si₂Te₆中的手性轨道电流，发现其减弱会影响角磁阻，且沿部分极化磁化方向的巨磁阻效应受取代影响较小。
2025-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized DFT calculations for physical properties of novel KVSb half-Heusler compound for spintronic and thermodynamic applicability
本文利用Wien2k中的DFT计算研究了KVSb half-Heusler化合物的相稳定性、弹性、热物理和磁学性质，发现其在I型相自旋极化态下最稳定并呈半金属特性，计算磁矩符合Slater-Pauling规则，表明该材料适用于自旋电子学和热电应用。
2024-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Spin polarized tunneling in the half-metallic ferromagnet La0.7Sr0.3MnO3: experiment and theory
在铁磁转变温度以下，多晶庞磁电阻化合物的磁电阻（MR）表现出不同于单晶的行为。这种差异通常归因于多晶样品的晶界处的自旋极化隧穿。本文在平均场近似下，导出了颗粒铁磁系统中自旋极化隧穿对磁电阻贡献的理论表达式。我们将此模型应用到我们的实验数据上的半金属铁磁体La 0.7Sr 0.3MnO 3，并发现，理论预测符合得很好，与观察到的自旋极化MR对自发磁化强度的依赖性。
1998-07-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optical Signatures of Dirac Nodal-lines in NbAs$_2$
利用偏振光和磁光光谱，我们已经证明了普遍的方面与狄拉克电磁线电动力学。我们研究了NbAs $_2$的各向异性电动力学，其中自旋-轨道相互作用沿着谱线触发能隙，这在电导谱中表现为尖锐的台阶。我们从实验和理论上证明了二维狄拉克位移线具有线性标度$σ_1 (ω)\simω$，类似于三维狄拉克位移点。大量狄拉克性质的磁光数据，这也可能是理论上预测的表面状态的指示证实的磁线。光学数据也为NbAs $_2$中的巨磁电阻提供了一个自然的解释。
2018-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Half-metallic transport and spin-polarized tunneling through the van der Waals ferromagnet Fe${_4}$GeTe$_{2}$
本研究通过密度泛函理论与非平衡格林函数方法，发现范德华铁磁体Fe$_4$GeTe$_2$具有半金属输运特性，并预测基于其磁隧道结的隧穿磁电阻可达近500%。
2024-03-15 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
Tunable Weyl Points in Periodically Driven Nodal Line Semimetals
Weyl半金属和节线半金属分别在零维点和一维线上具有线性带接触。我们预言，圆偏振光驱动节线半金属成为外尔半金属。由此获得的Floquet Weyl点可由入射光调谐，这使得能够以高度可控的方式对它们进行研究。从节线半金属到外尔半金属的过渡伴随着一个大的和可调的反常霍尔电导率的出现。我们的预测是实验测试的薄膜样品中的传输测量或泵浦探测角分辨光电子能谱。
2016-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Floquet multi-Weyl points in crossing-nodal-line semimetals
带负电荷$\pm 1$的Weyl点已被广泛研究，但其负电荷高于$1$的多Weyl点的真实材料还没有被发现.在这篇快速通讯中，我们证明了具有非平凡线连通性的单线半金属为实现Floquet多Weyl点提供了天然的平台.特别是，我们表明，驱动交叉节线的圆偏振光产生双外尔点。此外，我们还证明了在交叉节线半金属和链状半金属中可以观察到电子复合和湮灭。这些建议可以在泵浦探测角分辨光电子能谱实验验证。
2017-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Magnetic Weyl Semimetal in Quasi Two-dimensional Half Metallic Co$_3$Sn$_2$Se$_2$
