From Nodal Chain Semimetal To Weyl Semimetal in HfC
基于第一性原理计算和有效模型分析，我们提出WC型HfC在不存在自旋轨道耦合（SOC）的情况下，可以具有三维节链半金属态.与前人报道的IrF4 [T. Bzdusek等人，Nature 538，75（2016）]，这里的节链受到简单空间群的镜像反射对称性的保护，而在IrF 4中，具有滑移平面的非对称空间群是必要的。此外，在SOC的存在下，在WC型HfC的节链演变成Weyl点。在布里渊区，通过第一性原理计算得到了三种类型共30对外尔点。此外，还研究了表面态和连接这些外尔点的表面费米弧的图案，这可能是未来实验测量的结果。
2017-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of Weyl semimetal and Weyl nodal loop semimetal phases in a collinear antiferromagnet
本研究理论预测过渡金属氧化物RuO2中存在共线反铁磁Weyl半金属与Weyl节线半金属共存态，二者可通过调控奈尔矢量相互转化，且易被实验探测，为相关拓扑态研究提供材料平台。
2022-07-23 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Symmetry-protected coexistence of a nodal surface and multiple types of Weyl fermions in $P6_3$-$\text{B}_{30}$
Yanshan University（燕山大学）
研究通过第一性原理计算和对称性分析，发现 P6_3-B_30 中存在二维节点面和多种 Weyl 费米子，其共存由时间反演和二重螺旋对称性保护，为多维拓扑物理研究提供新平台。
2026-04-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Dynamical Weyl Points and 4D Nodal Rings in Cold Atomic Gases
超冷原子气体的可控性已经达到了前所未有的水平，允许实验实现长期追求的无源泵浦，这可以被解释为动态量子霍尔效应。另一方面，在能带结构中具有接触点和环的Weyl半金属和Weyl节线半金属在过去几年中引起了各个领域的极大兴趣。在这里，我们表明，动态Weyl点和动态4D Weyl节环，这是由准动量和时间形成的参数表面上的第一陈数保护，出现在一个二维和三维系统，分别。我们发现，拓扑泵发生在这些系统中，但泵浦粒子的数量是不量化的，可以通过控制实验参数在很大范围内连续调谐。我们还提出了在冷原子气体中实现动力学Weyl点和4D Weyl节环并观察它们相应的拓扑泵的实验方案。
2018-03-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Weyl-type nodal chains in X2MnO4 (X= Li, Na)
近年来，磁性拓扑半金属由于其在自旋电子学领域的潜在应用而受到广泛关注。通过第一性原理计算，我们发现两种铁磁尖晶石材料X_2MnO_4（X=Li，Na）在费米能级附近存在Weyl型节链.它们的稳定性通过内聚能、声子色散和弹性常数进行了验证。节链由两种类型的节环组成，它们由滑移操作Mz、镜像操作M101及其等效操作保护。在（001）面上观察到鼓面态，它们具有非平凡的拓扑特征.此外，在不同的电子关联和晶格应变下，这两种材料的半金属态都得到了很好的保持。我们的工作为探索磁性材料和拓扑半金属态的结合提供了两个有希望的候选者。
2022-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of hourglass Weyl and Dirac nodal line phonons in orthorhombic-type KCuS
与电子系统平行，拓扑学的概念已经扩展到声子，这导致了拓扑声子的诞生。最近，已经提出了节点声子、节点线声子和节点表面声子，并且已经预测了固态材料中的少数候选材料。在这项工作中，基于对称性分析和第一性原理计算，我们提出了沙漏Weyl节线（HWNL）声子和狄拉克节线（DNL）声子共存的声子色散的一个单一的材料，KCuS，具有$Pnma$型结构。HWNL和DNL在频率上相对平坦，并且与其他声子带很好地分离。相应的拓扑声子表面态只出现在[100]面和[001]面，与典型的声子谱线材料不同。基于Zak相位计算解释了这种现象的原因。我们的工作，第一次，证明了不同类型的简并声子节线可以在一个单一的材料。因此，KCuS可以被看作是一个很好的平台，研究HWNL声子和DNL声子之间的纠缠。
2021-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Weyl Nodal Line-Surface Half-metal in CaFeO$_3$
