Mixed topological semimetals driven by orbital complexity in two-dimensional ferromagnets
外尔费米子和拓扑半金属的概念出现在三维动量空间被广泛探讨，由于各种各样的奇异性质，他们给了。另一方面，人们对二维磁性材料中出现的半金属态知之甚少，而这是目前和未来信息技术的基础。在这里，我们证明，包括磁化方向到拓扑分析允许拓扑半金属状态，表现在二维铁磁体作为自旋轨道和交换相互作用之间的相互作用的结果的自然分类。我们探讨了这种混合拓扑半金属在现实材料中的出现和稳定性，并指出了混合拓扑状态的电流诱导轨道磁性和电流诱导畴壁运动的前景。我们的发现为理解、设计和利用二维自旋轨道铁磁体中的拓扑半金属态铺平了道路。
2019-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological invariants for three dimensional Dirac semimetals and four dimensional topological rotational insulators
狄拉克半金属是一类由某些类型的晶体对称性保护的半金属相，其低能有效哈密顿量由三维（3D）狄拉克方程描述。尽管有各种理论研究，但描述狄拉克半金属拓扑性质的理论尚未完全建立。在这篇工作中，我们通过在四维（4D）中建立3D Dirac半金属和拓扑晶体绝缘体之间的映射，定义了3D Dirac半金属的拓扑不变量。我们证明了这一计划，通过构建一个紧束缚模型的4D拓扑晶体绝缘体的旋转对称性的保护。一种新的拓扑不变量，“旋转陈数”，被证明是该系统的拓扑特征。作为旋转陈数的结果，在这个4D系统的3D表面上发现了无间隙的狄拉克点。对于具有两个表面的平板，我们发现相应的两个表面态的低能有效理论可以直接映射到3D Dirac半金属的低能有效理论，这表明3D Dirac半金属的拓扑性质可以用4D中定义的转动Chern数来表征.我们的方案提供了一个新的系统的方法来提取拓扑半金属相的拓扑性质。
2016-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Semi-Quantized Spin Pumping and Spin-Orbit Torques in Topological Dirac Semimetals
研究了具有旋进磁化的铁磁绝缘体与拓扑狄拉克半金属之间的自旋和电荷输运现象随时间的发展过程。与常规金属相比，拓扑狄拉克半金属在自旋电流作用下表现出很强的逆自旋霍尔效应。结果表明，感应电荷电流是半量子化的，即，当系统处于拓扑Dirac半金属相时，它只与两个Dirac点在动量空间中的距离有关，而与无序强度几乎无关。作为逆效应，我们证明了施加在拓扑狄拉克半金属上的电场通过交换作用和半量子化自旋霍尔效应对铁磁绝缘体中的局域磁化强度施加自旋矩.我们的研究表明，拓扑狄拉克半金属提供了一个耗散较少的平台，自旋电荷转换和自旋开关。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Semimetals for Scaled Back-End-Of-Line Interconnect Beyond Cu
金属互连缩放中的电阻瓶颈要求新的互连材料。本文探讨拓扑半金属作为一个潜在的解决方案。在回顾了用于后端线（BEOL）互连的拓扑半金属的理想特性之后，我们使用CoSi作为例子来演示随着缩放而减小的电阻面积积，并提供材料搜索指南。
2021-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analysis of Dirac and Weyl points in topological semimetals via oscillation effects
计算了Dirac和Weyl拓扑半金属中费米面口袋的极值截面积和回旋质量。计算是针对外尔点和狄拉克点附近电子能带的最一般形式进行的。利用所得到的公式，人们可以从适当的实验数据中找到表征拓扑半金属中Dirac和Weyl电子的参数。作为一个例子，我们考虑在TaAs的W1电子。
2021-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
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
Emulating topological chiral magnetic effects in artificial Weyl semimetals
