Topological nonsymmorphic insulator versus Dirac semimetal in KZnBi
本文通过多种密度泛函计算揭示KZnBi中交换关联泛函强度决定其拓扑态，证明强XC效应是实现狄拉克半金属态的关键。
2023-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Anderson insulator phase in a Dirac-semimetal thin film
最近发现的拓扑狄拉克半金属代表了一种新的奇异的量子态的物质。拓扑狄拉克半金属可以被看作是石墨烯的三维类似物，其中狄拉克节点受到晶体对称性的保护。研究发现量子限制效应可以使狄拉克节点空出来，使狄拉克半金属转变为带绝缘体。根据薄膜的厚度，带绝缘体可以是普通绝缘体，也可以是量子自旋霍尔绝缘体。本文研究了Dirac半金属薄膜中的无序效应。研究发现，在狄拉克半金属薄膜中，适度的安德森无序强度可以驱动从正常带绝缘体到拓扑安德森绝缘体的拓扑相变。基于Dirac半金属Na $_{3}$ Bi模型参数的数值计算表明，在拓扑Anderson绝缘体相中，带绝缘体的体隙中出现了量子化电导平台，局域电流分布进一步证实了量子化电导平台是由无序诱导的螺旋边缘态产生的.最后，采用基于玻恩近似的有效介质理论对数值结果进行了拟合.
2017-05-24 cond-mat.mes-hall
Synthesizing Weyl semimetals in weak topological insulator and topological crystalline insulator multilayers
我们提出了一种不同的路线，时间反演不变Weyl半金属采用多层异质结构，包括普通的“平凡”绝缘体和非平凡绝缘体与\textit{pairs}的保护狄拉克锥的表面上。我们认为这两种情况下的弱拓扑绝缘体，表面狄拉克锥被钉扎到时间反演不变动量，和拓扑晶体绝缘体与unpinned表面狄拉克锥。对于这两种实现，我们解释现象学如何建议建设导致外尔半金属相的出现。我们进一步制定有效的低能量模型，我们证明了存在的半金属相与四个孤立的外尔点。最后，我们讨论了如何提出的设计可以实现实验与国家的最先进的技术。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall
Topological Insulator to Dirac Semimetal Transition Driven by Sign Change of Spin-Orbit Coupling in Thallium Nitride
基于第一性原理计算，我们发现TlN是一种具有有效负自旋轨道耦合$λ_{eff} < 0$的三维拓扑绝缘体，其表面态具有相反的自旋动量锁定效应. $λ_{eff}$的符号取决于N- $2p$和Tl- $5d$态之间的杂化，并且可以通过晶格应变或化学取代从负到正进行调谐，从而驱动系统成为在其体态具有3D狄拉克锥的狄拉克半金属。这种拓扑相变可以在不破坏任何晶体对称性的情况下通过电子机制实现。
2014-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Insulators, Topological Crystalline Insulators, Topological Semimetals and Topological Kondo Insulators
在本书第一章（特邀）中，我们简要回顾了定义拓扑绝缘体的基本概念，并着重阐述了揭示和建立其对称性保护（SPT）拓扑性质的关键实验结果。然后，我们提出了关键的实验结果，证明磁性，近藤绝缘，镜像手性或拓扑晶体秩序和超导性的自旋轨道拓扑绝缘体设置和如何这些新的（体绝缘）相的物质出现通过拓扑量子相变从布洛赫带绝缘体通过拓扑或狄拉克半金属在临界点。
2015-02-15 cond-mat.mes-hall
Dirac Semimetals in Two Dimensions
石墨烯是著名的2D狄拉克费米子的主机。然而，自旋轨道耦合引入了一个小的间隙，使得石墨烯在形式上是量子自旋霍尔绝缘体。在这里，我们提出了一种受保护的2D狄拉克半金属，其特征在于狄拉克锥在高对称点处，该点通过自旋轨道相互作用被\emph{not}缺口，并且表现出与石墨烯和3D狄拉克半金属不同的行为。使用一个两个网站紧束缚模型，我们构建了三个可能的不同的狄拉克半金属相的代表，并表明，单重保护狄拉克点是不可能的二维。非对称空间群对称性的存在起着至关重要的作用。我们认为，这些对称性调整系统的边界之间的二维拓扑和平凡的绝缘体。通过打破对称性，我们能够访问平凡和拓扑绝缘体以及外尔半金属相。
2015-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb interaction and semimetal-insulator transition in graphene