我们在半金属Co $_3$ Sn $_2$ Se $_2$中发现了铁磁Weyl半金属（WSM）。从自旋轨道耦合（SOC）带隙的节线导出费米能级附近的三对外尔点（E $_F$）。虽然Weyl点在电荷中性点上方0.11 eV，但由于表面能带色散，解理表面中的费米弧相关态在能量空间上可以从E $_F$ -0.15到E $_F$ +0.11 eV。因此，外尔点相关的物理应该通过表面测量来检测，例如ARPES和STM。Co $_3$ Sn $_2$ Se $_2$的反常霍尔电导率在大的能量窗口内可以保持在620 S/cm以上。除了磁性WSM之外，Co $_3$ Sn $_2$ Se $_2$在温度高于居里温度时也具有Z $_2$拓扑半金属相。由于准二维晶格结构，通过尺寸效应也可以实现二维极限的量子反常霍尔效应。因此，Co $_3$ Sn $_2$ Se $_2$为不同拓扑状态和磁性状态的相互作用提供了良好的平台。
2018-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Concept of the half-valley-metal and quantum anomalous valley Hall effect
谷是电子能带结构在动量空间的能量极值，被认为是电子除了电荷和自旋之外的一个新的自由度。对谷自由度的研究形成了凝聚态物理的一个新兴领域，即谷电子学。谷电子学的发展与以自旋自由度为中心的自旋电子学的发展相一致。在这里，在类比半金属自旋电子学中的一个自旋通道是导电的，而另一个是绝缘的，我们提出了半谷金属的概念，其中传导电子本质上是100%的谷极化，以及100%的自旋极化，即使考虑自旋轨道相互作用。结合第一性原理计算和双带kp模型，阐明了半谷金属形成的物理机制。以具有强交换作用的铁谷H-FeCl_2单分子膜为例，我们发现强电子关联效应可以诱导铁谷到半谷-金属的转变。由于谷依赖的光学选择规则，这样的系统对于例如，左旋偏振光，而右旋偏振光将被反射，这反过来又可以用作检测半谷金属态的关键方法。此外，我们还发现，在这样得到的半谷金属态，导电谷演示狄拉克锥状的线性能量色散。有趣的是，随着关联效应的增加，系统又变得绝缘，所有的谷都遵循相同的光学选择规则。我们证实了在这种特殊情况下，由单自旋组成的价带具有非零的陈氏数，从而出现了本征量子反常谷霍尔效应。我们的研究结果打开了一个有吸引力的路线走向功能的2D材料设计的valleytronics。
2020-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Semiconducting Metal Organic Frameworks with Auxetic Effect, Room Temperature Ferrimagnetism, Chiral Ferroelectricity, Bipolar Spin Polarization and Topological Nodal Lines/Points
集成了两种或多种功能的二维（2D）半导体是构建多功能纳米器件的基石，但仍然很大程度上受到限制。在这里，通过调整的自旋状态的有机链接和晶格的对称性/拓扑结构，我们预测一类前所未有的多功能半导体在二维Cr（II）五元杂环金属有机框架，同时具有拉胀效应，室温亚铁磁性，手性铁电性，电可逆的自旋极化和拓扑节点线/点。以2D Cr（TDZ）$_2$（TDZ=1.2.5-噻二唑）为例，研究了其反四手性晶格结构产生的拉胀效应.高温亚铁磁性来源于Cr阳离子与TDZ双重态自由基阴离子之间强的d-p直接磁交换作用。同时，TDZ偶极子的顺时针-逆时针排列导致了具有原子尺度涡旋-反涡旋态的独特的二维手征铁电性。2D Cr（TDZ）$_2$是一种本征双极磁性半导体，其中通过施加栅极电压可以诱导具有可切换自旋极化方向的半金属导电。此外，晶格结构的小群C $_4$的对称性使二维Cr（TDZ）$_2$在费米能级附近的布里渊区具有拓扑节线和二次节点。
2022-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Single pair of type-III Weyl points half-metals: BaNiIO$_6$ as an example