我们实现了高度可调谐的外尔半金属带，并随后模拟了超导量子线路中的拓扑手征磁效应。我们用精心设计的微波场驱动超导量子线路，将晶格的动量空间映射到参数空间，实现了外尔半金属的哈密顿量。通过测量能谱，我们直接将立方晶格的Weyl点成像，并由Berry曲率测量进一步确定其拓扑缠绕数。特别是，我们使用了一个额外的微波场，以产生一个动量依赖的化学势，从中提取的手性磁拓扑电流的存在下，一个人工磁场。这种纯拓扑电流与磁场成正比，这与著名的安培定律相反，并且可能对拓扑材料和量子器件产生重大影响。
2018-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Low-Frequency Divergence of Circular Photomagnetic Effect in Topological Semimetals
本研究发现拓扑半金属中圆形光磁效应的轨道矩贡献呈ω⁻¹低频标度，响应远强于常规材料，且响应张量与费米子陈数相关，揭示了拓扑半金属的新特征，为光电子与自旋电子应用提供了候选平台。
2022-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi Arcs in Tilted Weyl Semimetals: Classification, Evolution and Transport Properties
Weyl半金属是拓扑半金属的一种新的量子态，它具有拓扑表面态--费米弧。本文将外尔半金属中的费米弧分为第一类和第二类。基于紧束缚模型，利用体外尔锥的倾斜强度研究了1/2类费米弧的演化和输运性质。拓扑表面态的（剩余）反常霍尔电导率是一类费米弧的物理结果，因此一类费米弧成为混合或II型Weyl半金属的非平凡拓扑性质。因此，本文的工作为了解Weyl半金属的拓扑性质提供了一种直观的方法.
2017-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hyperbolic non-Abelian semimetal
该研究将拓扑保护半金属能带交叉扩展到双曲晶格，发现非阿贝尔布洛赫态导致低能态密度非传统标度，并揭示由第二陈数保护的余维五节点流形。
2024-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
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
Oscillations of magnetization in topological line-node semimetals
本文从理论上研究了拓扑线结半金属中deHaas-van Alphen振荡的相位。在这些半金属中，载流子的化学势基本上取决于磁场，与具有带接触线的三维金属中的相位相比，这种依赖性改变了振荡的相位。我们的研究结果阐明了最近的实验数据的Berry相的某些电子轨道在ZrSiS，ZrSiTe，和ZrSiSe。
2018-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological frequency conversion in Weyl semimetals
我们理论上预测了一种基于外尔半金属的光放大新工作原理：当外尔半金属在两个频率下受到适当照射时，靠近外尔点的电子通过拓扑频率转换机制在频率之间转换能量[Martin et al，PRX 7 041008（2017）]。每个电子以普朗克常数的整数倍乘以两个频率的乘积给出的量子化速率转换能量。在模拟中，我们表明，最佳的，但可行的能带结构可以支持拓扑频率转换的“太赫兹间隙”的强度下降到$ 2{\rm W}/{\rm mm^2}$ ;从效果的增益可以超过耗散损耗时，频率大于系统的弛豫时间。拓扑频率转换为光放大提供了一个新的范例，并进一步扩展了Weyl半金属的技术应用前景。
2022-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Embedded Topological Semimetals
拓扑半金属，如狄拉克，外尔，或线节点半金属，是由其节点能带结构和表面状态的特征的物质的无隙状态。在这项工作中，我们考虑分层（拓扑平凡）绝缘系统在$D$维组成的耦合多层的$d$维拓扑半金属。尽管是名义上的大块绝缘体，我们表明，具有共同维度$(D-d)$的晶体缺陷可以窝藏强大的低维拓扑半金属嵌入在一个平凡的绝缘背景。作为一个例子，我们表明，缺陷约束的拓扑半金属可以本地化的堆垛层错和部分位错。最后，我们提出了如何在实验中通过引入磁场和解决相对论无质量狄拉克朗道能级谱在低能量下，否则带隙系统中，嵌入的拓扑狄拉克半金属可以识别。
2022-05-11 cond-mat.mes-hall
