Soft-Phonon-Driven Effective Inversion-Symmetry Crossover in Quantum Paraelectrics
Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory（先进光源，阿贡国家实验室）；Department of Materials Science and Engineering and Materials Research Institute, The Pennsylvania State University（材料科学与工程系及材料研究所，宾夕法尼亚州立大学）；Department of Physics, The Pennsylvania State University（物理系，宾夕法尼亚州立大学）；Center for Nanoscale Materials, Argonne National Laboratory（纳米材料中心，阿贡国家实验室）
结合光学SHG等技术，揭示KTaO3中氧缺陷介导的非线性通道与软极性模式耦合的声子机制，修正反演对称性破缺温度依赖表现的传统图像，建立缺陷介导非线性响应的研究框架。
2026-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Soft phonons and ultralow lattice thermal conductivity in the Dirac semimetal Cd3As2
最近，Cd 3As 2作为一种典型的狄拉克半金属吸引了广泛的研究兴趣，它在费米能级附近具有三维线性色散电子带。以前的研究表明，单晶Cd 3As 2具有非常低的晶格热导率，在300 K时范围为0.3 W/mK至0.7 W/mK，这归因于点缺陷。在这项工作中，我们结合第一性原理晶格动力学计算和温度依赖的高分辨率拉曼光谱的高品质单晶薄膜生长的分子束外延揭示了一组软光学声子模式的存在下，在布里渊区中心的Cd 3As 2。这些软声子模式显着增加的散射相空间的热携带的声学声子和低晶格热导率的Cd 3As 2的起源。此外，我们表明，声子-声子Umklapp散射率和软光学声子频率之间的相互作用解释了不寻常的非单调的温度依赖性的晶格热导率的Cd 3As 2。我们的研究结果进一步表明，软声子模式可能是由与狄拉克节点相关的Kohn异常引起的，类似于石墨烯和Weyl半金属中的类似但较弱的效应。
2019-08-10 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
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
Dirac phonons in two-dimensional materials
声子是实现稳定的无自旋二维（2D）狄拉克点的理想平台，因为它们具有玻色子性质和难以破坏的时间反演对称性。值得注意的是，由于历史问题，几乎所有报道的2D材料的声子色散中的双重简并节点都被错误地归类为“狄拉克点”。这些双重简并节点的正确名称应该是“Weyl”，因为2D声子系统本质上是无自旋的，并且每个双重简并点都由二维的Weyl模型描述。到目前为止，还没有关于二维材料中四重简并狄拉克点声子的报道。在这项研究中，我们搜索了整个80个层组（LGs），发现狄拉克声子可以在70个LGs中实现。此外，二维材料声子色散中的狄拉克点可分为本质简并点和偶然简并点，它们分别出现在高对称点和高对称线上。在对称性分析的指导下，我们确定了狄拉克声子在几个二维材料候选人与六个LG的存在。这封信提供了一种方法来识别二维狄拉克声子，并提出了二维材料的候选人实现狄拉克声子。
2022-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pressure and Inversion Symmetry Breaking Field Driven First Order Phase Transition and Formation of Dirac Circle in Perovskites
以MAPbI $_3$为原型，通过模型哈密顿量研究和第一原理电子结构计算，研究了对称性破缺（inversion symmetry breaking，ISB）场和静水压力对卤化物钙钛矿能带拓扑的影响.我们的研究表明，当静水压力诱导正常拓扑绝缘体的连续相变，ISB场使它成为一级。压力平滑地减小正常带隙，并且在没有ISB的情况下，系统在产生具有反转特征的非平凡带隙之前达到无带隙状态。ISB场不能稳定无带隙态，因此，带隙随压力的不连续性引起一阶跃迁。此外，在非平凡阶段，ISB场在TRIM附近形成不变的表面狄拉克圆，这是第一次。该圆是由于狄拉克锥的相互渗透而形成的，类似于AA堆叠的双层石墨烯的带拓扑结构。
2020-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Three dimensional Dirac point at k=0 in photonic and phononic systems
虽然“狄拉克锥”色散只能在二维（2D）系统中有意义地定义，但狄拉克点的概念可以扩展到三维（3D）经典波动系统。我们发现，一个简单的立方光子晶体组成的核壳球表现出一个三维狄拉克点的中心布里渊区在有限的频率。使用有效介质理论，我们可以将我们的结构映射到零折射率材料，其中有效介电常数和磁导率在狄拉克点频率处同时为零。狄拉克点是六重简并的，由电偶极子和磁偶极子激发的偶然简并形成，每个都有三个自由度。我们发现，在简立方声波晶体中也存在k=0处的三维Dirac点，但与光子系统中的情况不同，声波系统中的三维Dirac点是四重简并的，是由偶极和双极激发的偶然简并形成的。利用有效介质理论，我们还可以将这种声波系统描述为在狄拉克点频率处具有等于零的有效质量密度和体积模量的倒数的材料。对于光子系统和声子系统，带的子集在区域中心附近具有线性色散，并且它们产生等频表面，这些等频表面是半径与（ω-ω_狄拉克）成比例的球体。