如何实现具有最少非零Weyl点和全自旋极化的Weyl系统是拓扑物理和自旋电子学中的一个难题。在这项研究中，第一次，我们使用第一性原理计算和对称性分析，以证明BaNiIO $_6$，一个动态和热稳定的半金属材料，主机完全自旋极化的单对WP（SP-WP）的电荷数（$\cal{C}$）的$\pm$ 2和类型- \uppercase \expandafter{\romannumeral3}带色散周围的费米能级。此外，完全自旋极化的SP-WP在（10 $\overline{1}$ 0）表面上诱导出双螺旋费米弧。半金属态和自旋极化的SP-WP对均匀应变（从-10\%到+8\%）和现场Hubbard-Coulomb相互作用（从0 eV到6 eV）具有鲁棒性。当将+9%或+10%均匀应变施加到BaNi 10 $_6$系统时，除了具有$\lvert{\cal{C}}\rvert=2$的两种类型\uppercase \expandafter{\romannumeral3} WP之外，其在三维布里渊区中还具有六种另外的具有$\lvert{\cal{C}}\rvert=1$的\uppercase \expandafter{\romannumeral2} WP。我们希望这项研究将激励未来的研究SP-WPs半金属。
2022-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Half Metallic Response of Manganite Films at Room Temperature from Spin-Polarized Scanning Tunneling Microscopy
La0.7Sr0.3MnO3锰氧化物中的铁磁相在室温下是完全自旋极化的（100%）。这是证明了高品质的外延薄膜的自旋极化扫描隧道显微镜。该膜由高度均匀的铁磁（FM）相，其中嵌入少数顺磁（PM）缺陷（最好的膜小于1%）。PM缺陷表现出无特征的隧道光谱特性和绝缘类电导。FM相表现出金属行为和强非线性特性。FM相的光谱曲线的解卷积揭示了完全自旋分裂的egt2g锰氧化物带，其形状和宽度与光学和光电子能谱数据非常一致。这些结果促进锰氧化物作为有效的自旋极化注射器在环境条件下。
2003-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ideal spin-polarized Weyl-half-semimetal with a single pair of Weyl points in half-Heusler compounds XCrTe (X=K, Rb)
本文揭示了半-Heusler化合物XCrTe (X=K, Rb)具有单一Weyl点对的理想自旋极化Weyl半金属态，其Fermi面干净且可通过旋转磁化矢量灵活调节Weyl点位置，为探索磁性Weyl费米子及Weyl物理与自旋电子学的相互作用提供了理想平台。
2024-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly-confined spin-polarized two-dimensional electron gas in SrTiO$_{3}$/SrRuO$_{3}$ superlattices
我们报道了（SrTiO $_{3}$）$_{5}$ /（SrRuO $_{3}$）$_{1}$超晶格的结构和电子性质的第一性原理表征。我们表明，该系统具有自旋极化的二维电子气，非常局限于4 $d$轨道的钌在SrRuO $_{3}$层。超晶格中的每一个界面都表现为少自旋半金属铁磁体，其磁矩为$μ$ = 2.0 $μ_{\rm B}$ /SrRuO $_{3}$单位。电子态密度的形状，半金属性和磁性的解释在一个简化的紧束缚模型，只考虑$t_{2g}$轨道加上（i）系统的二维性，和（ii）强电子相关。
2012-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized surface state in Li-doped SnO$_{2}$(001)
利用LDA+ $U$研究了Li掺杂的金红石型SnO $_2$（001）表面。表面缺陷形成能表明Li在SnO $_2$中的表面Sn位比体Sn位更容易掺杂。表面和次表面Sn位的Li具有磁性基态，感生磁矩不局限于Li位，而是遍布于Sn和O位。表面电子结构表明，表面Sn位的Li呈现$100%$自旋极化（半金属态），而次表面Sn位的Li由于Li-Sn杂化轨道而不具有半金属态.自旋极化的表面具有铁磁基态，因此，在Li掺杂的SnO $_2$（001）表面中预期具有铁磁性。
2014-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Resonant photoemission with circular polarized light on magnetized LSMO
我们利用圆偏振光共振光电子能谱作为一种新的工具来获得半金属的电子结构信息。在对La_（0.7）Sr_（0.3）MnO_3样品进行表面处理后，我们得到了Mn的L_2，3吸收的二色性信号。工作与磁化样品和圆偏振光，我们观察到一个明确的效果的螺旋光的共振拉曼俄歇光电子从Mn 2p3p3d衰变的位置。这些结果使我们能够实现半金属自旋半隙的粗略估计。