无质量狄拉克费米子之间的强库仑相互作用可以通过动态地产生激子费米子间隙来驱动单层石墨烯中的半金属-绝缘体转变。存在将半金属相与绝缘体相分离的临界相互作用强度$λ_c$。我们计算了系统的比热和磁化率，表明它们在半金属和绝缘体相中表现出不同的行为。
2010-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Planar Hall effect in the Dirac semimetal PdTe2
报道了狄拉克半金属PdTe $_2$单晶的合成和磁输运测量。在PdTe $_2$中观察到了多频率的de Haas-van Alphen振荡，从中提取出了小的有效质量和非平凡的Berry相位，暗示了Dirac费米子的可能存在.观察到了由手征反常和非平凡Berry相引起的平面霍尔效应和各向异性纵向电阻率，为PdTe $_2$的非平凡性质提供了有力的证据.当温度升高到150 K时，平面霍尔效应仍然存在。实验结果和理论预测之间的不匹配的可能来源进行了讨论。
2018-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Inherited Weak Topological Insulator Signatures in Topological Hourglass Semimetal Nb3XTe6 (X = Si, Ge)
利用自旋分辨和角分辨光电子能谱和第一性原理计算，我们在Nb_3XTe_6（X = Si，Ge）中发现了弱拓扑绝缘体（TI）相演化的体能带反转和自旋极化表面态.弱TI的指纹与沙漏费米子同源地出现，作为由相同的一对价带和导带通过自旋轨道耦合间隙组成的多节链。新的拓扑状态，与一对价带和导带编码弱TI和沙漏半金属性质，是必不可少的，并保证非对称对称性。它是不同于TI以前研究的基础上带反转没有对称性保护。
2021-04-15 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
Weyl Semimetal in a Topological Insulator Multilayer
我们提出了一个简单的实现的三维（3D）Weyl半金属相，利用多层结构，由相同的薄膜的磁性掺杂的3D拓扑绝缘体（TI），由普通绝缘体间隔层分开。我们表明，该系统的相图包含一个Weyl半金属相的最简单的可能的种类，只有两个狄拉克节点相反的手征，分离在动量空间中，在其能带结构。这种特殊类型的外尔半金属具有有限的异常霍尔电导率，手性边缘状态，并作为普通绝缘体和具有量子化霍尔电导率的3D量子异常霍尔绝缘体之间的中间相出现，等于每个TI层的$e^2/h$。我们发现，外尔半金属在零温度下具有非零的直流电导率，因此是一种不寻常的金属相，其特征在于有限的异常霍尔电导率和拓扑保护的边缘状态。
2011-09-16 cond-mat.mes-hall
Simple model for second-order topological insulators and loop-nodal semimetals in Transition Metal Dichalcogenides XTe$_2$ (X=Mo,W)
基于第一性原理计算，过渡金属二硫属化物XTe $_{2}$（X=Mo，W）已被证明是二阶拓扑绝缘体，而基于相关的紧束缚模型，拓扑铰链态已被证明是出现的。该模型等价于通过加入质量项和自旋-轨道相互作用由环节半金属构造的模型。我们建议研究一个手征对称模型，通过简化它，但保持几乎相同的能带结构和拓扑铰链状态从原来的哈密顿量。由于手征对称性的存在，我们可以导出各种解析式，从而揭示过渡金属二硫属化合物的基本拓扑性质。我们发现了一个链接的循环结构，其中实现了更高的链接数（甚至8）。在此基础上构造了二阶拓扑半金属和二维二阶拓扑绝缘体。有趣的是，拓扑相变发生在拓扑绝缘体、拓扑晶体绝缘体和二阶拓扑绝缘体之间而没有间隙闭合。我们建议用对称检测器来区分对称性是否被保留。它们区分拓扑相位，尽管对称性指示器对它们产生相同的值。我们还表明，拓扑铰链状态是可控的磁化方向。当磁化指向$z$方向时，铰链状态发生移动，而当磁化指向面内方向时，铰链状态发生间隙。因此，通过控制磁化方向来切换量化电导。我们的研究结果将是未来基于过渡金属二硫属化合物的拓扑器件的基础。
2019-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Insulators,Weyl Semimetals and Topological Superconductors A Transport View
电子带根据其拓扑结构进行分类。我们计算了电子能带的连接和曲率，并表明物理性质是由拓扑不变量决定的，这相当于零模的存在。我们将这种方法应用于拓扑绝缘体和拓扑超导体。