Floquet Weyl semimetal phases in light-irradiated higher-order topological Dirac semimetals
Floquet工程，通过周期性驱动来剪裁系统的概念，越来越多地被用于设计和操纵物质的拓扑相。在这项工作中，我们研究了周期性驱动的高阶拓扑狄拉克半金属与$k$依赖的量子化四极矩通过应用圆偏振光。非驱动狄拉克半金属具有无间隙的高阶铰链费米弧状态，这是狄拉克节点的高阶拓扑结构的结果。当用圆偏振光照射时，产生具有混合阶拓扑结构的Floquet Weyl半金属相，其特征在于同时具有$k$依赖的量子化四极矩和$k$依赖的陈数.这样的Floquet Weyl半金属支持铰链费米弧状态和拓扑表面费米弧状态。此外，还讨论了高阶拓扑Dirac半金属中具有倾斜Weyl锥的Floquet Weyl半金属。考虑到最近提出的大量高阶拓扑Dirac半金属材料，我们的研究结果很快就可以得到验证。
2023-03-22 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional topological semimetals
二维拓扑半金属是二维材料与拓扑材料交叉的产物，近年来得到了迅速的发展。本文就这一领域的研究进展作一简要综述。我们的重点是基本概念和概念，以传达该领域的连贯性概述。一些材料的例子进行了讨论，以说明的概念。我们讨论了在该领域的突出问题，需要在未来的研究中加以解决。
2021-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Helical Spin Order from Topological Dirac and Weyl Semimetals
我们研究了拓扑Dirac和Weyl半金属的动力学质量产生和由此产生的螺旋自旋序，包括量子自旋Hall绝缘体的边缘态、弱拓扑绝缘体的表面态和Weyl半金属的体材料.特别地，外尔半金属的螺旋自旋织构以可见的方式显示了外尔费米子的自旋-动量锁定。螺旋序的自旋波波动携带电荷密度;因此，可以以简单且可预测的方式电控制自旋织构。
2015-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Topological hybrid semimetal phases and anomalous Hall effects in a three dimensional magnetic topological insulator
在这项工作中，我们提出了一个铁磁性的Bi $_2$ Se $_3$作为候选人举行的Weyl和线半金属相共存，打破了时间反演对称性。我们证明了通过调节塞曼交换场强度和费米速度可以产生I型Weyl半金属相、I型和II型半金属相以及它们的混合型线半金属相。讨论了它们在U（1）规范场下的拓扑响应。我们的结果为实现Weyl和半金属线提供了一条新的途径，并将有助于理解三维物质系统中的拓扑输运现象。
2021-08-16 cond-mat.mes-hall
Artificial gravity field, astrophysical analogues, and topological phase transitions in strained topological semimetals
有效引力和规范场是拓扑半金属中低能准粒子的涌现性质。在这里，以两个狄拉克半金属为例，我们证明了应用晶格应变可以产生扭曲的时空，在天体物理学中有迷人的类似物。特别地，我们研究了模拟黑洞/白洞事件视界和引力透镜效应的可能性。此外，我们发现应变诱导的拓扑相变，无论是在体材料和它们的薄膜。特别是在薄膜中，量子自旋霍尔和平凡绝缘相之间的转变可以通过很小的应变来实现，自然导致一种新的压电拓扑晶体管器件的提议。讨论了霍金辐射效应可能的实验实现和模拟。我们的研究结果跨越了多个学科，揭示了拓扑半金属作为一个独特的桌面平台，探索有趣的现象，天体物理学和广义相对论;它还建议现实的材料和方法，以实现控制拓扑相变具有巨大的潜力，器件应用。
2017-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetization of topological line-node semimetals
利用拓扑线结半金属的节线附近电子的朗道能级的近似表达式，得到了该半金属在任意形状的线上的磁化强度公式.研究还表明，在这些材料中，化学势对磁场的依赖性可以很强，这种依赖性可以从根本上影响deHaas-van Alphen振荡。所得结果适用于菱面体石墨，这是一种线结半金属。对于这种材料，我们发现它的磁化率的温度和磁场的依赖性。
2018-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Square-root topological semimetals