操纵电子的自旋自由度为在凝聚态物理和材料科学中探索新的量子态提供了一个很好的平台。基于第一性原理计算和晶体对称性分析，提出了半金属材料CaFeO $_3$中一维节线和二维节面相结合的全自旋极化复合半金属态.在节点线-表面态中，类似巴格诺第的节点线具有六个连接在一起的环，它们受到三个独立对称操作的保护：$\mathcal{PT}$，$\mathcal{M}_{y}$和$\mathcal{\widetilde{M}}_{z}$。在费米能级附近，自旋极化结面态由$k_{i(i=x,y,z)}=π$平面上的联合操作$\mathcal{T}\mathcal{S}_{2i}$保证。此外，高品质的CaFeO $_3$具有超净的能量色散，这对强三轴压缩应变和相关效应具有相当强的鲁棒性。外尔结线面半金属的实现为高速、低功耗的自旋电子学应用提供了巨大的潜力。
2021-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Weyl nodal line semimetal in high Curie temperature d0 ferromagnet K2N monolayer
二维材料中的节线半金属是目前研究的热点。从基础物理和自旋电子学应用的角度来看，具有抗自旋轨道耦合（SOC）的节线的高居里温度铁磁（FM）是非常理想的。在这里，我们建议FM K2N单层是这样的Weyl节线半金属。结果表明，K2N单分子膜是动态稳定的，并具有FM基态，具有面外[001]磁化。在低能能带结构中出现了两条节线。在镜像对称性的保护下，两条节点线对SOC都是鲁棒的。我们构造了一个有效的哈密顿量，它可以很好地描述系统中的节线。值得注意的是，这里提出的节线半金属不同于以前研究的K2N单层是二维d0型铁磁体，其磁性来自部分填充的N-p轨道，这在自旋电子学应用中可以带来特殊的优势。此外，K_2N单分子层的居里温度估计为942K，明显高于以前的FM节线材料。我们还发现，特定的拉伸应变可以将节线从I型转变为II型，使其节线特性更加有趣。
2020-06-03 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
Emergence of Topological Nodal Lines and Type II Weyl Nodes in Strong Spin--Orbit Coupling System InNbX2(X=S,Se)
采用第一性原理密度泛函方法，系统地研究了InNbX_2（X=S，Se）的电子结构和拓扑性质.在没有自旋-轨道耦合（SOC）的情况下，这两种化合物都显示出受镜像对称保护的节线。包括SOC在内，InNbS 2中的狄拉克环分裂成两个外尔环。这种独特的属性是区别于其他discovered节线材料，通常需要的情况下，SOC。另一方面，SOC打破了节线InNbSe 2和化合物成为II型外尔半金属与12外尔点的布里渊区。利用超原胞平板计算方法研究了InNbSe_2中费米弧表面态的色散，并利用相干势近似探讨了它们对表面无序效应的耐受性。这两种化合物的准二维性和不含有毒元素使其成为研究拓扑半金属新性质的理想实验平台。
2017-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Starfruit-like nodal semimetal to Dirac and Weyl semimetal state in CaAuAs
在没有自旋-轨道耦合（SOC）的情况下，发生在镜像平面上的带交叉被迫在动量空间中形成节环。在存在其他等效镜像平面的情况下，多个这样的节环可以组合形成有趣的中间链路结构。在这里，基于第一性原理计算和有效的$\mathbf{k.p}$模型分析，我们发现，CaAuAs主机在体电子色散在SOC的情况下，一个独特的starfruits样的mandal-link结构。这个mandal-link是由三个节环，它们彼此交叉的时间反演不变的动量点$A$。当SOC被打开时，节点环被打开，导致稳定的狄拉克半金属状态，在布里渊区中沿着$\mathrm{Γ-A}$方向具有一对狄拉克点。狄拉克点由时间反演、反演和$C_3$旋转对称性的组合来保护。我们展示了如何系统地消除对称性约束产生外尔半金属和最终的拓扑绝缘体状态。
2018-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phononic Weyl Nodal Straight Lines in High-Temperature Superconductor MgB$_2$
基于第一性原理计算，我们预言了具有AlB $_2$型中心对称晶格的超导MgB $_2$在其体声子谱上具有所谓的声子拓扑Weyl节线（PTWNL）.这些PTWNL可以被视为在三维布里渊区（BZ）内沿着$-$ H-K-H方向上的直线紧密对齐的无数外尔点（WP）。它们的拓扑非平凡的性质，证实了在垂直于这些线的平面上的Berry曲率分布的计算。这些线是非常独特的，因为它们正好位于镜像对称保护的BZ的高对称边界处，同时，直线横穿整个BZ，不同于已知的分类，包括节点环，节点链或网络，和节点环。在（10 $\bar{1}$ 0）晶体表面，PTWNL诱导的鼓面状非平凡表面态出现在由具有相反手性的PTWNL的投影线限定的矩形区域内。此外，当镜像对称性破缺时，双简并PTWNL进一步提升，形成一对手征相反的WP。我们的研究结果为今后MgB $_2$上拓扑声子的实验研究铺平了道路，并在一系列同构的AlB $_2$型金属二硼化物中得到了类似的结果。
2018-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Structure, phase stability, half-metallicity, and fully spin-polarized Weyl states in compound NaV2O4: a new example for topological spintronic material