2018-06-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-1 Dirac half-metal, spin-gapless semiconductor, and spin-polarized massive Dirac dispersion in transition metal dihalide monolayers
自旋-1凝聚态系统的特点是结合了Dirac-like色散和平坦能带，是实现高温电子学和自旋电子学技术在没有外部磁场的理想选择。在这项研究中，我们提出了一个三带紧束缚模型，自旋极化Haldane类次近邻隧穿，骰子晶格和自旋-1狄拉克半金属，自旋-1狄拉克自旋无隙半导体，自旋极化自旋-1质量狄拉克色散与非平凡拓扑结构可以存在于二维铁磁凝聚物质系统中的电子自旋极化P = 1。所提出的自旋极化自旋1相可以有效地实现在铁磁过渡金属二卤化物MX2单分子膜。通过第一性原理计算，我们证明了当M = Fe，X = Br，Cl时，小的压应变使MX2单层膜成为自旋为1的Dirac半金属，而当M = Co，X = Br，Cl时，MX2单层膜成为自旋为1的Dirac无带隙半导体.自旋一狄拉克无自旋带隙半导体CoBr 2和CoCl 2嵌入平带铁磁性，其中自旋轨道耦合在分散价态和导带之间打开拓扑非平凡狄拉克带隙，同时使平带不受影响。自旋极化的自旋1质量狄拉克色散中的内禀平带铁磁性是实现量子反常霍尔态（Chern数C =-2）的关键。
2019-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prediction of Weyl semimetal, AFM topological insulator, nodal line semimetal, and Chern insulator phases in Bi2MnSe4
具有强自旋-轨道耦合和磁相互作用的三维材料代表了实现各种稀有和潜在有用的拓扑相的机会。在这项工作中，我们使用第一性原理计算表明，最近合成的材料Bi 2 MnSe 4显示带反转和磁相互作用的组合，导致几个拓扑相。Bi 2 PbSe 4也被研究，也显示带反转，并且是拓扑绝缘体。在块体形式中，Bi 2 MnSe 4的铁磁相是节线或Weyl半金属，这取决于自旋的方向。当自旋以层状反铁磁结构排列时，时间反转加上部分平移的组合是一种新的对称性，材料反而成为反铁磁拓扑绝缘体。然而，在Bi 2 MnSe 4的表面处的本征TRS断裂去除了典型的狄拉克锥特征，允许观察到半整数量子反常霍尔效应（AHC）。此外，我们表明，在薄膜的形式，对于某些厚度，Bi 2 MnSe 4成为陈绝缘体的带隙高达58毫电子伏。化学计量磁性材料中的这种特性组合使得Bi 2 MnSe 4成为显示稳健拓扑行为的优秀候选者。
2018-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic hybrid nodal loop and switchable type-I and type-II Weyl fermions in two-dimension
作为一种新型的费米子态，一类带交叉和二类带交叉共存的混合节环引起了人们的广泛关注。然而，在二维（2D）材料和铁磁（FM）材料中实现混合节环仍然是一个挑战。在这里，我们提出了第一个FM混合节环在二维CrN单层。我们表明该材料具有高居里温度（> 600 K）FM基态，具有面外[001]磁化。它显示了一个半金属能带结构，在自旋通道中的两个带在费米能级附近相互交叉。这些带产生I型和II型带交叉，形成完全自旋极化的混合节环。我们发现节点环受到镜像对称的保护，并且对自旋轨道耦合（SOC）具有鲁棒性。建立了描述混合节环的有效哈密顿量。我们进一步发现节环的位形在外界扰动（如应变）的作用下会发生变化。最值得注意的是，我们证明了I型和II型外尔节点可以实现从这样的FM混合节点回路通过简单地移动磁化从面外到面内。我们的工作为在二维材料中实现FM混合节环和Weyl费米子提供了一个很好的候选者，并且由于其有趣的性质，也有希望用于相关的拓扑应用。
2020-07-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Chiral-Angle-Controlled Spin Splitting and Spin Transport in Nanotubes Rolled from d-wave Altermagnets