我们提出了拓扑半金属的平方根运算产生的紧束缚模型在二维和三维，我们称之为平方根拓扑半金属。平方根拓扑半金属在有限能量处具有拓扑带，其拓扑保护继承自平方哈密顿量。这种拓扑特征也反映在有限能量边界模的出现上。具体来说，专注于AIII类的平方哈密顿的拓扑性质，我们发现，装饰蜂窝（装饰钻石）模型主机有限能量狄拉克锥（节线）。我们还提出了一个实现的平方根拓扑半金属弹簧质量模型，其中有限能量狄拉克点对张力的变化的鲁棒性阐明。
2021-02-03 cond-mat.mes-hall
Topological semimetals: surface transport and spin effects
Institute of Solid State Physics of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院固体物理研究所）；V.L. Ginzburg Research Centre for High-Temperature Superconductivity and Quantum Materials, P.N. Lebedev Physical Institute of RAS（俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所V.L.金兹堡高温超导与量子材料研究中心）
本文综述了拓扑半金属中电荷和自旋输运的研究，探讨了其表面态的特性及非线性反常霍尔效应，并讨论了其在新型拓扑材料中的潜在应用。
2026-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hopf-link multi-Weyl-loop topological semimetals
我们构造了一个通用的双带模型，它可以描述具有多个闭合Weyl环的拓扑Weyl半金属。所有现有的多Weyl环半金属，包括网络，或网络链和霍普夫链状态可以在一个相同的框架内检查。基于一个双回路模型，研究了这些拓扑结构不同的体态对应的鼓面表面态，并进行了比较。我们的模型与霍普夫绝缘体的连接进行了讨论。此外，为了在实验上识别这些拓扑结构不同的Weyl半金属态，特别是区分Hopf链和非Hopf链，我们还研究了它们的Landau能级。结果表明，无论磁场的方向如何，霍普夫链态都存在一个四重简并的零能朗道带.
2018-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum oscillation evidence of topological semimetal phase in ZrSnTe
层状WHM型（W=Zr/Hf/La，H=Si/Ge/Sn/Sb，M=S/Se/Te）材料代表了一个大的拓扑半金属族，它为研究拓扑半金属态的演化提供了一个很好的平台，通过对W，H和M元素的各种组合进行自旋轨道耦合和结构维数的微调。在这项工作中，通过高场de Haas-van Alphen（dHvA）量子振荡研究，我们发现了证据的预测拓扑非平凡带在ZrSnTe。此外，从量子振荡频率的角度依赖性，我们揭示了这种层状材料的三维费米表面拓扑结构，由于强层间耦合。
2017-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric polarization in magnetic topological nodal semimetal thin films
从理论上研究了磁拓扑节结半金属薄膜的电极化的强度。在磁性掺杂的拓扑绝缘体中，一旦交换耦合超过带隙，就会出现拓扑节点半金属相。改变磁化方向，调制系统的节点结构，使系统成为拓扑节点或线半金属。我们发现节线半金属具有非线性的电极化的强度，这在节点半金属中是没有的。非线性响应源于表面态的存在。屏蔽效应自洽地包含在平均场近似中，并且即使在屏蔽效应存在的情况下也观察到非线性的电极化的强度。
2018-11-30 cond-mat.mes-hall
Photoinduced topological phase transition from a crossing-line nodal semimetal to a multiple-Weyl semimetal
我们提出了一个简单的方案来构建一个模型，其费米面是由交叉线节点。哈密顿量由一个正常的跳跃项和一个附加项组成，该附加项在镜面反射下是奇的。线节点沿着镜像不变平面出现，其中每个线节点携带量化的Berry磁通量。我们明确地构建了一个模型与$N$折叠旋转对称，其中的$2N$线节点合并在北极和南极。光辐照诱导拓扑相变。当我们沿着$k_z$轴照射时，在这些极点处出现了携带负电荷$\pm N$的点节点，而所有的线节点消失。所得到的系统描述各向异性的多外尔费米子。