2013-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Surface phonon propagation in topological insulators
研究了拓扑绝缘体中螺旋狄拉克态对表面声子的影响。通过假设位移依赖的狄拉克锥，在连续极限下导出了它们的耦合。由此产生的重整化的声速和衰减及其依赖于化学势和波矢量的计算。在有限波矢的重整化声子频率的Kohn异常所造成的带内跃迁。它出现在波矢q<2k_F处，这是由于螺旋狄拉克电子缺乏背散射。计算了这种异常的波矢和化学势依赖关系。
2011-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Recipe for Dirac Phonon States with Quantized Valley Berry Phase in Two Dimensional Hexagonal Lattices
二维材料中的拓扑量子态是一个非常有趣的研究课题，其中电子相关系统的研究尤为重要。在这项工作中，我们提出了一个配方，导致狄拉克声子态的量子化谷贝里相位在二维六角晶格的第一性原理计算。我们表明，候选人拥有的三重旋转对称的角落里的六边形布里渊区主机谷狄拉克声子，这是保证保持完整的扰动。我们确定，这种特殊的拓扑结构的狄拉克声子填充功能可以实现在各种二维材料。特别是，单层CrI $_3$，一个有吸引力的二维磁性半导体与奇异的应用自旋电子学，是一个理想的平台，在实验中研究非平凡的声子。我们进一步证实了声子Berry相位在两个不相等的谷被量子化为$\pm π$。在声子狄拉克锥的投影处终止的声子边缘态清晰可见。这项工作表明，具有吸引力的谷狄拉克声子的二维六边形晶格将扩展谷物理的知识，提供广泛的应用拓扑声子。
2018-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of magneto-phonon resonance of Dirac fermions in graphite
在石墨中观察到狄拉克费米子磁激子与光学声子的相干耦合，这两个耦合模的分裂与磁场有关，并且具有反交叉行为。尖锐的磁-声子共振发生在石墨样品的区域中，该区域具有优良的单层石墨烯的性质，具有增强的狄拉克费米子寿命。大大减少的载流子展宽到低于石墨烯电子-声子耦合常数的值解释了尖锐共振的出现，揭示了狄拉克费米子的基本相互作用。
2010-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical breaking of inversion symmetry, strong second harmonic generation, and ferroelectricity with nonlinear phonons
Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）
通过光学声子的通用硬ening Kerr-like非线性性动态破缺晶格反演对称性，实现强二次和声生成和铁电性
2026-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Role of acoustic phonons in exotic conductivity of two-dimensional Dirac electrons
研究了二维狄拉克电子的声子散射对电导率的影响。电导率（$σ$）的温度（$T$）依赖性使用电子格林函数计算，其中杂质（$Γ_0$）和声子（$Γ_{\rm ph}$）都具有阻尼。对于零掺杂或小掺杂，当前快速通信关注的是，由于狄拉克电子和声子散射之间的竞争，$σ(T)$增加并且变得几乎恒定。$σ(T)$的这种奇怪行为归因于一种奇异的声子散射机制，在狄拉克锥的存在下，其动量空间被强烈缩小。对于大掺杂，由于费米面和声子的相互作用，$σ$减小。非常规的$T$的依赖性的电阻率$ρ(=1/σ)$小掺杂进行了比较与狄拉克电子在有机导体的实验。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon limited mobility of the Dirac-Fermions in a three-dimensional Dirac semimetal Cd$_3$As$_2$
建立了三维狄拉克半金属Cd $_3$ As $_2$中狄拉克-费米子气体声子有限迁移率的理论模型，考虑了声学声子和光学声子的散射.考虑到屏蔽效应，发现它们导致流动性的显着增强。简单的分析方程和幂律得到的布洛赫Gruneisen和均分制度。研究了迁移率与温度$T$和电子密度$n_e$的关系。结果表明，在高温区，光学声子限制迁移率$μ_{op}$比声学声子限制迁移率$μ_{ap}$占优势. $μ_{ap}$和$μ_{op}$之间存在交叉，并且交叉温度$T_c$随着$n_e$的增加而向更高的值移动。我们的迁移率的计算与最近的实验数据符合得很好。并与传统的简并半导体三维电子气的结果进行了比较。