Martin Luther University Halle-Wittenberg（哈雷-维滕贝格马丁路德大学）
通过将二维d波交变磁体卷成纳米管，利用维度投影将动量依赖的自旋劈裂转化为手性角控制的一维自旋劈裂，并展示其cos(2θ)依赖关系。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging Domains in a Zero-Moment Half Metal
我们有一个方法来检查域在铁磁体的表面，取决于探测杂散场分布的选择，但这些方法不工作在反铁磁体或补偿亚铁磁体，产生没有杂散场。补偿亚铁磁半金属的发现允许用偏振光直接观察局部磁化状态。这里考虑的例子，Mn $_{2}$ Ru $_{x}$ Ga，具有两个不等价但相反排列的Mn子晶格，具有相等且相反的磁矩，但其中只有一个贡献费米能的自旋极化传导电子。这种材料从外部看起来像是反铁磁体，但从电子结构的角度来看，它类似于自旋极化的铁磁金属。各向异性轴垂直于薄膜平面，这使得磁畴可以通过极性磁光克尔效应直接成像。在克尔显微镜下对Mn $_{2}$ Ru $_{0.4}$ Ga薄膜中的畴结构进行了成像和磁滞回线跟踪。畴具有20 μm量级的尺寸，具有曲折的畴壁和分形维数D $_{f}$ = 1.85。我们的研究结果为没有净矩的磁有序材料开辟了新的直接成像可能性。
2018-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Altermagnets and beyond: Nodal magnetically-ordered phases
该研究综述了交变磁体的对称性识别、材料实现、电子结构特征及相关拓扑与相对论效应，还拓展讨论了非共线自旋密度体系及p波磁体预测，梳理了节点型磁有序相的物理性质。
2024-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Scanning tunneling microscopy of surfaces of half-metals: an ab-initio study on NiMnSb(001)
我们提出了第一性原理研究的半金属铁磁体NiMnSb的未重构（001）表面。两个终端（锰锑和镍）被认为是。我们发现半金属性在表面丢失。在讨论了几何弛豫和自旋极化表面能带结构之后，我们着重讨论了自旋极化扫描隧道显微镜有望发现的形貌图像。对于MnSb终止的表面，我们发现，只有Sb原子是可见的，反映了松弛引起的几何屈曲。对于镍终止的表面，我们发现一个强烈的对比度之间的图像的正向和反向尖端样品偏置为0.5 eV，以及一个条纹状的图像反向偏置。我们解释这些发现的高度方向性的表面状态，形成在自旋下降的间隙区域。
2005-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarization of the electric current in half-metallic Co$_2$MnSi Heusler thin films
Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg, UMR 7504 CNRS, Université de Strasbourg（斯特拉斯堡材料与化学物理研究所，CNRS联合研究实验室7504，斯特拉斯堡大学）
利用自旋波多普勒频移测量，在MgO/Co$_2$MnSi/MgO薄膜中确定电流完全自旋极化，证实半金属能带结构转化为完全自旋极化电流，并估算了非绝热自旋转移力矩参数。
2026-06-03 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
Intrinsic Half-metallicity in Edge Fluorinated Armchair Boron Nitride Nanoribbons
我们预测扶手椅型氮化硼纳米带（ABNRs）通过边缘的半金属性。在局域自旋密度近似（LSDA）下，采用第一性原理计算，系统地研究了裸和边缘氟化ABNNRs的稳定性、电子和磁性.只有边缘B原子被F原子钝化的带（即，边缘-N原子未钝化），无论宽度如何，都被发现是半金属的，具有0.3eV的半金属间隙。由于自旋极化态比自旋非极化态稳定$\sim$ 0.4 eV，并且由于巨大的自旋分裂，在费米能级上只存在单自旋导电沟道，因此，这种带的费米能级上的自旋极化电荷输运率预计为100%. Bloch态和投影态密度（PDOS）分析表明，半金属态的存在是由于裸边N原子上的电荷局域化所致，半金属态具有足够大的能隙（0.3 eV），自旋极化态和自旋补偿态的能量相差很大（$\sim$ 0.4 eV），这表明半金属态是自旋电子学的潜在候选材料.