2017-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Numerical Study of Universal Conductance Fluctuation in Three-dimensional Topological Semimetals
研究了拓扑半金属中的电导涨落。通过拓扑半金属能级的统计分布，确定了普适电导涨落（UCF）的主导参数，不相关带数$k$、能级简并度$s$和对称参数$β$。这些参数使我们能够预测零温度的拓扑半金属的内在UCF Altshuler-Lee-Stone理论。然后，我们数值计算了准一维拓扑半金属的电导涨落。我们发现，对于Dirac/Weyl半金属，理论预测与数值计算结果一致.然而，对于拓扑节线半金属，发现了非普适的电导涨落行为，即，电导波动幅度随SOC强度的增大而增大。我们发现，这种意想不到的电导涨落依赖于参数的现象与三维拓扑半金属的费米面形状有关。这些结果将有助于我们理解三维拓扑半金属中UCF的现有和未来的实验结果。
2017-08-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Role of topological charges in the nonlinear-optical response from Weyl semimetals
本研究探究拓扑荷对多外尔半金属非线性光学响应的影响，发现激光驱动电流、反常电流均带拓扑荷特征，强场下反常电流与拓扑荷不再成正比，且拓扑荷显著影响高次谐波的产率与能量截止值。
2023-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Topological semimetal with coexisting nodal points and nodal lines
本文提出一种构造同时具有节点和节线的拓扑半金属方案，并通过周期性驱动发现混合阶拓扑半金属及其向一阶拓扑半金属的转变，丰富了拓扑半金属家族。
2025-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Classification of reflection symmetry protected topological semimetals and nodal superconductors
虽然绝缘体、半金属和超导体在非空间对称性方面的拓扑分类是很好理解的，但对晶体对称性（如镜面反射和旋转）保护的拓扑状态知之甚少。在这项工作中，我们系统地分类拓扑半金属和节点超导体的保护，不仅由非空间（即，全球）对称，而且还通过晶体反射对称。我们发现这种分类主要取决于（i）半金属（超导体）的费米面（节点线或节点）的余维，（ii）镜像对称与非空间对称是交换还是反交换，以及（iii）费米面（节点线或节点）在镜像反射和非空间对称下如何变换。该分类是通过检查所有可能的可添加到布洛赫或Bogoliubov-德Gennes哈密顿量在一个给定的对称类，并明确推导出拓扑不变量允许的质量项。我们讨论了反射对称保护的拓扑半金属和节点超导体的几个例子，包括具有镜像$\mathbb{Z}_2$数的拓扑晶体半金属和具有镜像绕组数的拓扑晶体节点超导体。
2014-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Observation of three-dimensional Dirac semimetal state in topological insulator Bi2Se3
预测了三维拓扑绝缘体在拓扑到平凡相变的临界区域中表现出三维Dirac半金属态。在这里，我们展示了第一个实验证据的三维狄拉克半金属态的拓扑绝缘体Bi 2 Se 3与体载流子浓度为~ 10 ^19 cm^{-3}，使用磁输运测量。在低温下，我们的Bi 2Se 3晶体的电阻率表现出明显的Shubnikov-de Haas（SdH）振荡高于6 T。通过Lifshitz-Onsanger和Lifshitz-Kosevich理论对这些振荡的分析揭示了来自3D能带的非平凡π Berry相位，这是3D Dirac半金属态的决定性特征。我们的晶体中的Dingle温度和自然硒空位的大值表明，所观察到的3D狄拉克半金属态是增强的应变场和较弱的有效自旋轨道耦合的结果。
2015-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Third-order charge transport in a magnetic topological semimetal