2019-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dominant two-dimensional electron-phonon interactions in the bulk Dirac semimetal Na3Bi
本研究通过第一性原理计算发现体相 Dirac 半金属 Na3Bi 中存在占主导的二维电子-声子相互作用，该模式支配电荷输运并诱导向 Weyl 半金属的动态相变，推进了拓扑半金属中电子相互作用的定量分析。
2023-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-enforced three-dimensional Dirac phononic crystals
狄拉克半金属是指四个能带之间具有离散的线性交叉点（称为狄拉克点）的材料，是拓扑上不同相的临界态。这样的无隙拓扑态是通过带反转机制实现的，在这种机制中，狄拉克点可以通过微扰成对地湮灭，而不改变系统的对称性。在这里，我们报告的狄拉克点的实验观察，强制执行完全由晶体对称性，使用非对称的三维声子晶体。有趣的是，我们的狄拉克声子晶体主机四个螺旋拓扑表面状态，其中相反螺旋的表面状态交叉沿某些动量线的间隙，我们进一步的表面测量证实。新的狄拉克系统可能为研究难以捉摸的（伪）相对论物理提供新的机会，也为声学应用提供了一个独特的原型平台。
2020-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Dirac Fermions Protected by Space-Time Inversion Symmetry in Black Phosphorus
我们报道了在表面掺杂的二维半导体黑磷中实现新颖的受保护的狄拉克费米子。通过表面斯塔克效应的黑磷的宽可调带隙被用来实现高达~ 0.6eV的令人惊讶的大带反转。高分辨率角分辨光电子能谱直接揭示了狄拉克点对的产生及其沿滑动镜对称轴的运动。与石墨烯不同，黑磷的狄拉克点是稳定的，即使在存在自旋轨道耦合的情况下，也受到时空反演对称性的保护。我们的研究结果建立了黑磷在倒置制度作为一个简单的模型系统的二维保维（拓扑）狄拉克半金属，提供了一个前所未有的机会，发现二维外尔半金属。
2017-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Geometric Origin of Phonon Magnetic Moment in Dirac Materials
本研究建立掺杂Dirac材料声子磁矩的几何理论，揭示其来自演生规范场与标架场耦合，并在Cd$_3$As$_2$中经第一性原理计算验证与实验一致。
2025-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Detecting band inversions by measuring the environment: fingerprints of electronic band topology in bulk phonon linewidths
物质的拓扑相和耗散浴之间的相互作用构成了一个新兴的研究课题，与凝聚态，光子晶体，冷原子气体和量子信息有关。虽然最近的研究表明，耗散浴可以诱导拓扑相在本质上平凡的量子材料，拓扑不变量的耗散浴的反作用被忽视。通过探索这种反作用耦合到声子的中心对称狄拉克绝缘体，我们表明，体光学声子的线宽可以包含通用的功能，揭示了电子结构的拓扑结构。这个结果是第一个已知的例子，其中开放量子系统的拓扑相位可以通过测量周围环境的体属性来检测。
2015-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exciton lasing in carbon nanotubes below the population inversion threshold via phonon-mediated stimulated emission
本研究提出利用碳纳米管中的声子介导反斯托克斯受激发射，使激光可在远低于激子粒子数反转阈值的条件下实现，并明确了非零动量激子、强激子-声子耦合和窄激子跃迁三项条件。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted spin splitting in centrosymmetric crystals
对于静态晶体，当存在时间反转和反转对称性时，电子态的自旋自由度是双重简并的。这种简并只能通过（i）打破时间反演对称性，例如在铁磁体中，或者（ii）打破反转对称性并具有自旋轨道耦合，例如在Rashba效应中。我们提出，自旋简并可以解除在时间反转和反转对称晶体的晶格振动和自旋轨道耦合的组合。我们证明了这种效果在立方钙钛矿CsPbCl $_3$通过执行有限温度能带结构，其中，根据我们的预测，经历自旋分裂的第一性原理计算。我们还建议光学和光电发射实验来检验我们的预测。这一新的认识极大地扩展了可以表现出自旋分裂的材料范围，在各种技术中具有潜在的应用，如自旋电子学和光子学。
2017-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Phononic Stiefel-Whitney topology with corner vibrational modes in two-dimensional Xenes and ligand-functionalized derivatives