2016-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-polarized quantum anomalous Hall phases and tunable topological phase transitions in half-hydrogenated Bi honeycomb monolayers
基于第一性原理计算，我们在半氢化Bi蜂窝单层膜中发现了新颖的谷极化量子反常霍尔（VP-QAH）相，在适当的屈曲角下，该相具有-0.19 eV的大禁带，并在自发磁化驱动下发生了可调的拓扑相变.根据磁化方向，可以出现四个不同的相，即，VP-QAH两相，铁磁绝缘态和金属态。当磁化从+ $\mathbf{z}$方向反转到- $\mathbf{z}$方向时，伴随着陈数的符号变化（从-1到+1），手征边缘状态从谷$K$移动到$K'$。我们的研究结果提供了一个平台，设计无耗散电子和谷电子在一个更强大的方式，通过调整的磁化方向。
2015-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Fully Spin-Polarized Current in Gated Bilayer Silicene
通过密度泛函理论计算，我们预测了双层硅烯在一定层间距下的基态可以是反铁磁的。在小的电子或空穴掺杂下，其在所施加的面外电场下变成半金属，这可以用于产生完全自旋极化的场效应驱动电流，即使在没有外部磁场、铁磁衬底、掺杂的磁性离子或自旋轨道耦合的情况下。我们的发现为克服自旋电子学的主要挑战指出了一条新的途径。
2018-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Half-Semiconductor antiferromagnets and Spin-Gapless-Semiconductor antiferromagnets
我们提出了半半导体反铁磁体的概念，其中自旋极化的价带和导带属于同一个自旋通道，具有完全补偿的自发磁化。利用密度泛函理论和Hubbard U（DFT+U）方法，我们找到了一种通过过渡金属Fe和Cr共掺杂氮化硼（BN）薄片实现半导体反铁磁体的可行途径。此外，在这样的系统中，还实现了具有零磁矩的自旋无隙半导体反铁磁体。
2013-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Novel Chern insulators with half-metallic edge states
自旋电子学研究的中心目标是实现对高效和自旋极化电子流的灵活控制。基于第一性原理计算和k-p模型，我们证明了Cu_2S/Mn_Se异质结构是一种新型的Chern绝缘体，具有半金属手征边缘态和很高的费米速度（0.87 × 10 ~ 6 m/s）.发现边缘态的全自旋极化对化学势的调谐是鲁棒的。与以前报道的机制不同，这种异质结构具有正常带阶的二次带，即p/d样带低于s样带。Cu 2S部分和衬底之间的电荷转移导致占据带的变化，这与自旋-轨道耦合一起触发系统中拓扑状态的出现。这些结果表明，许多普通的半导体正常带序可以转换成陈绝缘体的半金属手征边缘态通过这一机制，提供了一种策略，以找到各种材料的无耗散，100%自旋极化和高速自旋电子器件。
2019-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Majorana surface modes of nodal topological pairings in spin-$\frac{3}{2}$ semi-metals
多组分电子系统可以出现在具有活性轨道能带结构的固态系统中。它们表现出更丰富的拓扑超导性结构，超出了自旋- $\frac{1}{2}$系统中自旋单重态和三重态配对的传统方案。例子包括半赫斯勒化合物RPtBi系列（R表示稀土元素），其电子结构由具有自旋- $\frac{3}{2}$费米子的有效Luttinger-Kohn模型描述，表现出强的自旋-轨道耦合和能带转换。最近的实验提供了证据，非常规的超导YPtBi材料与节点自旋七重态配对。系统地研究了具有立方群对称性的自旋- $\frac{3}{2}$体系的拓扑配对结构，计算了具有零能平带和立方色散的表面Majorana谱.这些表面态的准粒子干涉图案的签名进行了研究，这可以在未来的隧穿实验进行测试。
2017-10-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Surface Majorana Flat Bands in $j=\frac{3}{2}$ Superconductors with Singlet-Quintet Mixing
最近的实验已经揭示了半赫斯勒超导体（如YPtBi）中的单线超导性的证据。理论已经提出了这种线超导性的拓扑性质，并提出了在半Heusler超导体的（111）表面上存在表面Majorana平坦带。由于表面Majorana平坦带的态密度发散，表面序参量和表面杂质对表面性质起着至关重要的作用。本文基于Luttinger模型研究了表面序参量和表面杂质对半Heusler超导体表面Majorana平坦带的影响。具体地说，我们考虑了由单重态-五重态配对混合引起的拓扑线超导相，根据$C_{3v}$点群的不可约表示对所有可能的表面态的序参量进行了分类，并证明了任何能量上有利的序参量都需要打破时间反演对称性.进一步讨论了不同序参量和非磁性或磁性杂质引起的表面Majorana平带能谱的能量分裂。我们提出能谱中的分裂可以作为对对称性和平均场序参量的指纹。我们的理论预测可以在未来的扫描隧道显微镜实验中进行检验。