2016-10-23 cond-mat.mes-hall
Floquet Weyl Semimetal Induced by Off-Resonant Light
我们提出了一个Floquet Weyl半金属态可以诱导在三维拓扑绝缘体，无论是磁或非共振光的应用。虚光子过程在重正化狄拉克质量中起着关键作用，从而导致在外尔点处带隙消失的拓扑半金属。目前的机制，通过非共振光是完全不同的，通过共振光，后者最近被建议引起的Floquet拓扑状态在普通带绝缘体。
2013-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Higher-order topological insulators and semimetals on the breathing Kagome and pyrochlore lattices
$d$维中的二阶拓扑绝缘体是没有$d-1$维拓扑边界态但具有$d-2$维拓扑边界态的绝缘体。它是传统拓扑绝缘体概念的扩展。高阶拓扑绝缘体已经在正方形和立方晶格中进行了研究。在本文中，我们推广到呼吸Kagome和烧绿石晶格。首先，我们在呼吸Kagome晶格上构造了一个二阶拓扑绝缘体。三个拓扑边界状态出现在三角形的角上，在每个角上实现1/3的分数电荷。其次，我们在呼吸烧绿石晶格上构造了一个三阶拓扑绝缘体。四面体的四个角上出现四个拓扑边界态，每个角上有1/4分数电荷。这些高阶拓扑绝缘体的特征是量子化的极化，它构成了体拓扑指数。最后，我们研究了一个二阶拓扑半金属通过堆叠呼吸Kagome晶格。
2018-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Classification of stable three-dimensional Dirac semimetals with nontrivial topology
三维（3D）狄拉克半金属是石墨烯的3D类似物，其体能带在3D动量空间中显示线性色散关系。由于每个具有四重简并度的狄拉克点的陈数为零，因此狄拉克半金属只有在某些晶体对称性的存在下才能稳定。在这项工作中，我们提出了一个一般的框架来分类稳定的三维狄拉克半金属。基于对称性分析，我们表明，各种类型的稳定的三维狄拉克半金属存在于系统的时间反演，反转，和单轴旋转对称性。有两类不同的稳定的3D狄拉克半金属。在第一类中，一对三维Dirac点位于旋转轴上，远离其中心。此外，这类3D狄拉克半金属具有由2D拓扑不变量表征的非平凡拓扑性质，例如$Z_{2}$不变量或镜像陈数。这些2D拓扑指数产生稳定的2D表面狄拉克锥，当表面态耦合到费米能级上的体态时，该2D表面狄拉克锥可以变形为费米弧。另一方面，第二类狄拉克SM相位在旋转轴上的时间反演不变动量（TRIM）处具有3D狄拉克点，并且一般不具有表面态。
2014-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
Evidence of topological insulator state in the semimetal LaBi
采用角分辨光电子能谱结合第一性原理计算，对具有极大磁电阻（XMR）的LaBi的电子结构进行了系统的研究，理论预测LaBi具有带反交叉和非平凡的拓扑性质.在这里，费米表面拓扑结构和能带色散的观察结果与以前对LaSb的研究相似[Phys. Rev. Lett. 117，127204（2016）]，拓扑平凡的XMR半金属，除了沿着$Γ$ - $X$方向存在带反转，在$X$和$Γ$点处分别具有一个无质量和一个带隙的Dirac样表面态。奇数个无质量狄拉克锥表明LaBi类似于时间反演的$Z_2$非平凡拓扑绝缘体。这些发现为从拓扑相变的角度探索稀土铌酸盐的新拓扑态及其演化开辟了新的途径。
2017-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topologically Nontrivial Interband Plasmons in Type-II Weyl Semimetal MoTe$_2$
在许多实际拓扑材料中，超过费米能级的电子能带是由一种以上的费米子贡献的，从而导致了各种新奇的现象。在这里，使用动量分辨的非弹性电子散射，我们调查的等离子体激元和它们的演变在II型Weyl半金属MoTe $_2$，其中两个Weyl费米子和平凡的非相对论费米子有助于费米表面在Td相的相变。在高温下观察到1 T '相的一个等离子体激元模，在低温下观察到拓扑T $_d$相的两个等离子体激元模。结合第一性原理计算，我们发现MoTe $_2$的倒带间的带间关联决定了所有的等离激元模.特别是在T $_d$相，由于对称性破缺和自旋轨道耦合导致电子带分裂，等离子体激元模体现了拓扑Weyl费米子和平凡非相对论电子之间的带间关联。我们的工作强调了拓扑材料等离子体激元中不同类型载流子之间相互作用的重要性。