本文系统地研究了一种新型拓扑自旋电子材料NaV_2O_4的结构、相稳定性、半金属性和拓扑电子结构。该材料具有良好的动力学和热稳定性的四面体结构。它表现为半金属基态，在费米能级附近只有自旋上带。这些带在费米能级附近形成一个外尔节线，位于kz = 0平面内。在镜像对称的保护下，节点线对SOC具有鲁棒性。节线能带结构清晰，可以清晰识别鼓面表面状态。值得注意的是，节线和鼓面表面态具有100%的自旋极化，这对于自旋电子学应用是非常理想的。另外，通过在平面内移动磁场，我们发现外尔节点线可以转化为单对外尔节点。体材料中的外尔线和外尔结费米子以及表面的鼓面费米子都是完全自旋极化的，这可能会产生新的物理性质和有前途的应用。
2020-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of Weyl nodal lines in a single-layer ferromagnet
二维材料在基础研究和器件应用方面都得到了广泛的关注和快速的发展。在二维材料中寻找奇异的物理性质，例如磁性和拓扑有序，可以实现新型量子器件，因此处于材料科学的最前沿。在这里，我们报告的发现，在二维铁磁材料，单层钆-银化合物，结合角度分辨光电子能谱测量和理论计算的基础上的双重简并外尔节线。这些外尔节线是对称保护的，因此对外部扰动是鲁棒的。磁性和拓扑秩序在二维材料中的共存可能会为设计和实现新型纳米自旋电子器件的持续努力提供信息。
2019-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-Protected Weyl Nodal Loops in a Triangular Altermagnet
University of Utah（犹他大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Australian Nuclear Science and Technology Organisation（澳大利亚核科学和技术组织）；The University of Sydney（悉尼大学）
通过中子衍射和第一性原理计算，在Cr7Se8中实现了Weyl节线环交错磁体，其电子结构在费米能级附近具有受镜面对称保护的线性色散节线环。
2026-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of the Weyl semimetals Co$_2$MnX (X=Si, Ge, Sn)
利用第一性原理电子结构计算，我们发现铁磁Heusler化合物Co $_2$ MnX（X= Si，Ge，Sn）具有非平凡的拓扑特征，属于Weyl半金属范畴.这些材料在费米能级附近表现出两个拓扑有趣的能带交叉。这些带交叉在布里渊区中具有复杂的3D几何形状，并且其特征在于由垂直镜像平面保护的非平凡拓扑结构如霍普夫链路和链状节线。自旋-轨道相互作用将这些节线分裂成几个零维外尔带交叉。与先前已知的拓扑非平凡的赫斯勒材料不同，这些多数自旋带交叉位于少数自旋带的带隙中，可能有助于其实验实现。
2021-11-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Spin-orbit interaction driven collective electron-hole excitations in a noncentrosymmetric nodal loop Weyl semimetal
NbP是一类新的节环半金属的成员，其特征在于自旋轨道耦合（SOC）的协同效应和缺乏反转中心。本文用密度泛函理论方法研究了NbP的输运和光谱性质。SOC与缺乏反转对称性一起分裂简并，产生含有4*10个$^{-4}$电子（空穴）载流子/f.u.的“俄罗斯娃娃嵌套”费米表面。由于Nb中的SOC强度适中，费米面绘制出Weyl节环。计算的结构T $^*$ ~100 K的运输性能再现以及观察到的运输行为时，只有SOC包括在内，证明（微妙的）计算和样品的化学计量的精度。在20-60 meV范围内的低能量集体电子空穴激发（等离子体激元）由节环分裂产生。
2016-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Symmetry-protected Spinful Magnetic Weyl Nodal Loops and Multi-Weyl Nodes in $5d^n$ Cubic Double Perovskites $(n=1,2)$
利用有效三带模型和{ \it ab initio}计算，我们研究了具有大自旋轨道耦合（SOC）的立方铁磁$5d^{1,2}$体系：Ba $_2$ NaOsO $_6$，Sr $_2$ SrOsO $_6$和Ba $_2$ $B$ ReO $_6$（$B$ = Mg，Zn）的各种拓扑结构.在时间反演对称性（${\cal T}$）的存在下，在$W$点处相互连接的无自旋狄拉克节环出现在镜像平面中。值得注意的是，打破${\cal T}$导致自旋磁Weyl节环（MWNL），即使在大SOC和相关强度$U$变化，由于镜像对称性和打破${\cal T}$的组合是强大的。此外，有两种类型的磁性外尔点，手性电荷$|χ|=1, 2$沿$C_{4v}$对称线，另一种II型MWNL环绕区中心，这是依赖于$U$。此外，铁磁Ba $_2$ ZnReO $_6$是一种理想的半金属，在费米能级上具有MWNL和磁性Weyl节点，而没有拓扑平凡体态的干扰。这些系统产生高达1160（$Ω$ cm）$^{-1}$的非常大的反常霍尔电导率$σ_{xy}$。我们的研究结果可广泛应用于$t_{2g}$系统的立方（或轻微扭曲）fcc的结构。