2019-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Role of chemical disorder in tuning the Weyl points in vanadium doped Co$_2$TiSn
时间反演对称性和外尔费米子的缺乏给钴基Heusler合金带来了奇异的输运性质。在本研究中，我们研究了化学无序对Co-\textsubscript{2}-Ti \textsubscript{1-x}-V \textsubscript{x}-Sn磁性Weyl半金属候选物中Weyl点变化的作用。我们采用第一原理的方法来跟踪的节点线的演变负责外尔节点的外观在Co $_2$ TiSn作为一个功能的V取代Ti。通过增加V浓度代替Ti浓度，节线向费米能级移动，并且在中间组分附近保持在费米能级。V含量的进一步增加，导致节线远离费米能级。态密度计算表明，在整个组成范围内的半金属行为。每个Co原子上的磁矩作为V浓度的函数线性增加，直到x=0.4，并且在那之后，它开始减小。我们还研究了化学掺杂对外尔结和费米弧的影响。第一性原理计算表明，通过用V取代近一半的Ti，本征反常霍尔电导率比未掺杂的组分增加了一倍。结果表明，接近50% V掺杂Co $_2$ TiSn的组成，将是外尔物理实验研究的理想组成。
2022-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Dirac half-semimetallicity and antiferromagnetism in graphene nanoribbon/hexagonal boron nitride heterojunctions
本文预测石墨烯纳米带/六方氮化硼异质结具有半半金属性，其完全自旋极化的狄拉克点源于电荷转移，且掺杂可诱导反铁磁到亚铁磁相变，为碳基自旋电子学提供可调谐一维自旋极化导电通道。
2023-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Pair Distribution Function and Half Polarized Neutron Powder Diffraction at the HB-2A Powder Diffractometer
针对量子材料局域磁有序和各向异性的研究需求，本文展示在HFIR的HB-2A衍射仪上结合磁对分布函数（mPDF）与半极化中子粉末衍射（pNPD）技术，实现对阻挫材料等系统的定量分析，包括超低温测量。
2025-04-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Weyl-loop half metal in Li$_3$(FeO$_3$)$_2$
节线金属和半金属作为一种有趣的拓扑态，在超导材料中的研究最为广泛。基于第一性原理计算和对称性分析，我们预测三维材料Li $_3$（FeO $_3$）$_2$在半金属态下可以实现完全自旋极化的Weyl环.我们发现，这种材料具有铁磁基态，它是一个半金属，只有一个单一的自旋通道附近的费米能级。自旋上带在费米能级附近形成两个独立的外尔环，这两个外尔环是由带反转引起的，并受到滑移镜对称性的保护。一个循环是I型的，而另一个循环是混合型的。对应于体中的这两个环，在（100）面上，在环的表面投影内存在两个完全自旋极化的表面态鼓面。讨论了电子关联和自旋轨道耦合的影响，以及可能的沙漏外尔链。在半金属中实现体材料中的完全自旋极化外尔圈费米子和表面的鼓面费米子，可能会在自旋电子学中产生有前景的应用。
2018-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric Transport of Nodal Line Semimetal in Single-Component Molecular Conductor
研究了声子散射对单组分分子导体[Pd（dddt）$_2$ ]电导率的影响（dddt = 5，6-二氢-1，4-二噻英-2，3-二硫醇盐），通过在具有狄拉克锥的二维模型中应用先前的计算[Phys. Rev. B { \bf 98}，161205（2018）]，其中由杂质散射引起的电输运表现出狄拉克锥和声子散射的显著相互作用，导致电导率随着温度的升高而达到最大值。导体显示出节线半金属，其中HOMO（最高占据分子轨道）和LUMO（最低占据分子轨道）的带交叉提供了位于费米能量附近的狄拉克点的环，随后是类似于二维狄拉克锥的态密度（DOS）。使用紧束缚（TB）模型[arXiv：2008.09277]，这是使用从最近的X射线衍射实验在压力下观察到的晶体结构，它表明，所获得的电导率合理地解释了异常行为[Pd（dddt）$_2$ ]表现出几乎温度无关的电阻率在有限的温度。本文论证了有限温度下声子散射对狄拉克电子电导率的重要作用。本文将电导率的理论计算结果与实验结果进行了比较。
2020-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