二维Stiefel-Whitney（SW）绝缘体是一种脆弱的拓扑态，在时空反演对称性的条件下，具有第二类SW结构.到目前为止，SWI已经在几种电子材料中提出，但很少在声子系统中提出。在这里，我们认识到，一个大类的二维屈曲蜂窝状晶体称为Xenes和它们的配体功能化的衍生物实现了非平凡的声子SW拓扑结构。声子SWI由非零的第二SW数$w_2=1$标识，与间隙边缘状态和鲁棒拓扑角模式相关联。尽管在这些材料中的电子拓扑性质的通用性，非平凡的声子SW拓扑结构主要归因于双带反转面内的声学和面外的光学带与相反的奇偶性，由于蜂窝晶格的结构屈曲。我们的研究结果不仅揭示了一个被忽视的二维Xene相关材料的声子拓扑性质，但也提供了丰富的容易合成的材料候选人与简单的声子谱声子SW拓扑物理的进一步实验研究。
2022-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Revealing Fano Resonance in Dirac Materials ZrTe5 through Raman Scattering
本研究利用拉曼散射测量探究了ZrTe5中的Fano共振，发现仅B2g I声子模式因较强的电声子耦合表现出Fano共振，且高温下该共振不对称性增强，揭示了电声子耦合、热效应与Fano共振间的复杂关联。
2025-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Inherited Berry curvature of phonons in Dirac materials with time-reversal symmetry
本文提出声子通过与时间反演对称晶体中电子耦合获得贝里曲率的模型，并以准二维狄拉克绝缘体BaMnSb2为例，证明其声子贝里曲率正比于电子谷陈数。
2025-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Phonon-induced topological transitions and crossovers in Dirac materials
我们发现，电子-声子相互作用可以改变狄拉克绝缘体和半金属的拓扑性质，在零和非零温度。与普遍认为温度升高总是会使拓扑相不稳定相反，我们的研究结果突出了声子可能导致拓扑表面态出现在具有拓扑平凡基态的材料中的交叉温度以上的情况。
2013-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Time inversion symmetry in the Dirac and Schrödinger-Pauli theories
本文指出Schrödinger-Pauli理论在描述破缺时间反演对称性时存在不完备性，揭示了Dirac理论中非相对论电子的内禀Berry曲率及其对反常霍尔电导率的独立贡献。
2025-08-12 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Underlying topological Dirac nodal line mechanism of anomalously large electron-phonon coupling strength on Be (0001) surface
最近发现，Berkenstein在其体相中具有Dirac节线（DNL），并且在其（0001）表面上具有DNL诱导的非平凡鼓面状表面态（DNSS），从而合理化了几个已经存在的历史难题[Phys.Rev.Lett.，\textbf{117}，096401（2016）]。然而，迄今为止，其潜在机制，即为什么其（0001）表面表现出异常大的电子-声子耦合效应（$λ_{e-ph}^s$ $\approx$ 1.0），仍然没有得到解决。在这里，通过第一性原理计算，我们已经证明，DNSS与声子态的耦合主要有助于其新颖的表面\emph{e-ph}增强。除了很好地再现了实验观测到的$λ_{e-ph}^s$和主要的Eliashberg耦合函数（ECF）峰外，我们还分解了ECF、$α^{2}$ $F$（\emph{k}，\textbf{\emph{q}}; \emph{v}）和作为每个电子动量的函数的\emph{e-ph}耦合强度$λ(\emph{k},\textbf{\emph{q}};\emph{v})$（\emph{k}），每个声子动量（\textbf{\emph{q}}）和每个声子模（$v$），证明了DNSS与$α^{2}$ $F$（\emph{k}，\textbf{\emph{q}}; \emph{v}）和$λ(\emph{k},\textbf{\emph{q}};\emph{v})$之间的稳…
2019-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Topological phase transition and phonon-space Dirac topology surfaces in ZrTe$_5$
我们使用第一性原理方法揭示了在ZrTe $_5$中，一种类似石墨的层状范德华材料，原子位移对应于六个区心A $_g$中的五个（保序）声子模式可以驱动从强到弱的拓扑绝缘体的拓扑相变，其中狄拉克半金属态出现在转变处，在由A $_g$声子模式形成的多维空间中产生狄拉克拓扑表面。这意味着在ZrTe $_5$中的拓扑相变可以用许多不同的外部刺激设置来实现，这些外部刺激能够穿透声子空间狄拉克表面而不破坏晶体学对称性。此外，我们预测，域的有效质量相反的符号可以通过激光泵浦创建，并将主机外尔模式相反的手征沿域边界传播。研究声子空间拓扑表面为理解和利用ZrTe $_5$及相关量子材料的奇异物理性质提供了一条新的途径。
