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
Spin field-effect transistors based on massless birefringent Dirac fermions in polar Dirac semimetals
Datta-Das型自旋场效应晶体管，使用半导体异质结构中的二维电子气作为沟道，在自旋电子学中起着关键作用。在这里，我们从理论上提出了一种基于极性狄拉克半金属中的无质量双折射狄拉克费米子的自旋场效应晶体管。自旋的操纵产生于强自旋轨道耦合、极空间群和狄拉克锥的存在。由于极性狄拉克半金属的无带隙能带结构，沟道电导的振荡除了受栅电压大小的影响外，还受栅电压符号的影响。这种自旋场效应晶体管为自旋电子器件的进一步设计提供了指导。
2022-05-31 cond-mat.mes-hall
Detecting monopole charge in Weyl semimetals via quantum interference transport
拓扑Weyl半金属可以在动量空间中拥有带N个荷的Weyl节点。如何检测量子输运过程中双光子电荷的签名仍然是一个具有挑战性的课题。在这里，我们揭示了拓扑半金属中电荷宇称与电导率的量子干涉修正之间的联系。我们发现，奇偶电荷的宇称决定了量子干涉修正的符号，奇和偶宇称分别产生弱反局域化和弱局域化效应。这是由于围绕费米球的时间反转轨道之间的贝里相位差，费米球包围着电荷。从标准的Feynman图计算，我们进一步表明，在低温下的弱场磁导率的$+\sqrt{B}$在双Weyl半金属和$-\sqrt{B}$在Weyl半金属，分别成正比，这可以通过实验验证。
2016-04-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological superconductivity in Dirac semimetals
狄拉克半金属的主体带接触狄拉克点和表面费米环。我们发展了狄拉克半金属超导理论。建立了狄拉克点与表面费米圈之间的关系，阐明了狄拉克半金属的非平凡拓扑结构对其超导态的影响。我们注意到，独特的狄拉克点的轨道织构和结构的相变的晶体有利于四重态的表面马约拉纳费米子的拓扑超导性的保护。我们建议我们的理论可能应用到最近发现的超导态镉$_3$作为$_2$。
2015-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Antiferromagnetic Dirac Semimetals in Two Dimensions
寻找类似于石墨烯的受保护的二维狄拉克半金属对于基础和实际兴趣都是重要的。二维狄拉克锥是由晶体对称性和磁序保护可能会破坏他们的鲁棒性。在这里，我们提出了一个一般的框架来分类具有时间反演和反转对称性的自旋轨道耦合系统中的稳定的二维狄拉克半金属，并显示了稳定的狄拉克点的存在，在二维反铁磁半金属。与三维Dirac半金属的两类不同，二维Dirac半金属的时间反演对称性和反演对称性是一类与非对称空间群对称性密切相关的单一对称性。我们进一步提供了一个具体的模型，在反铁磁半金属，它支持Dirac保护的二维狄拉克点。这种系统的对称性破缺导致了二维手征拓扑态，如量子反常霍尔绝缘体和手征拓扑超导相。
2017-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Versus Bulk Dirac States Tuning in a Three-Dimensional Topological Dirac Semimetal
最近，晶体对称性保护的三维（3D）体狄拉克半金属相已被实验确定在化学计量的高迁移率化合物，Cd3As2。在Cd_3As_2中观察到的狄拉克态被认为主要来自于体相态，而计算表明，体相态和表面态在整个狄拉克色散能范围内重叠。在这项研究中，我们明确地揭示了掺杂诱导的基态的表面和体电子动力学在三维狄拉克半金属的演变。我们开发了一个系统的技术来隔离的表面和体态Cd3As2，同时利用角分辨光电子能谱（ARPES）和原位表面沉积。我们的实验结果提供了一种方法来调节化学势以及观察表面态与体态的简并，这将是有用的，为未来的应用三维狄拉克半金属。
2015-01-04 cond-mat.mes-hall
Z_2 and Chiral Anomalies in Topological Dirac Semimetals