2020-07-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Symmetry-enforced band crossings in trigonal materials: Accordion states and Weyl nodal lines
非对称的对称性，如螺旋旋转或滑移反射，可以在布里渊区的高对称线或平面内强制带交叉。当这些能带简并接近费米能时，它们可以引起许多不寻常的现象：例如，异常磁电响应，横向霍尔电流和奇异的表面状态。在本文中，我们提出了一个全面的分类，这种非对称带交叉在三角材料与强自旋轨道耦合。我们发现，在三角系统中有两种不同类型的非对称带简并：（i）外尔点的螺旋旋转与手风琴般的色散保护，和（ii）外尔节线保护的滑移反射。我们报告了一些现有的材料，这些带交叉实现附近的费米能量。这包括Cu 2SrSnS 4和元素碲（Te），它们表现出手风琴式的外尔点;以及碲-硅包合物Te 16 Si 38，它表现出外尔节线。详细研究了这些材料的从头算能带结构和表面态，并简要讨论了对实验的影响。
2019-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic nodal-line metal in monolayer {\em h}-InC
基于第一性原理计算，我们预测了一种新的具有奇异费米面拓扑结构的二维铁磁材料。我们发现，单层六方晶系的碳化铟（{ \em h}-InC）是热力学和动力学稳定的，它积极有利于铁磁有序的自旋。在两个维度上的完美平面几何形状，加上铁磁性，产生了一个独特的机会，遇到有趣的电子特性，在费米表面和能带拓扑结构中捕获。我们发现，多个节线共存的动量空间，伴随着电子和空穴口袋，彼此线性接触的节线。自旋轨道耦合的引入丰富了{ \em h}-InC的磁性和电子性质。自旋-轨道耦合导致易平面型磁晶各向异性，并且节点线可以被调谐成拓扑节点，取决于磁化方向。对称性分析和紧束缚模型提供了解释带的节点结构。我们的研究结果表明，{ \em h}-InC作为一个新的场所，支持碳基磁性和异国情调的带拓扑结构在两个维度。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry Demanded Topological Nodal-line Materials
狄拉克和外尔物理在固体中的实现使拓扑材料成为凝聚态物理的主要研究热点之一。最近，拓扑节线半金属（topological nodular line semimetals）成为拓扑量子物质研究的一个热点。在拓扑节线半金属中，沿着动量空间中的特殊线的Dirac或Weyl类交叉产生了一个封闭的环或简并线，而不是离散的点。在这里，我们回顾了实验证实和理论预测的拓扑节线半金属，特别侧重于在各种材料中的节线的对称性保护机制。三种不同的机制：讨论了反演和时间反演对称性、镜像反射对称性和非对称对称性的组合，以及它们在自旋轨道耦合作用下的鲁棒性。我们还提出了一种新的外尔节线材料，Te平方网化合物KCu $_2$ EuTe $_4$，它有几个外尔节线，包括一个非常接近费米能级（$<$ 30 meV低于E $_F$）。最后，我们讨论了潜在的实验签名观察奇异属性的节线物理。
2017-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Nodal Chains and Transverse Transports in Ferromagnetic Centrosymmetric Semimetal FeIn2S4
该研究从理论上揭示铁磁中心对称半金属FeIn₂S₄是受非简单对称性保护的节线链半金属，其节线链抗自旋轨道耦合，兼具鼓面表面态与闭合费米弧，且节线环贡献大的反常霍尔与能斯特电导率，为磁性拓扑态与横向输运研究提供平台。
2024-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signature of odd-frequency equal-spin triplet pairing in the Josephson current on the surface of Weyl nodal loop semimetals
我们理论上预测了邻近诱导奇频（$ω$）配对的表面上的Weyl节环半金属，其特征在于一个节环费米表面和鼓面状表面状态（DSS），连接到传统的自旋单重$s$波超导导线。由于完整的自旋极化的DSS，奇- $ω$等自旋三重态配对是存在的，我们表明，它会产生一个有限的约瑟夫森电流。在结中放置额外的铁磁体也可以产生奇数- $ω$混合自旋三重态配对，但是如果磁化与DSS自旋极化正交，则配对和电流不受影响，这进一步证实了配对的等自旋结构。
2019-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Disorder-induced instability of a Weyl nodal loop semimetal towards a diffusive topological metal with protected multifractal surface states