2020-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon helicity induced by electronic Berry curvature in Dirac materials
在具有时间反演（TR）对称性的二维绝缘体中，低能质量狄拉克费米子的非零局部Berry曲率可以引起非平凡的自旋和电荷响应，即使所有占据态的Berry曲率积分为零。在这项工作中，我们提出了一个新的效应诱导的电子Berry曲率。通过研究BaMnSb $_2$中的电子-声子相互作用，我们发现电子的非零局部Berry曲率可以诱导声子角动量.这个声子角动量的方向被锁定到声子传播方向，因此我们将其称为“声子螺旋度”，在某种程度上让人想起自旋轨道耦合电子系统中的电子螺旋度。我们讨论了可能的实验探针，这样的声子螺旋。
2021-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Femtosecond Population Inversion and Stimulated Emission of Dense Dirac Fermions in Graphene
我们发现，强光激发的石墨烯单层与35 fs脉冲准瞬时建立了一个宽带，倒狄拉克费米子人口。光学增益出现并通过前200 fs的负光学电导率直接表现出来，其中受激发射完全补偿了石墨烯层中的吸收损耗。我们的实验理论比较两个不同的电子和空穴化学势再现吸收饱和和增益在40 fs，揭示，特别是，从一个热的经典气体到一个致密的量子流体的瞬态的演化与增加的光激发。
2012-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influences of spin-orbit coupling on Fermi surfaces and Dirac cones in ferroelectric-like polar metals
基于第一性原理计算和k .p有效模型，报道了具有P63 mc对称性的类铁电六方极性金属的物理性质，这些性质与具有空间反转对称性的常规金属不同.极性金属（如三元LiGaGe和元素极性金属Bi）的费米面上存在自旋织构，六重转动轴上的偶然狄拉克锥上存在自旋-动量锁定，这是由于自旋-轨道耦合和极性空间群中缺乏反转对称性造成的。这种效应在自旋轨道电子学中有潜在的应用。在LiGaGe中也预测了狄拉克点。
2019-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Interaction of Phonons and Dirac Fermions on the Surface of Bi2Se3: A Strong Kohn Anomaly
我们首次测量了强三维拓扑绝缘体Bi 2 Se 3的（001）面声子色散曲线。利用相干氦束表面散射技术对表面声子进行了测量。结果揭示了一个突出的签名的异国情调的金属狄拉克费米子准粒子，包括一个强大的科恩异常。签名是明显的低能量各向同性凸色散表面声子分支的频率最大值为1.8太赫兹，并具有V形最小值在约2kF，定义了科恩异常。理论分析将这种色散分布归因于表面狄拉克费米子对表面声子激发的重正化。狄拉克费米子的贡献，这个重整化的库仑型微扰模型的条款。
2011-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Gauge theory of giant phonon magnetic moment in doped Dirac semimetals
本研究提出掺杂狄拉克半金属声子磁矩的量子理论，基于演生规范场方法，结合第一性原理计算，发现磁矩与电霍尔电导率成正比，为拓扑材料动态大磁化提供指导。
2024-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon Weyl points and chiral edge modes with unconventional Fermi arcs in NbSi$_{2}$
该研究发现具有P6₂22对称手性结构的NbSi₂是探索声子外尔点与手性声子边缘模相互作用的理想平台，其K̄点周围存在三个陈数+1的外尔点，形成等效陈数-2的非常规费米弧。
2025-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Transport properties of semimetallic transition metal dichalcogenides
外尔半金属需要时间反演对称性（TRS）或晶格反转对称性的破缺。当TRS和反演对称共存时，可能存在一对简并的Weyl点，导致相应的Dirac半金属相。换句话说，狄拉克半金属态可以看作是外尔半金属态的两个副本。在本论文中，我们研究碲基化合物，如Weyl半金属候选MoTe 2和狄拉克半金属候选PtTe 2的过渡金属二硫族化合物的家庭。
2018-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-pump XUV-photoemission-probe in graphene: evidence for non-adiabatic heating of Dirac carriers by lattice deformation
我们调制的原子结构的双层石墨烯通过驱动其晶格在共振与面内E1 u晶格振动在6.3 μ m。使用时间和角度分辨光电子能谱（tr-ARPES）与极紫外（XUV）脉冲，我们测量的狄拉克电子附近的K点的响应。我们观察到，晶格调制导致异常的载流子动力学，与狄拉克电子达到较低的峰值温度和更快的速率相比，当激发远离声子共振或在单层样品中施加放松。冻结声子计算预测戏剧性的能带结构的变化时，E1 u振动的驱动，我们用来解释在实验中观察到的异常动力学。