2020-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-controlled semimetal-topological insulator transition in an InAs/GaSb heterostructure
我们报道了半金属InAs/GaSb异质结构到拓扑绝缘体的栅控转变。通过降低带反转的程度与前和背栅电压引起的过渡。纵向电阻峰的温度依赖性表明，随着栅极电场的增加，体区域中的能隙打开。体传导的抑制和过渡到一个拓扑绝缘体确认使用双锁定技术，这使我们能够严格比较不同的电流路径的样品中的电压分布，而不受随时间变化的电阻波动的影响的非局部电阻测量。
2015-06-19 cond-mat.mes-hall
Topological origin of edge states in two-dimensional inversion-symmetric insulators and semimetals
对称性在识别和表征物质的拓扑状态中起着至关重要的作用。在这里，我们分类拓扑二维（2D）绝缘体和半金属消失的自旋轨道耦合使用时间反演（$\mathcal{T}$）和反转（$\mathcal{I}$）对称性。这使我们能够将$\mathcal{I}$和$\mathcal{T}$对称2D绝缘体中的边缘态的存在联系起来，根据Altland-Zirnbauer表，这些边缘态在拓扑上是平凡的，而$\mathbb{Z}_2$是$\mathbb{Z}_2$拓扑不变量。该不变量与Zak相位的量化直接相关。它还预测了一般存在的边缘状态的狄拉克半金属，在手征对称性的情况下。然后，我们将我们的研究结果应用到双层黑磷，并显示发生栅极诱导的拓扑相变，其中的$\mathbb{Z}_2$不变的变化。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall
Unveiling a crystalline topological insulator in a Weyl semimetal with time-reversal symmetry
我们认为一个自然的概括的晶格模型的周期性阵列的两层，A和B，由傅[物理学评论快报。106，106802（2011）]作为晶体绝缘体的原型。该模型具有时间反演对称性和破缺反演对称性。我们发现，当层内次近邻跳跃ta2，a = A，B消失，该模型支持外尔半金属相的范围很广的剩余模型参数。当考虑ta2的影响时，拓扑结晶绝缘相发生在Weyl半金属内。通过映射到一个有效的外尔哈密顿量，我们得到了一些分析结果的相图以及外尔半金属的光谱中的节点的结构。
2014-06-17 cond-mat.mes-hall
Quantum oscillation and nontrivial transport in the Dirac Semimetal Cd3As2 nanodevice
在这里，我们证明了舒布尼科夫德哈斯振荡高品质的Cd 3As 2纳米线生长的化学气相沉积方法。拓扑狄拉克费米子的主导输运可以通过朗道扇图中的非平凡Berry相来证明。量子振荡在2特斯拉的小磁场下上升，并保持到100 K，揭示了相当大的朗道能级隙和超过2000 cm 2/V-1 s-1的迁移率。变角振荡表明体狄拉克输运的各向同性。大的估计平均自由程呼吁狄拉克半金属的一维输运。
2016-02-09 cond-mat.mes-hall
Weyl semimetals from noncentrosymmetric topological insulators
研究了三维拓扑绝缘体到无反转对称的正常绝缘体的相变问题。与前人的结论不同，我们证明了Weyl半金属总是以中间相的形式存在，而不受晶格对称性的任何约束，尽管临界区的区间对参数空间中路径的选择很敏感，而且可能很窄.我们通过对非中心对称的拓扑绝缘体LaBiTe $_3$和LuBiTe $_3$以及平凡绝缘体BiTeI进行第一性原理计算来证明这种行为。发现在$x\!\approx\!38.5-41.9$和$x\!\approx\!40.5-45.1$的LaBi $_{1-x}$ Sb $_x$ Te $_3$和LuBi $_{1-x}$ Sb $_x$ Te $_3$固溶体中分别存在一个坚固的Weyl半金属相.一个低能有效的模型也被构造来描述这两种材料的临界行为。在BiTeI中，外尔半金属也会在压力下出现，但只在很小的压力范围内，这可以解释为什么它没有被实验观察到。
2014-09-23 cond-mat.mes-hall
Magnetic second-order topological insulators and semimetals