本文通过数值精确方法证明外尔节线环半金属在微小无序下会失稳为拓扑扩散金属，其表面态呈现多重分形结构且数量先增后减。
2025-02-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
A First-principles Study of Weyl Nodal Loop and Multiple Sets of Weyl Points in Trigonal PtBi$_2$
Ames National Laboratory（艾姆斯国家实验室）；Iowa State University（爱荷华州立大学）
本研究通过首原理计算揭示了三角PtBi₂中Weyl节点环和多组Weyl点的结构特征，发现其稳定性与Bi层弯曲度密切相关，并预测了高能费米弧特征。
2026-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ferromagnetic Dirac-Nodal Semimetal Phase of Stretched Chromium Dioxide
通过第一性原理计算，我们发现在室温下，在小的拉伸静液压应变下，二氧化铬（一种广泛应用于磁带应用的材料）中的狄拉克线半金属相可以与铁磁有序共存.一个接近费米能的理想平坦狄拉克节环被放置在垂直于磁序的布里渊区的反射不变边界上，并且在拓扑上受到磁群$D_{4h}(C_{4h})$的幺正镜像对称性的保护，它将相应的Berry相位量子化为$π$的整数倍。通过证明只有拓扑保护的节环能在对称性$D_{4h}(C_{4h})$的小的各向异性应变下持续存在，而其他表面上的带接触点一般是不存在的，证明了拓扑依赖的拓扑稳定性.我们的工作为研究狄拉克磁力线和鼓面费米子的新物理和潜在应用提供了一个实用的平台，特别是与铁磁性质有关的那些
2017-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Heesch Nodal Lines in Inadmissible Achiral Antiferromagnets
Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
本研究发现非手性不可接受反铁磁体中存在赫施节点线，其会产生大量无质量狄拉克锥，且这类材料的非线性反常霍尔效应最低非零阶为三阶，第一性原理计算在MnTe等材料中证实了该预测。
2026-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of large anomalous Hall effect and topological magnetic skyrmions in a Weyl nodal ring ferromagnet Mn5Ge3
本文在Weyl节线环铁磁体Mn5Ge3中实验证实了大可调反常霍尔效应与拓扑磁斯格明子的共存，并结合理论计算揭示其拓扑电子结构与自旋织构来源。
2024-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Circumventing the no-go theorem: A single Weyl point surrounded by nodal walls
尽管可能的结晶外尔半金属的库存迅速扩大，但它们都受到尼尔森-二宫不去定理的限制，即左手和右手外尔点成对出现。对于时间反演（T）对称性，半金属有一个更强的版本，即，布里渊区（BZ）中的所有八个时间反演不变点是否同时具有外尔点。然而，所有著名的结论，从不去定理隐含在当前的拓扑半金属的框架内，在这项工作中，我们将超越它探索复合材料的拓扑金属和半金属相。在晶体对称性和T对称性的指导下，我们提出了一种新的T不变晶体金属拓扑相，其中一个Weyl点位于BZ的中心，周围是遍布整个BZ边界的节壁.换句话说，一个单一的外尔点是实现与不去定理被规避。同时，费米弧表面态，被认为是外尔半金属的标志，不出现这种新的复合拓扑相。我们表明，这个阶段可以实现空间群19和92，有和没有自旋轨道耦合，分别。
2019-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological nodal lines and hybrid Weyl nodes in YCoC$_2$
基于第一性原理计算和有效模型分析，我们提出非中心对称超导体YCoC $_2$在正常态下是拓扑半金属。在没有自旋轨道耦合（SOC）的情况下，它可以容纳两个交叉的节环，分别由两个镜像平面保护。一个环由I型节点组成，其中两个交叉带在其色散中具有相反的斜率符号。另一个环由Ⅰ型和Ⅱ型节点组成（两个带的斜率符号在某个方向上相同）。在SOC存在的情况下，前一个节点环是完全缺口，而后者演变成10对Weyl节点，其中两个是I型，8个是II型。将Ⅱ型Weyl节点进一步分为两类，在节点附近用Weyl方程描述时，速度矩阵不同。在表面投影能量色散中观察到来自拓扑表面态的费米弧。值得注意的是，YCoC $_2$已被报道为临界温度$T_c$为4.2 K的超导体。这使得它非常有吸引力，因为将超导纳入拓扑半金属态可能导致拓扑超导性，并用于合成Majorana零模。
2019-05-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