2014-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Noncentrosymmetric topological Dirac semimetals in three dimensions
拓扑狄拉克半金属是一类在费米能级附近具有受保护的狄拉克点的半金属，其由于导带和价带的带反转而产生。在这项工作中，我们研究了较少探索类的\emph{noncentrosymmetric}拓扑狄拉克半金属在三维空间。我们确定了非中心对称的晶体学点群所需的稳定四重简并带交叉，并推导出模型哈密顿所有不同类型的带反转允许的对称性。使用这些模型哈密顿量，强调允许的耦合的物理性质，我们建立了通用的电子相图非中心对称狄拉克半金属，并表明，它一般包括共存的Weyl点节点或Weyl线节点的阶段。特别是，对于一个特定类型的带反转在六重对称系统中，我们表明，外尔线节点总是存在的。基于第一性原理计算，我们预测BiPd $_2$ O $_4$在20 Gpa压力下是一个非中心对称的Dirac半金属，在四重旋转轴上有拓扑II型Dirac点.此外，我们提出六方极性合金LiZnSb $_{x}$ Bi $_{1-x}$实现了一个Dirac半金属与共存的Weyl点。有趣的是，外尔点的出现和位置是高度可调的，并且可以通过合金浓度$x$来控制。更一般地说，我们的结果不仅建立了带反转非中心对称系统作为一个广泛的和通用的拓扑半金属类，但也提供了一个框架，研究量子非线性霍尔效应和非线性光学性质的狄拉克半金属。
2021-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-Induced Topological Transition to a Type-II Weyl Semimetal
由于晶体对称性的拓扑量子态的出现的重要性，我们已经研究了，例如在NbNiTe 2，晶体对称性，原子位移（晶格振动），带简并性和带拓扑结构的相互作用。对于空间群53（Pmna）中的NbNiTe 2结构-具有由两个滑移平面和一个具有2倍旋转和螺旋轴的镜像平面产生的反转中心-在费米能附近的两个带流形之间存在完全的能隙开口。当原子被光学声子位移时，对称性降低到空间群28（Pma 2），消除了沿着c的一个滑移面，相关的旋转和螺旋轴，以及反转中心。结果，出现了20个外尔点，其中包括在G-X方向上位于一对相邻电子和空穴带之间的边界处的4个II型外尔点。因此，光学声子可以提供到外尔费米子状态的跃迁的控制。
2017-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio phonon self-energies and fluctuation diagnostics of phonon anomalies: Lattice instabilities from Dirac pseudospin physics in transition metal dichalcogenides
我们提出了一个从头计算方法的声子自能和它们的波动诊断，这使我们能够识别声子异常背后的电子过程。应用到过渡金属-二硫属化物单层1H-TaS $_2$揭示了声学声子与来自孤立的低能金属带的电子之间的耦合完全是声子异常的原因，例如在这种材料中观察到的模式软化和相关的电荷密度波。我们的分析使我们能够区分不同的模式软化机制，包括矩阵元素的影响，费米面嵌套，和范霍夫的情况。我们发现，矩阵元素的影响，起源于一种特殊类型的狄拉克赝自旋纹理控制的电荷密度波物理在1H-TaS $_2$和类似的过渡金属dichalcogenides。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Decay and Frequency Shift of Inter and Intravalley Phonons in Graphene -Dirac Cone Migration-
通过考虑石墨烯中谷间和谷内声子的自能的解析表达式，我们描述了D，2D和D $'$拉曼谱带随掺杂（$μ$）和光激发能（$E_L$）的变化的行为。比较自能与观测到的二维带宽的$μ$依赖性，我们估计了组成谷间声子在$\hbar vq\simeq E_L/1.6$（$v$是电子的费米速度）的波矢$q$，并得出结论，自能作出了主要贡献（60%）的D和2D带的色散行为。$q$的估计是基于移位狄拉克锥的图像，其中当$μ< (vq-ω)/2$时，满足$q > ω/v$（$ω$是声子频率）的声子到电子空穴对的共振衰减被抑制。我们强调的事实是，在任意$μ$的电子-声子耦合强烈抑制谷间（和谷内纵向光学）声子与$q=ω/v$的衰减。这一特征与谷内横光学声子的发散行为相反，谷内横光学声子的发散行为与等离子体激元的偏振函数非常相似。
2013-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac Line Nodes in Inversion Symmetric Crystals
提出并刻画了一类新的自旋-轨道相互作用为零的拓扑半金属$\mathbb{Z}_2$.所提出的拓扑半金属的特征在于存在大量的一维（1D）狄拉克线节点（DLN）和二维（2D）近平坦的表面状态，由反转和时间反转对称性的保护。我们开发的$\mathbb{Z}_2$不变量指示存在的DLN的奇偶校验特征值的奇偶校验不变点在倒易空间。此外，使用第一性原理计算，我们预测DLN发生在铜$_3$ N附近的费米能通过掺杂非磁性过渡金属原子，如Zn和Pd，与2D表面状态出现在投影内部的DLN。本文简要讨论了自旋-轨道相互作用和自旋破缺的影响，并对实验结果进行了评述。