我们提出了磁性二阶拓扑绝缘体（SOTI）。首先，我们研究一个三维模型。指出了拓扑铰链绝缘体除了铰链态外，实际上还具有沿[001]方向的表面态.我们间隙这些表面状态通过引入磁化，获得一个SOTI只有铰链状态。体拓扑数是由四重旋转和反转对称的组合对称性保护的$Z_2$指数。接下来我们研究二维磁性SOTI，其中角状态在磁化的存在下也是鲁棒的。最后，我们构建了一个磁性二阶拓扑半金属分层的二维磁性SOTI，铰链弧状态是强大的存在下的磁化。
2018-02-10 cond-mat.mes-hall
Variable resistance at the boundary between semimetal and excitonic insulator
我们求解了半金属和激子绝缘体之间的双能带输运模型。我们分析了目前的两个相互竞争的条款与中性激子和带电载流子，分别。我们发现一个高的值的界面电阻，非常敏感的结的透明度。我们探索有利的系统进行实验确认。
2005-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Three Dimensional Dirac Semimetal and Quantum Transports in Cd3As2
基于第一性原理计算，我们恢复了Cd3As2，一个众所周知的高载流子迁移率半导体的沉默的拓扑性质。我们发现，它是一个具有单对三维（3D）狄拉克点的体积和非平凡的费米弧的表面上的一个拓扑半金属。通过对称破缺可以将其驱动到拓扑绝缘体和Weyl半金属态，通过降维可以将其驱动到带隙大于100 meV的量子自旋霍尔绝缘体。我们建议，三维狄拉克锥在大部分的Cd3As2可以支持相当大的线性量子磁电阻，甚至到室温。
2014-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Floquet topological insulator phase in a Weyl semimetal thin film with disorder
研究了周期场和无序度对Weyl半金属薄膜拓扑性质的影响。这两个周期场，即，分别讨论了周期磁场和椭圆偏振光的情况。利用Floquet理论，我们发现这两种周期驱动都能共振诱导从正常绝缘体（NI）相到Floquet拓扑绝缘体（FTI）相的拓扑跃迁. Floquet拓扑变换的特征是Chern数的变化。此外，我们表明，Floquet拓扑跃迁可以解释的量子阱近似和旋转波近似的组合。在周期场作用下的无序Weyl半金属薄膜模型中，计算了表征拓扑相的Bott指数。发现FTI相位对弱无序是稳健的，而对强无序强度是崩溃的。有趣的是，我们发现，无序也可以诱导从拓扑平凡相到FTI相的拓扑转变，建立Floquet拓扑安德森绝缘体（FTAI）相。最后，基于玻恩近似的有效介质理论进一步证实了数值结果。
2018-12-28 cond-mat.mes-hall
Surface Green's functions and boundary modes using impurities: Weyl semimetals and topological insulators
在这项工作中，我们提供了一个新的直接和非数值技术获得的表面格林函数的三维系统。该技术基于Phys. Rev. B 100，081106（R）中提出的思想，其中我们从无限系统开始，并使用平面状无限振幅势来模拟边界。这样的配置可以使用T-矩阵形式精确求解。我们应用我们的方法计算了Weyl半金属的表面格林函数和相应的费米弧态。我们还将该技术应用于低维系统，如凯恩-梅勒和陈省身绝缘体模型，以提供一个更有效的和非数值方法来描述边缘状态的形成。
2019-12-14 cond-mat.mes-hall
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
Weak Topological Insulators and Composite Weyl Semimetals: $β$-Bi$_{4}$X$_{4}$ (X=Br, I)
虽然强拓扑绝缘体（STI）在理论预测后不久就在实验上实现了，但弱拓扑绝缘体（WTI）尚未得到明确的证实。一个主要的障碍是缺乏明显的天然卵裂表面来测试WTI的表面选择性标志。通过一个新的方案，我们发现Bi $_{4}$ X $_{4}$（X=Br，I），无论是稳定的还是以前合成的，都可以是具有两个自然解理面的WTI，其中两个各向异性的Dirac锥分别稳定和湮灭.我们进一步发现电荷掺杂下的四个表面态Lifshitz转变和单轴应变下的两个体拓扑相变。在WTI-STI转变附近，出现了一种新的外尔半金属相，即费米弧一般出现在两个解理面上，而费米圆只出现在一个选定的解理面上。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Correlation Driven Topological Insulator-to-Weyl Semimetal Transition in Actinide System UNiSn