Emergent Anomalous and Topological Hall Responses in an Epitaxial Ferromagnetic Weyl Nodal-Line metal Fe5Si3
Thin Film Laboratory, Department of Physics, Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院物理系薄膜实验室）；Department of Physics, Indian Institute of Technology Hyderabad（印度海得拉巴理工学院物理系）
Fe5Si3是一种独特的低成本中心对称磁性Weyl节点材料，通过理论和实验研究揭示了其异常和拓扑Hall响应，为拓扑自旋电子学应用提供了多功能平台。
2025-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of topological phases from the extension of two-dimensional lattice with nonsymmorphic symmetries
Young和Kane在非对称晶体对称性下对具有非平凡拓扑的二维Dirac半金属给出了很好的见解。基于他们提出的一种二维非对称正方形格子结构，我们进一步通过垂直堆叠二维非对称格子构造了一组三维极小紧束缚模型。具体来说，我们的模型提供了一个平台，以产生三个拓扑半金属相，如狄拉克节线半金属，外尔节线半金属和外尔半金属。偏心镜像对称充分地保护了具有非平凡镜像不变量$n_{M\mathbb{Z}}$的镜像不变量平面内出现的节线，而双重螺旋旋转对称保护了具有拓扑电荷$C=2$的非平凡Weyl节点。有趣的是，外尔节环产生没有镜像对称保护，其中非平凡的“鼓面”表面状态出现在循环。在同时存在时间反转对称和反转对称的情况下，讨论了弱拓扑绝缘体相的出现。
2018-04-15 cond-mat.mtrl-sci
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
Kramers nodal lines and Weyl fermions in SmAlSi
本研究通过角分辨光电子能谱、密度泛函理论计算及磁输运方法，首次在非中心对称金属SmAlSi中实验证实Kramers节线的存在，并观测到其顺磁相下的Weyl费米子，为关联拓扑物性研究提供实验基础。
2023-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Spin-triplet superconductivity in Weyl nodal-line semimetals
拓扑半金属材料是一种具有受保护的无质量体激发的三维材料。作为一种特殊情况，外尔线半金属可以在没有反转或时间反转对称性被破坏的材料中实现，并且具有体节线的特征。111族的材料LaNiSi、LaPtSi和LaPtGe（都缺乏反转对称性）属于这一类。在这里，通过结合μ子自旋旋转和弛豫与热力学测量，我们发现，这些材料表现出完全带隙的超导基态，同时自发地打破超导转变的时间反演对称性。由于时间反演对称性对于保护正常态拓扑结构是必不可少的，因此在进入超导态时其破坏应该显著地导致拓扑相变。通过建立正常态能带结构的极小模型，并假设一个纯自旋三重态配对，我们证明了该系列的超导性质可以被精确地描述.我们的结果表明，111-家庭这里报道提供了一个理想的实验台，研究丰富的相互作用之间的奇异性质的Weyl线费米子和非常规超导。
2022-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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 nodal states in circuit lattice
寻找拓扑性质可调的人工结构是当前拓扑物理的一个有趣的研究方向。在这里，我们介绍了一个方案，实现“拓扑半金属态”与三维周期电感电容（LC）电路晶格，其中拓扑的线态和Weyl态可以通过调整电感和电容的参数。导出了一个类紧束缚模型来分析LC电路晶格的拓扑性质。在这些系统中发现了拓扑态的一些重要特征，如线态的鼓面状表面带和Weyl态的费米弧状表面带。我们还证明了外尔点随电子器件的制造误差是稳定的。
2018-05-11 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
Nodal surface and persistent spin texture in a Weyl semimetal without mirror symmetry
利用对称性分析和电子结构计算，研究了Ag $_{2}$ Se在${\cal SG}$ ~17.除了在$k_{z}=π$上发现了一个由时间反转（${\cal T}$）和2倍螺旋旋转$S_{2z}$联合操作保护的节面外，我们还发现了24个Weyl点，主要位于$k_{y}=0$平面上，具有显著的费米弧和大的准粒子干涉图样（QPI）。由于不存在镜像对称性，一对具有相反手性的Weyl点位于不同的结合能处，这使得该系统成为实现新颖的手性异常相关现象的优秀材料候选者，例如量子化的圆形光电流和手性磁效应。此外，我们还揭示了在$k_{z}=π$平面上的显著自旋织构，这表明在表面布里渊区的大区域中存在方向选择性自旋极化，这对自旋电子学应用具有很强的意义。