2015-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A New Two-Dimensional Dirac Semimetal Based on the Alkaline Earth Metal, CaP$_3$
使用进化算法结合第一性原理密度泛函理论计算，我们确定二维（2D）的CaP $_3$单层作为一个新的狄拉克半金属由于反转和非对称的空间对称性的结构。这种由轻元素组成的新拓扑材料具有高的结构稳定性（高于文献中已知的相），这通过热力学和动力学稳定性分析得到证实。此外，它满足电子填充准则，因此它的狄拉克态位于费米能级附近。理论对称性分析所预言的狄拉克态的存在也被第一性原理电子能带结构计算所证实。我们发现，狄拉克态的能量位置可以通过应变调谐，而狄拉克态是不稳定的外部电场，因为它打破了空间反演对称性。我们的研究结果将有助于基于轻元素的二维狄拉克费米子在纳米电子器件和拓扑电子学中的应用。
2023-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio investigation of lattice dynamics of fluoride scheelite LiYF4
我们报告的声子动力学LiYF 4的直接方法，使用第一性原理计算。计算结果与实验结果吻合较好。与非弹性中子散射和拉曼测量相比，注意到两个拉曼活性模式之间的反转。讨论了对应于这些模式的原子位移。拉曼和红外活性基团之间的多重反转存在于360 cm-1以上。计算和分析了总声子态密度和部分声子态密度。
2005-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Population inversion and ultrafast terahertz nonlinearity of transient Dirac fermions in Cd$_3$As$_2$
该研究利用时间分辨光泵浦太赫兹谐波光谱揭示Cd$_3$As$_2$中瞬态粒子数反转对太赫兹驱动的强响应，并基于Boltzmann理论解释其高效三次谐波产生机制。
2024-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Electronic Cooling in Weyl and Dirac Semimetals
从电子到声子的能量转移在任何基于Weyl或Dirac半金属的应用中都是重要的考虑因素。在这项工作中，我们分析计算声学声子的冷却功率，即与声学声子相互作用的电子的能量弛豫率，在各种不同的情况下，对于Weyl和Dirac半金属。对于在节点处具有费米能的冷Weyl或Dirac半金属，我们发现电子温度$T_e$随时间按幂律衰减。在重掺杂状态下，$T_e$在远离平衡的时间上线性衰减。在重掺杂的短程无序系统中，我们预测由于电子和声子之间的能量转移增强，声学声子的冷却能力急剧增加。当将外部磁场施加到未掺杂系统时，冷却功率在磁场强度上是线性的，并且$T_e$在时间上具有平方根衰减，在一定值范围内与磁场强度无关。
2015-10-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Investigation of Electron-Phonon Coupling in Epitaxial Silicene by In-situ Raman Spectroscopy
本文报道用原位拉曼光谱研究了Ag（111）表面硅烯层中Dirac费米子与晶格振动之间的特殊耦合，即电子-声子耦合（EPC）。我们发现，由于硅烯和衬底之间的晶格失配以及衬底的电荷掺杂导致的拉伸应变，EPC被显著调制。确定了硅烯中二维电子气散射的特殊声子模。通过拉曼散射检测EPC和狄拉克费米子之间的关系，将为研究二维蜂窝材料的奇异性质提供一条直接的途径。
2015-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast electron-phonon scattering in antiferromagnetic Dirac semimetals
该研究针对拓扑反铁磁狄拉克半金属超快自旋电子动力学认知不足的问题，从理论上研究其电子-声子散射的自旋相关动力学，发现可通过超短时间载流子动力学识别各向异性能带结构的特征。
2025-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evolution of Band Topology by Competing Band Overlap and Spin-Orbit Coupling: Twin Dirac Cones in Ba$_3$SnO as a Prototype
以反钙钛矿Ba $_3$ SnO为原型材料，从理论上论证了能带反转和自旋轨道耦合（SOC）之间的竞争如何导致能带拓扑的非平凡演化.一个关键的观察是，当带反转占主导地位的SOC，出现“双”狄拉克锥的能带结构。由于双狄拉克锥，该带显示出非常特殊的结构，其中一个双晶的上锥不断地转变为另一个双晶的下锥。有趣的是，带反转和SOC的相对尺寸在这一系列的反钙钛矿A $_3$ EO中通过A（Ca，Sr，Ba）和/或E（Sn，Pb）原子的取代来控制。对一个有效模型的分析表明，双狄拉克锥的出现是普遍的，这使得我们的论证成为寻找由竞争带反转和SOC引起的奇异能带结构的一个有希望的出发点.