本文通过第一性原理计算揭示反铁磁体ThMn2Si2的拓扑半金属态，发现其拓扑特征增强非线性输运效应，三阶电流响应对拓扑相变高度敏感，为表征磁性拓扑半金属提供有力工具。
2022-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental Progress on Layered Topological Semimetals
本文综述了近年来层状拓扑材料的实验研究进展，重点介绍了过渡金属二硫属化合物的1 T、Td和1 T '结构相。它们的电子量子态非常丰富，而且许多都是拓扑非平凡的，如多层膜中的Dirac/Weyl半金属相和单层膜中的量子自旋Hall绝缘体相。内容涵盖了材料合成，基本表征，角分辨光电子能谱测量，传输和光学响应的最新主要进展。在此基础上，展望了拓扑物理与二维范德华层状异质结构的结合所带来的令人兴奋的未来可能性。
2019-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional time reversal invariant topological superconductivity in doped chiral topological semimetals
手性拓扑半金属在晶体对称性的保护下具有多重简并带交叉点。在本文中，我们建议，最近发现的手性拓扑半金属空间群198，其中部分是超导掺杂，可以成为新的候选人的时间反演不变的拓扑超导体。通过研究具有非零Chern数的带交叉点附近的Fermi表面，阐明了手征拓扑半金属的非平凡拓扑结构对其超导态的影响，并证明了在$s_\pm$波对中存在拓扑超导电性.我们进一步证明了拓扑超导电性是由声子介导的电子-电子相互作用的单元格间。
2021-05-02 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional topological semimetal state in a nanopatterned semiconductor system
我们提出了在具有三角对称的半导体人工晶格中创建二维拓扑半金属。面内磁场驱动拓扑绝缘相和拓扑半金属相之间的量子相变。拓扑半金属的特征在于携带量子化Berry通量的健壮的带接触点和终止于带接触点的边缘态。在磁场$\sim 4\text{T}$作用下，高迁移率GaAs人工晶格中将发生拓扑相变，并可通过边缘电导的异常行为来检测。
2016-10-21 cond-mat.mes-hall
Topological Semimetals
拓扑半金属和金属已经成为量子材料领域的一个新前沿。它们所表现出的新的宏观量子现象不仅具有根本的意义，而且可能具有一定的技术应用潜力。
2016-10-25 cond-mat.mes-hall
Anomalous Phase Shift of Quantum Oscillations in 3D Topological Semimetals
贝里相位物理学与物质的许多拓扑状态密切相关。最近发现的拓扑半金属被认为具有非平凡的$π$ Berry相，以在量子振荡中诱导$\pm 1/8$的相移（$+$用于空穴，$-$用于电子载流子）。考虑到Weyl和Dirac半金属的拓扑性质和Landau带间散射，我们从理论上研究了它们的Shubnikov-de Haas振荡。对于一个Weyl半金属与破缺的时间反转对称性，相移被发现非单调变化，并超出已知的值$\pm 1/8$和$\pm 5/8$。对于狄拉克半金属或顺磁性外尔半金属，时间反演对称性导致作为费米能的函数的离散相移$\pm 1/8$或$\pm 5/8$。与以往工作不同的是，我们发现在没有塞曼分裂的情况下，拓扑能带反转可以产生拍频图样。我们还发现电阻率峰值在朗道指数图中应指定为整数。我们的研究结果可以解释最近的实验在镉$_2$作为$_3$，并应有助于探索在各种三维系统的Berry相。
2016-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Possible topological phases of bulk magnetically doped Bi2Se3: turning a topological band insulator into the Weyl semimetal
讨论了在磁掺杂拓扑带绝缘体中实现外尔半金属相的可能性。当磁矩为铁磁极化时，由于拓扑质量和磁质量的竞争，系统中存在三个相：拓扑带绝缘相、Weyl半金属相和平凡相.从拓扑绝缘体在Dirac点附近的一般连续哈密顿量出发，导出了Weyl点的低能理论，例如Bi_{2} Se_{3}在$Γ$点附近的${\bf k} \cdot {\bf p}$理论.在此基础上，我们引入金刚石晶格上的微观紧束缚模型来描述磁掺杂拓扑绝缘体，发现了Weyl半金属相。我们还讨论了外尔半金属相对反常霍尔效应的尺寸交叉。最后，我们讨论了外尔半金属相的实验情况。