虽然强电子相关性被认为是固体的一些极不寻常的行为，如金属-绝缘体转变，磁性，甚至高温超导性，它们与最近发现的物质拓扑状态的相互作用有待充分探索。在这里，我们使用一个现代的电子结构方法相结合的密度泛函理论的带电子与强关联态的动态自能预测，两个著名的相的锕系化合物UNiSn，顺磁性半导体和反铁磁金属，对应于拓扑绝缘体（TI）和Weyl半金属（WSM）相的拓扑量子物质。因此，在UNiSn中观察到的著名的非常规绝缘体-金属转变也是TI到WSM的转变。由U F-电子多重跃迁和带电子之间的强杂交驱动，多个能隙在单粒子光谱中打开，其拓扑物理使用Z2不变量的计算揭示在强相关制度。这些现象的一个简化的物理图片提供的基础上，在这个迷人的化合物中发生的强相关性和多带反转的周期性安德森模型。研究相互作用电子的拓扑结构揭示了在强关联系统中发现新的奇异相变的有趣机会。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Floquet composite Dirac semimetals
Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学）
研究通过特殊Floquet驱动诱导复合狄拉克半金属，实现I、II、III型狄拉克点共存，为探索新型狄拉克半金属提供新途径。
2025-10-10 cond-mat.mes-hall
Metal-Insulator-Like Behavior in Semimetallic Bismuth and Graphite
当高质量的铋或石墨晶体被放置在沿c轴（铋的三角轴）定向的磁场中并降低温度时，电阻会像绝缘体中那样增加，但随后会饱和。我们表明，结合不寻常的特点，具体到半金属，即，低载流子密度、小有效质量、高纯度以及相等数量的电子和空穴（补偿），产生了三种特征能量尺度的独特排序和间隔，这不仅是半金属所特有的，而且伴随着为观察表观场诱导的金属-绝缘体行为提供了宽窗口。使用磁输运和霍尔测量，这种不寻常的行为的细节被捕获与传统的多带模型，从而确认占领传统金属和半导体之间的一个独特的利基由半金属。
2005-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Comparative study of Weyl semimetal, topological and Chern insulators: thin-film point of view
将三维（3D）拓扑绝缘体和半金属视为构成2D拓扑（或有时非拓扑）层的堆叠是有用的观点。首先，典型的三维拓扑相，如Weyl半金属（WSM），强和弱拓扑绝缘体（STI/WTI），和陈氏绝缘体（CI）的具体理论模型，往往是这样构建的。其次，相应的3D拓扑材料的制造也以相同的精神进行;采用外延生长技术，使所得样品呈薄膜的形式。在本文中，我们计算$\mathbb{Z}$ -和$\mathbb{Z}_2$ -指数，并研究这种薄膜的3D拓扑系统的拓扑性质的演变，也使CI-与TI-型模型属于不同的对称类在这方面的比较研究。通过比较研究，我们认为WSM是CI，STI是WTI。最后，为了测试我们的方案对无序和相关性的实验的鲁棒性，我们还研究了数值系统的两端电导使用传输矩阵方法。
2016-10-11 cond-mat.mes-hall
Quantum anomalous Hall effect in chiral semimetals
International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院量子材料国际中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文通过理论计算证明，在手性半金属中，即使导带和价带在零能处接触，量子反常霍尔效应仍然存在，其霍尔电导在退相干下可量子化，而纵向电导保持有限且呈半金属行为，从而扩展了量子反常霍尔效应的概念并揭示了半金属中的量子反常霍尔输运特征。
2026-05-27 cond-mat.mes-hall
Weyl semimetal in ultra-thin film of topological insulator multilayer
在超薄膜拓扑绝缘体中，上下表面的杂化打开了一个能隙，形成两个简并的量子反常霍尔态，从而产生一个量子自旋霍尔态。在本文中，我们证明了一个Weyl半金属可以实现在一个超薄膜的拓扑绝缘体异质结构中的类似的方式，一个强的三维（3D）拓扑绝缘体的表面状态的Burkov和Balents研究。研究发现，当磁场和薄膜结构反转不对称性破坏时间反转对称性和反转对称性时，系统同时实现了三维量子反常Hall相和三维量子自旋Hall相，并且在零能量处出现Weyl节点.