2017-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Large Effective Phonon Magnetic Moment in a Dirac Semimetal
本文通过磁太赫兹实验发现狄拉克半金属 Cd$_3$As$_2$ 中声子与回旋共振耦合可产生约为玻尔磁子 2.7 倍的巨大有效声子磁矩，并揭示其源于电子-声子耦合，为光致拓扑相提供新途径。
2020-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Leveraging Electron-Phonon Interaction to Enhance Thermoelectric Power Factor in Graphene-Like Semimetals
电子-声子相互作用（EPI）可能对半导体的热电性能有害，因为它限制了载流子的迁移率。在这里，我们表明，增强的EPI具有很强的能量依赖性提供了一个内在的途径显着增加的塞贝克系数和热电功率因数，特别是在二维（2D）石墨烯类狄拉克带的背景下。该增加通过经由电子/空穴载流子的优先散射实现电子能量过滤来实现。我们证明了这一概念，通过实施国家的最先进的第一性原理计算方法，明确治疗EPI的二维无隙MOS $_{2}$同素异形体，它既有无质量狄拉克带和重费米子状态，作为过滤器。我们确定的最佳位置的重态，因此发病的过滤过程是在狄拉克点。我们的研究开辟了一条新的途径，通过在石墨烯类半金属中设计EPI或识别本质上具有特征电子结构的新化合物来获得功率因数。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Flat-band optical phonons in twisted bilayer graphene
本文建立了扭曲双层石墨烯晶格动力学的连续介质模型，发现高频面内声子模式在近似条件下出现平带和有限魔角，并指出恢复势使精确建模中魔角消失，且声子平带化可通过扭曲角调控并可由光谱学观测。
2023-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Newly observed first-order resonant Raman modes in few-layer MoS$_2$
本文报道了在激发能大于2.4 eV时，在286 cm $^{-1}$和471 cm $^{-1}$处的少层MoSPDMATHABMM的拉曼光谱中出现的两个新的一阶拉曼模.这些模式只出现在少层MoS $_2$中;因此，它们的缺失提供了识别单层MoS $_2$的简单且准确的方法。我们表明，这些模式是相关的声子，没有观察到在单层由于它们的对称性。这些声子中的每一个导致几个近简并声子在少层样品。少层材料中的近简并声子属于两种不同的对称表象，在反转或水平反射下表现出相反的行为。因此，拉曼活性声子存在于少层材料中，其具有与单层的对称禁戒声子几乎相同的频率。我们在这里提供了对所有具有反转中心或平行于层的镜面的少层二维晶体结构的这种效应的一般处理。我们表明，总是近简并声子模式的不同对称性必须发生，因此，类似的伪激活效应可以除外。
2015-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Dirac semimetal PdTe2 temperature-dependent quasiparticle dynamics and electron-phonon coupling
利用超快光泵浦-探测光谱研究了狄拉克半金属PdTe 2单晶的温度依赖性超快载流子和声子动力学。两个不同的载流子和相干声子弛豫过程被确定在5 K - 300 K范围内。定量分析表明，在亚皮秒时间尺度上存在一个快速弛豫过程（τ_f），该弛豫过程起源于电子-声子热化。随后是一个缓慢的弛豫过程（τ s），时间尺度为7- 9.5ps，这是由声子辅助的电子-空穴复合引起的。两个重要的振动模式解决在所有测量的温度下，并对应于Te原子的面内（E_g），和面外（A_1g），运动。随着温度的升高，两种声子模式都明显软化。A_1g模频率随温度升高而单调下降。其阻尼率几乎保持不变。正如预期的那样，E_g随温度升高而均匀下降。在80 K以上的温度下，变化不大。实验结果表明，纯退相在弛豫过程中起着重要作用。PdTe 2声子被认为是其双折射性质的主要原因。研究声子的行为将有助于理解其复杂的超导电性。
2021-09-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Second generation Dirac cones and inversion symmetry breaking induced gaps in graphene/hexagonal boron nitride
石墨烯/h-BN已经成为范德华异质结构的模型，并且由超晶格势进行的能带结构工程导致了各种新颖的量子现象，包括自相似的Hofstadter蝴蝶态。虽然新产生的第二代狄拉克锥（SDC）被认为是理解这种有趣的现象的关键，但由于缺乏直接的实验结果，到目前为止，关于这种异质结构中SDC的基本知识，例如SDC的位置和色散，反转对称性破缺对带隙开口的影响，仍然存在很大争议。在这里，我们报告的第一个直接的实验结果，分散的SDC在0 $^\circ$对齐的石墨烯/h-BN异质结构，使用角分辨光电子能谱。我们的数据明确地揭示了SDC在超晶格布里渊区的角落，并在两个超晶格谷之一。此外，在SDC和原始石墨烯狄拉克锥处分别观察到$\approx$ 100 meV和$\approx$ 160 meV的能隙。我们的工作突出了强反转对称破缺微扰势在石墨烯/h-BN物理中的重要作用，填补了Dirac费米子能带结构工程中超晶格势的关键知识空白.
2016-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic evidence for bulk-band inversion and three-dimensional massive Dirac fermions in ZrTe5
三维拓扑绝缘体（3D TI）代表了量子物质的新态，其中表面态受到时间反转对称性的保护，并且在体导带和价带之间发生反转。然而，体带反转，这是密切联系在一起的拓扑非平凡性质的三维TI很少被实验研究。此外，在TI中很少观察到具有近带色散的3D有质量狄拉克费米子。最近，范德华晶体ZrTe 5理论上被预测为TI。在这里，我们报告了高迁移率（~33,000 cm $^2$ /（Vs））多层ZrTe 5薄片在磁场（$B$）高达35 T的红外透射研究。我们观察到零磁场光吸收与光子能量之间的线性关系，带隙约为10 meV，并且在低磁场下朗道能级（LL）跃迁能量与$\sqrt{B}$相关，表明在该系统中存在具有近线性带色散的三维大质量狄拉克费米子。更重要的是，在高于17 T的磁场下LL内跃迁的重新出现揭示了两个零LL之间的能量交叉，这反映了体导带和价带之间的反转。我们的结果不仅为ZrTe 5中的TI态提供了光谱证据，而且为范德华材料中Dirac费米子的基础研究开辟了一条新的途径。
2017-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