我们证明了拓扑狄拉克半金属，它具有两个狄拉克节点，分离在动量空间沿旋转轴和旋转对称性的保护，表现出额外的量子异常，不同于手征异常。我们称之为$ \mathbb Z_2$反常的这种反常现象是拓扑狄拉克半金属中狄拉克节点带有$\mathbb Z_2$拓扑电荷的结果。$\mathbb Z_2$异常是指由于量子效应，在存在外场的情况下该电荷不守恒，并且由于其与手性异常的相互作用而具有可观察到的后果。我们讨论了可能的影响，这对拓扑狄拉克半金属磁输运实验的解释。我们还为在最近对Na $_3$ Bi的实验中观察到的负纵向磁电阻的磁场相关角变窄提供了一种可能的解释。
2016-09-22 cond-mat.mes-hall
Semiconductor, topological semimetal, indirect semimetal, and topological Dirac semimetal phases of Ge$_{1-x}$Sn$_{x}$ alloys
用非局域经验赝势方法研究了Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$合金（0 $\leq$ $x$ $\leq$ 1）的电子结构.对于弛豫的Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$，发现$\textit x$ $>$ 41 $\%$在$Γ$点为拓扑半金属，具有无带隙和带反转，而在$x$ = 8.5 $\%$处存在间接-直接带隙跃迁.对于Ge衬底上的应变Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$，$x$ $>$ 43 $\%$出现具有负间接带隙的半金属，并且对于$x$ $<$ $\%$，Ge上的应变Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$总是间接带隙半导体。在适当的双轴压缩应变下，发现了拓扑狄拉克半金属，在$Γ$处有能带反转，沿[001]方向有一对狄拉克锥.
2017-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic-electrodes-induced Hall effect in topological Dirac semimetals
我们提出了一种非传统类型的霍尔效应在拓扑狄拉克半金属铁磁电极。拓扑狄拉克半金属本身具有时间反演对称性，而附加的铁磁电极打破了它，导致大的霍尔响应。这种诱导的霍尔效应是拓扑材料（例如拓扑狄拉克半金属或量子自旋霍尔绝缘体）中出现的螺旋表面/边缘状态的特征。我们计算的霍尔电导/电阻和霍尔角，通过使用晶格模型与四端几何。对于具有四个电极的拓扑狄拉克半金属，无论电流电极或电压电极是铁磁的，都发生感生霍尔效应。当电极中的自旋几乎完全极化时，霍尔角变得与量子霍尔态或理想磁性外尔半金属一样大。我们展示了诱导的霍尔效应对杂质的鲁棒性，并讨论了自旋注入和自旋衰减问题。该霍尔响应可用于检测两个铁磁电极的磁化是平行还是反平行。
2021-07-10 cond-mat.mes-hall
Type-II Topological Dirac Semimetals: Theory and Materials Prediction (VAl3 family)
狄拉克和外尔半金属态在自旋轨道化合物中的发现导致了基本粒子类似物在桌面实验中的实现。在本文中，我们提出了一个三维的第二类狄拉克费米子的概念，并确定了一个新的拓扑半金属态的大家庭的过渡金属二十族元素，MA 3（M=V，Nb，Ta; A=Al，Ga，In）。我们表明，VA 1 3家族的特点是一对强洛伦兹破坏的II型狄拉克节点，每个狄拉克节点由四个II型外尔节点与手征电荷+/-1通过对称性破缺。此外，我们预测的朗道能级谱所产生的第二型狄拉克费米子在VA 1 3，这是不同于已知的狄拉克半金属。我们还显示了一个拓扑相变从第二类狄拉克半金属二次Weyl半金属或拓扑晶体绝缘体通过晶体扭曲。新的II型狄拉克费米子，其新颖的磁输运响应，拓扑可调谐性和大量的化合物使VA 13成为一个令人兴奋的平台，以探索与洛伦兹破坏狄拉克费米子在电学和光学输运，光谱和基于设备的实验相关的广泛的拓扑现象。
2016-06-24 cond-mat.mes-hall
Spin textures and spin-wave excitations in doped Dirac-Weyl semimetals