2012-06-11 cond-mat.mes-hall 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
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
Enhanced Dirac node separation in strained Cd3As2 topological semimetal
在拓扑半金属中，由于能带反转，节点出现在布里渊区的对称点上，并在低能量下产生准相对论无质量费米子。Cd3As2是一种三维拓扑半金属，拥有两个狄拉克锥，负责各种量子现象。在这项工作中，我们证明了应变调谐的狄拉克节点的Cd3As2通过磁光红外光谱和高分辨率的X射线衍射研究外延膜上进行的组合。在这些薄膜中，我们观察到动量空间中的节点分离的巨大增强接近4倍。实验测量和理论建模的结合允许与这种增强的起源，以加强由晶格应变驱动的拓扑带反转。我们的研究结果表明，应变可以作为一个旋钮来调整半金属的拓扑性质，并有可能提高其性能和响应各种应用。
2022-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging electronic states on topological semimetals using scanning tunneling microscopy
随着对拓扑绝缘体的深入研究，人们对无带隙拓扑系统的研究取得了很大进展。这些材料不仅拓宽了物质的拓扑分类，而且还提供了各种相对论粒子和现象的凝聚态实现，这些粒子和现象以前主要在高能物理中讨论过。外尔半金属在体电子能带结构中具有无质量的手征低能激发，而对称保护的外尔费米子对产生无质量的狄拉克费米子。我们采用扫描隧道显微镜/光谱，探索在拓扑半金属相的表面上和在本体上的电子态的行为。通过对狄拉克半金属Cd $_3$ As $_2$和Na $_3$ Bi中强磁场下的准粒子干涉和朗道能级的映射，观察到了扩展的类狄拉克体电子带.外尔半金属TaAs上的准粒子干涉成像表明，在表面投影外尔节点附近的费米弧表面态的预测动量依赖的离域。
2016-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-Abelian properties of electron wave packets in Dirac semimetals A$_3$Bi (A=Na,K,Rb)
在半经典近似下研究了Dirac半金属A $_3$ Bi（A=Na，K，Rb）中电子波包的运动.由于狄拉克点的双重简并性和低能哈密顿量中动量相关的能隙项，相关的Berry曲率是非阿贝尔的。在存在背景电磁场的情况下，这种Berry曲率导致源自不同狄拉克点和手征扇区的波包的轨迹分裂。分裂的性质强烈地依赖于背景场以及波包的初始手征组成。在平行的电场和磁场中，虽然对于任何手性组合物都实现了明显的谷分裂，但手性分离主要发生在初始极化状态。另一方面，在垂直的电场和磁场中，虽然没有明显的谷分裂，但与传统的阿贝尔轨迹有明显的偏差。
2018-08-01 cond-mat.mes-hall hep-th
Quantum Transport in Topological Semimetals under Magnetic Fields
拓扑半金属是物质的三维拓扑状态，其中传导带和价带在有限数量的点处接触，即，外尔节点拓扑半金属在Weyl节点上有成对的Berry曲率的单极子和反单极子，在某些表面上有拓扑保护的费米弧。本文根据磁场的强度，综述了我们最近在拓扑半金属中量子输运方面的工作。在弱磁场下，弱反局域化效应引起的正磁电阻率与非平凡Berry曲率引起的负磁电阻率之间存在竞争。我们提出了一个弱反局域化的磁导率的拟合公式。我们认为，弱局域化可能是由层间效应和相互作用效应引起的，并发生在双Weyl半金属中。对于拓扑半金属中由非平凡Berry曲率引起的负磁电阻，我们给出了负磁电阻与载流子密度的关系。在强磁场下，特别是在量子极限下，磁导依赖于无序散射势的类型和范围。高场正磁导率可能不是一个令人信服的签名的手征异常。对于长程高斯散射势和半填充情况，磁导率在量子极限下可以是线性的。在Weyl节点处发现了最小的电导率，尽管那里的态密度为零。
2016-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological tuning in three-dimensional Dirac semimetals