2019-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Generation of Weyl points and a nodal line by magnetization reorientation in Co$_3$Sn$_2$S$_2$
本研究结合磁光光谱与材料特异性理论，展示Co$_3$Sn$_2$S$_2$中磁场旋转磁化可重构Weyl半金属态，产生26个Weyl点或无带隙节环。
2025-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Nodal-Surface and Flat-Band Driven Large Anomalous Nernst Effect in Epitaxial Ferromagnetic Weyl Metal Fe5Si3
Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院）；Indian Institute of Technology Hyderabad（印度海得拉巴理工学院）；National Institute for Materials Science（日本国立材料研究所）
Fe5Si3铁磁韦尔金属通过节点面和平板结构产生大异常纳维效应，揭示拓扑电子结构在热电转换中的主导作用。
2026-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Three-component bosons in TiS, ZrSe and HfTe
具有多种三维电子费米子的拓扑半金属，如Dirac费米子、Weyl费米子、Dirac结线和三重简并结点，在一系列固体晶体的电子结构中被理论预言和实验发现。与各种典型的费米子相类比，在kHz频率的宏观体系中也有实验报道了Dirac和Weyl两种玻色子的拓扑力学态，在固体晶体的THz频率的原子振动框架中也预言了一类双Weyl声子的拓扑力学态。然而，迄今为止，没有三重简并的声子节点超过传统的狄拉克，外尔和双外尔声子的报道。在这里，通过第一性原理计算，我们已经报告的预测，WC型的TiS，ZrSe，HfTe共同主机的独特的三重简并的声子在太赫兹频率的节点，由于在体布里渊区的边界A点的双简并的平面振动模式和单重态的垂直振动模式之间的声子带反转的发生。在声子三重简并节点附近的准粒子激发是不同于已知分类的三分量玻色子。潜在的机制可以归因于化合物中组成元素的可比原子质量与原子间相互作用竞争的主导作用。此外，在它们的体晶体中，电子结构表现出三重简并节点和Weyl费米子共存。因此，在这些材料中三组分玻色子，三组分费米子和Weyl费米子的新共存为研究不同类型的费米子和玻色子之间的相互作用提供了丰富的平台。
2017-06-21 cond-mat.mtrl-sci
WloopPHI: A tool for ab initio characterization of Weyl semimetals
WloopPHI是一个Python代码，通过外尔半金属的表征扩展了WIEN2k的功能，WIEN2k是一个全势能全电子密度泛函理论软件包。它能够计算与Weyl节点和节线相关的手征性（或“电荷”）。计算手性的理论方法是基于扩展的威尔逊圈方法和Berry相位方法。我们验证代码使用TaAs，这是一个很好的特点外尔半金属，理论和实验。然后，我们将该方法应用于YRh $_6$ Ge $_4$的表征，发现了两组Weyl点（约1.5 μ m）。0.2 eV以下的费米能量）以及拓扑节点线（保护的镜像对称性）交叉的费米能量和映射他们的手征。
2021-09-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.comp-ph
Two-dimensional Weyl points and nodal lines in pentagonal materials and their optical response
本研究对基于开罗镶嵌的二维五角形材料开展理论研究，完成支持其结构的空间群分类，通过第一性原理计算揭示受对称性保护的Weyl点与节线，并探讨其光学特性及应用潜力。
2020-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Network of topological nodal planes, multifold degeneracies, and Weyl points in CoSi
我们报告的识别的cohy强制节面（NP）在CoSi提供丢失的拓扑电荷在整个网络的带交叉，包括另外多重简并和Weyl点，这样的费米子加倍定理是满意的。在我们的研究中，我们结合了CoSi中Shubnikov-de Haas（SdH）振荡的测量与电子结构和Berry曲率的材料特定计算，以及空间群（SG）198的能带拓扑的一般分析。两个几乎无色散的SdH频率分支的观察提供了明确的证据，四个费米面片在R点，反映了底层的波函数在与NP的交叉点的正交性。因此，无论自旋轨道耦合强度如何，SG 198总是在R和$Γ$处具有六重和四重简并交叉，这些交叉与分布在网络中的拓扑电荷密切相关。
2021-07-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Weyl-like Phonons and Nodal Line Phonons in Graphene