2016-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Higher-order topological semimetal in acoustic crystals
高阶拓扑绝缘体的概念赋予了材料超过一阶的拓扑状态。特别地，三维（3D）高阶拓扑绝缘体可以具有拓扑保护的1D铰链状态（称为二阶拓扑绝缘体）或0D角状态（称为三阶拓扑绝缘体）。类似地，如果3D高阶拓扑半金属在1D铰链上承载状态，则可以设想3D高阶拓扑半金属。在这里，我们报告了在3D打印的声学晶体中实现二阶拓扑Weyl半金属，其具有3D动量空间中的Weyl点，表面上的2D费米弧态和铰链上的1D无隙态。像弧面状态一样，铰链状态也连接外尔点的投影。我们的实验结果证明了高阶拓扑半金属的存在，这可能为创新的声学器件铺平道路。
2021-02-15 cond-mat.mes-hall
Nematic topological semimetal and insulator in magic angle bilayer graphene at charge neutrality
我们报告了一个完全自洽的Hartree-Fock计算相互作用对扭曲双层石墨烯的莫尔平坦带的影响，假设谷U（1）对称性是尊重。我们使用现实的能带结构和相互作用，并专注于电荷中性点，在那里的实验有不同的报告绝缘或半金属行为。将搜索限制在谷U（1）对称性保持不破缺的阶上，我们发现了三种具有竞争基态能量的自洽解：（i）破坏$C_2 {\mathcal T}$对称性的绝缘体，包括谷陈绝缘体;（ii）自旋或谷极化绝缘体;（iii）旋转$C_3$对称性破坏半金属，其无隙性受到莫尔平坦带拓扑结构的保护。我们发现，这些国家的相对稳定性可以调整弱应变，打破$C_3$旋转。这种半金属绝缘子和$C_2 {\mathcal T}$断路绝缘子都是通过弱应变来稳定的。这些基态可能与在电荷中性时看到的半金属和绝缘行为以及它们的观察的样品可变性有关。我们还比较了电荷中性附近的STM测量结果。
2021-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological semimetals and topological insulators in rare earth monopnictides
用第一性原理计算方法研究了岩盐稀土配合物$X$（$X=$ N，P，As，Sb，Bi）的电子性质。当忽略氮轨道上的小自旋轨道耦合（SOC）时，在LaN中发现了一种新的拓扑带交叉，称为“链接节环”。打开SOC，除了两点之外，所有节点环都有间隙，由于$C_4$对称性，这两点保持无间隙，并导致3D狄拉克半金属。有趣的是，与LaN不同，发现具有磷属元素组中的其他元素的化合物是拓扑绝缘体（TI），这是由于晶格常数增加以及磷属元素原子上的SOC增强而导致的能带重排的结果。这些TI化合物在$(111)$ -表面上的三个$\bar{M}$ -点处表现出多谷表面狄拉克锥。
2015-04-14 cond-mat.mes-hall
Klein-bottle quadrupole insulators and Dirac semimetals
本文通过设计不同π磁通模式构建两类克莱因瓶BBH模型，揭示四极绝缘体、Dirac半金属及成对边缘模式等拓扑相，并验证其鲁棒性。
2023-12-10 cond-mat.mes-hall
Optical absorption in interacting and nonlinear Weyl semimetals
最近有人预测，库仑相互作用和Berry曲率之间的相互作用可以产生有趣的光学现象在拓扑非平凡的二维绝缘体。在这里，我们提出了一个理论的光吸收三维，空穴掺杂外尔半金属。我们发现，Berry曲率，库仑相互作用和单粒子能谱中的非线性可以共同使光致谷极化。我们支持和补充我们的数值结果与分析玩具模型计算，揭示拓扑非平凡的马汉激子与非零涡。
2017-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Universal magnetotunnel conductance at a Weyl semimetal-layered Chern insulator junction
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础科学国际理论中心）；Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
研究韦伊尔半金属与层状陈绝缘体界面在磁场作用下的电子输运，发现界面费米弧态的拓扑不匹配导致电导随磁场线性增加并最终饱和，揭示了陈层拓扑电荷泵机制。
2026-04-29 cond-mat.mes-hall
Bulk-Defect Correspondence in Particle-Hole Symmetric Insulators and Semimetals