用第一性原理方法研究了三维Dirac半金属中体材料和表面材料之间的相互作用。通过结合密度泛函理论与相干势近似，我们揭示了一个拓扑相变在钠$_3$ Bi $_{1-x}$ Sb $_{x}$和镉$_3$ [As $_{1-x}$ P $_x$ ] $_2$合金，其中的材料从狄拉克半金属到一个平凡的绝缘体改变Sb或P的浓度。调整的组成，使我们能够工程的位置，大量狄拉克点在倒易空间。有趣的是，相变与导带和价带之间的带序的反转相一致。
2014-12-17 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
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
Unconventional Resistivity Scaling in Topological Semimetal CoSi
半金属中的非平凡能带拓扑结构导致了可以对总传导起主导作用的鲁棒表面态。与传统金属相反，这可能导致电阻率降低，特征尺寸减小，这可能会严重影响半导体工业。在这里，我们研究了一个代表性的拓扑半金属CoSi的电阻率缩放使用现实的能带结构和格林函数方法。结果表明，存在一个临界厚度dc，它划分了不同的标度趋势.在d_c以上，当缺陷密度较低，表面导电占主导地位时，电阻率随厚度的减小而减小;当缺陷密度较高，体导电占主导地位时，电阻率随厚度的减小而增大。低于d_c时，表面态的持久残余导致电阻率下降到最小值，这与拓扑绝缘体不同。所观察到的CoSi标度可以适用于广泛的拓扑半金属类，材料筛选和工程提供指导方针。我们的研究表明，拓扑半金属承担克服电阻率缩放的挑战，在后端的线互连应用的潜力。
2022-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generating Weyl semimetals from alkali metals
我们报告发现的时间反演对称Weyl半金属通过修改模型哈密顿描述传统的碱金属的电子性质。人工生成的外尔半金属在其体能带结构中具有四个孤立的外尔节点，并显示出由拓扑保护表面态产生的特征表面费米弧。外尔半金属是介于传统带状绝缘体和三维拓扑绝缘体之间的中间态。从传统金属生成拓扑外尔半金属，开辟了一条新的途径，对简单材料托管外尔费米子的确定性设计。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Semimetal-Insulator Quantum Phase Transition in Zintl Compounds Ba2X (X=Si, Ge)
通过第一性原理计算，我们发现Ba_2X（X=Si，Ge）在kx=0平面上具有一个节环的拓扑半金属相，当忽略自旋轨道耦合（SOC）时，这种拓扑半金属相受到滑移镜对称性的保护.在表面格林函数计算中，在（100）面上出现了相应的鼓面状表面平带。此外，还发现了拓扑-半金属-绝缘体转变（TSMIT），当SOC开启时，节线半金属将演化为拓扑绝缘体，在Gamma=0点附近出现拓扑保护的金属表面态，当应变超过3%时，这些金属表面态将被调谐为拓扑平凡绝缘体态.这些结果揭示了一类新的材料，表现出拓扑半金属和绝缘体之间的量子相变，并通过弹性应变工程可调谐。
2016-10-17 cond-mat.mes-hall
Nodal-knot semimetals
拓扑线半金属的特征在于在布里渊区中的一维带交叉线。与节点相反，节点线可以是拓扑非平凡的构型。本文研究了最简单的拓扑非平凡形式的节线，即布里渊区中的单节线。我们介绍了一个通用的建设各种“的结半金属”，它产生了最简单的三叶节结和其他更复杂的节结的布里渊区。本文还研究了由磁力线重联引起的结-解结跃迁。我们的工作将纽结理论引入到拓扑半金属中。
2017-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Non-topological Origin of the Planar Hall Effect in Type-II Dirac Semimetal NiTe2
Dirac和Weyl半金属是新发现的拓扑非平凡材料，在Dirac/Weyl点附近具有线性带色散。当施加非正交的电流和磁场时，会出现一种称为手征异常的奇异现象，并且可以检测到负纵向电阻。最近，一种新的现象--平面霍尔效应（PHE）被认为是在许多拓扑半金属中观察到的手征反常的另一种表征。然而，PHE是否仅仅是由手征反常引起的仍然是一个问题。在这里，我们证明了PHE在一个新发现的II型狄拉克半金属NiTe 2的低温输运。然而，经过详细的分析，我们得出结论，PHE的结果从平凡的轨道磁阻。这一工作揭示了PHE不是手性反常的充分条件，在这类研究中需要特别注意其他非拓扑贡献。
2019-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