通过第一性原理计算和模型分析，我们预测了传统的二维石墨烯在其声子谱中具有拓扑声子类Weyl点（PWs）和声子节线（PNL）。石墨烯的声子色散承载三个I型PW（在BZ角\emph{K}和\emph{K} '处的PW 1和PW 2两者，以及沿着$Γ$-\emph{K}线定位的PW 3）、沿着$Γ$-\emph{M}线定位的一个II型PW 4、以及围绕$q_{x,y}$平面中的中心$Γ$点的一个PNL。计算结果进一步揭示，在整个BZ中，Berry曲率为零，只有这四对Weyl类声子的位置例外，在这些位置处，Berry曲率出现非零奇异值，Berry相位为$π$或- $π$，从而证实了BZ的拓扑非平凡性.拓扑保护的非平凡的声子边缘状态也已被证明沿两个扶手椅边缘和扶手椅边缘的边界。这些结果将为进一步研究石墨烯的拓扑声子性质铺平道路，例如具有抑制后向散射的声子相消干涉和本征声子量子霍尔效应。
2019-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
From Multiple Nodal Chain to Dirac/Weyl Semimetal and Topological Insulator in Ternary Hexagonal Materials
狄拉克半金属（DSM）的主机四重简并孤立带交叉点与线性色散，周围的准粒子类似于相对论狄拉克费米子。它可以用一个4 * 4无质量的狄拉克哈密顿量来描述，这个哈密顿量可以分解成一对外尔点或一个绝缘体。因此，晶体对称性是保证稳定存在的关键。相反，通过破坏晶体对称性，DSM可以转变为外尔半金属（WSM）或拓扑绝缘体（TI）。本文以六方结构的LiAuSe为例，发现在不存在自旋轨道耦合（SOC）的情况下，它是一种星形多节链状半金属。在SOC存在时，它自然是理想的DSM，Dirac点正好位于费米能级，通过引入塞曼外场或磁性掺杂稀土Sm，它将转变为WSM相。它也可以通过破坏旋转对称性转变为TI态。我们的研究表明，DSM是拓扑相变的临界点，这一结论适用于大多数DSM材料，而不仅限于六方晶系材料LiAuSe。
2017-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Planar Hall effect in topological Weyl and nodal line semimetals
本研究通过对称性分析与半经典玻尔兹曼方程，探究三维材料中平面霍尔效应的普遍起源，明确洛伦兹力与贝里曲率的不同贡献及对称性特征，揭示其在外尔、节线半金属中的差异，为实验区分两类贡献提供依据。
2023-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic helical nodal line and Kane-Mele spin-orbit coupling in kagome metal Fe3Sn2
二维kagome晶格在其布里渊区角K和K '处承载狄拉克费米子，类似于蜂窝晶格。在铁磁kagome金属Fe $_3$ Sn $_2$的电子结构的密度泛函理论中，在没有自旋轨道耦合的情况下，我们确定了两个能量分裂的螺旋节线，该节线在K和K'附近沿着$z$缠绕，这是由kagome层的三角堆叠产生的。我们发现，跨越A-A堆叠的跳跃引入了能量的层分裂，而跨越A-B堆叠的跳跃控制了螺旋节线的动量空间振幅。自旋-轨道耦合的效果被发现类似于凯恩-梅勒项，其中的节线可以完全缺口准二维大质量狄拉克费米子，或保持在离散的外尔点取决于铁磁矩取向的间隙。除了在数值上建立Fe $_3$ Sn $_2$作为模型狄拉克kagome金属，我们的研究结果提供了深入了解材料设计的拓扑相从晶格的角度来看，其中范例低维晶格模型往往发现实现在晶体材料的三维堆叠。
2021-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Symmetry-enforced topological band crossings in orthorhombic crystals: Classification and materials discovery
我们确定了所有的自旋-轨道耦合和非自旋-轨道耦合的斜方晶体中的电子强迫带交叉，并讨论了它们的拓扑性质。我们发现，正交晶体可以主机大量不同的带简并，包括可移动的外尔和狄拉克点与沙漏色散，四倍双外尔点，外尔和狄拉克节线，几乎可移动的节线，节链，拓扑节面。有趣的是，在空间群18、36、44、45和46中的自旋轨道耦合材料可以具有在整个布里渊区中只有两个外尔点的带对。这导致费米弧的连接性更简单，并且比具有四个或更多外尔点的材料具有更明显的拓扑响应。此外，我们表明，空间群56，61和62的对称性，强制非平凡的弱$\mathbb{Z}_2$拓扑结构的材料具有强的自旋轨道耦合，导致螺旋表面状态。有了这些分类结果在手，我们进行广泛的数据库搜索正交材料结晶在相关的空间群。我们发现Sr $_2$ Bi $_3$和IrPDMATHABMN Si具有跨越费米能的带，具有对称性强制的非平凡的$\mathbb{Z}_2$不变量，CuIrB在费米能附近具有节链，Pd $_7$ Se $_4$和Ag $_2$ Se表现出四重双外尔点，即使在没有自旋轨道耦合的情况下，后一个也是如此，而AuTlSb的四重简并是由相交的节线组成的。对于这些例子中的每一个，我们计算从头算能带结构，讨论它们的拓扑结构，并在某些情况下还计算表面状态。
2021-08-11 cond-mat.mtrl-sci