具有基的晶格可以容纳共享相同拓扑电荷的晶体缺陷（例如~位错的Burgers矢量$\vec b$），但是它们的核心的微观结构不同。我们证明，在绝缘体与粒子-空穴对称性和奇数轨道每个网站，微观细节极大地影响电子结构：修改可以创建或湮灭非平凡的束缚态与相关的分数电荷。我们发现，这一观察是有关的二聚链的末端模式的行为，并讨论如何在这些更复杂的情况下，从拓扑不变量预测的末端或缺陷状态。此外，使用明确的蜂窝晶格的例子，我们解释了束缚态的空缺，位错和向错是如何相互关联的，以及如何在节点半金属，如石墨烯出现类似的功能。
2013-10-28 cond-mat.mes-hall
Unconventional spin texture of a topologically nontrivial semimetal Sb(110)
锑的表面的特征在于存在的自旋分裂状态内的投影体带隙和费米轮廓，因此预计将表现出自旋纹理。用自旋分辨的密度泛函理论计算了Sb（110）表面能带的自旋极化。非常规自旋织构的存在被证实的电子散射在这个表面上的调查。通过扫描隧道显微镜成像的单个散射杂质周围形成的电荷干涉图案揭示了直接背散射信号的存在。我们确定了允许的散射矢量和分析其偏差的演变关系的表面状态色散。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall
Weyl Semimetal from the Honeycomb Array of Topological Insulator Nanowires
我们发现，孤立的Weyl节点可以出现在一个系统中的并行拓扑绝缘体纳米线排列在蜂窝状的方式。这介绍了另一个理论的例子拓扑半金属相与一对以上的外尔节点，由于其简单的形式的哈密顿量，它可以用来研究各种有趣的现象与此相关联。我们的结果强调，根据分离的Weyl节点的拓扑电磁响应可能会出现或可能不会出现，两对可能有整体抵消净异常霍尔电导率的贡献。
2012-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Coherent transport in homojunction between excitonic insulator and semimetal
从一个双带模型的解决方案，我们预测，在一个半金属和激子绝缘体的交界处的热和电输运将表现出高电阻的行为和低熵产生在低温下，从一个半金属和一个正常的半导体结不同。这种现象，归因于无耗散激子流占主导地位的电荷传输，是基于更长的长度尺度的变化的有效界面电位的电子散射由于凝聚体的相干性比正常状态。
2005-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Equilibrium current in a Weyl-semimetal - superconductor heterostructure
由磁性Weyl半金属和常规超导体组成的异质结构表现出平行于超导体界面和垂直于磁化方向的平衡电流。分析一个极小模型，它作为参数的函数可以是平凡的磁性绝缘体相，Weyl半金属相，或三维弱Chern绝缘体相，我们发现平衡电流对表面态的存在是敏感的，例如Weyl半金属的拓扑费米弧态或弱Chern绝缘体的手征表面态.虽然有一个非零的平衡电流在所有三个阶段，表面状态的外观在拓扑制度导致电流的方向反转，相比平凡的磁性绝缘体相的电流方向。我们讨论的解释的表面状态的贡献的平衡电流作为一个真正的空间实现的超导性使平衡手征磁效应的单一的手征，预测发生在散装Weyl超导体。
2021-04-16 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional topological Anderson insulator in a HgTe-based semimetal
本研究在强无序HgTe半金属量子阱中实验观测到二维拓扑安德森绝缘体态，证实其边缘通道受拓扑保护抗无序，且该态对垂直外磁场高度敏感，不同强度磁场可分别将其转为普通安德森绝缘体或量子霍尔液体。
2024-12-09 cond-mat.mes-hall
Density of States Scaling at the Semimetal to Metal Transition in Three Dimensional Topological Insulators
增加无序度可以诱导三维狄拉克半金属和扩散金属之间的量子相变。以无序$\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体系统为例，用核多项式方法计算了单粒子态密度。我们专注于三个地区：在两个拓扑不同相的相界处的Dirac半金属，两个拓扑绝缘体相和扩散金属的三临界点，以及处于强无序状态的扩散金属。态密度服从一个新的单参数标度，坍缩到一个通用标度函数的两个分支上，对应于狄拉克半金属和扩散金属。计算了发散长度尺度临界指数$ν$和动力学临界指数$z$，发现它们与常规Anderson跃迁的临界指数有很大的不同.本文还讨论了三临界点附近和三临界点处实验观测量的临界行为。
2013-12-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