我们研究了三维狄拉克半金属中局域自旋的相关性和磁性织构。通过对费米子自由度积分，建立了磁矩的有效场论。自旋关联显示出很强的各向异性，起源于狄拉克电子的自旋动量锁定，除了传统的海森堡类铁磁关联。各向异性自旋相关允许拓扑非平凡的磁激发纹理，如瞬态刺猬状态，以及铁磁基态。铁磁外尔半金属中的自旋波色散也变得各向异性，垂直于磁化方向的色散较小。
2015-11-26 cond-mat.mes-hall
Schwinger pair creation in Dirac semimetals in the presence of external magnetic and electric fields
讨论了在恒定磁场和电场作用下无质量狄拉克费米子系统的Schwinger对产生过程。电子对的产生率与真空衰变率不同，它是有限的。在最近发现的狄拉克半金属中，出现了无质量的狄拉克费米子，这种对的产生可以通过输运性质在实验上观察到。我们估计了它对半金属普通电导率的贡献。
2016-12-24 cond-mat.mes-hall hep-ph
Scalable Growth of High Mobility Dirac Semimetal Cd3As2 Microbelts
三维（3D）狄拉克半金属是石墨烯的3D类似物，其显示在k空间中具有线性色散的狄拉克点，通过晶体对称性稳定。Cd 3As 2和Na 3Bi被预测为3D狄拉克半金属，并随后通过光电发射实验证明。正如输运测量所揭示的那样，一些奇异相，如外尔半金属，拓扑绝缘体和拓扑超导体，可以通过破坏时间反演或反转对称性来推导。在这里，我们报道了一种简单的和可扩展的化学气相沉积方法来制备高质量的狄拉克半金属Cd 3As 2微带，它们显示出高达1.15*10^5 cm^2/V s的迁移率和显著的Shubnikov-de Haas振荡。这种特殊的功能归因于电子背散射的抑制。这项研究为Cd 3As 2材料的可扩展制造开辟了一条新的途径，以实现3D Dirac半金属的电子应用。
2015-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Hall responses in tunable nodal Dirac semimetals
National Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究时间反演对称狄拉克半金属中由量子几何驱动的二阶和三阶非线性霍尔响应，发现单节点相中二阶响应增强，而节点环相中三阶响应显著增大。
2026-06-24 cond-mat.mes-hall
Magnetic field-Induced Nonlinear Optical Responses in Inversion Symmetric Dirac Semimetals
研究表明，在外加磁场的作用下，具有反对称性和时间反演不变的Dirac半金属中可以产生光电流效应和二次谐波.这些非线性光学响应的机制是磁手征效应。这种磁手征效应的起源是真实狄拉克半金属中色散关系的能带弯曲。这种现象的一些可观察到的结果是，当用线性偏振光照射系统表面时，系统表面上出现直流电流，或者反射的二次谐波的偏振面旋转。
2016-11-14 cond-mat.mes-hall
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
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
Double Dirac Semimetals in Three Dimensions
研究了一类具有八重退化双Dirac点的Dirac半金属。我们发现，230个空间群中有7个可以容纳这样的狄拉克点，并认为它们一般都显示线性色散。我们介绍了一个明确的紧束缚模型的空间群130和135，表明135可以托管一个内在的双狄拉克半金属-一个没有额外的简并在费米能量。我们认为，单轴压缩应变在不同的方向上导致拓扑不同的绝缘相的微扰降低。此外，双狄拉克半金属可以容纳约束螺旋模式的拓扑线缺陷。潜在的材料实现进行了讨论。
2015-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Classification of stable Dirac and Weyl semimetals with reflection and rotational symmetry
三维狄拉克半金属是一种新的量子物质态，在费米能级附近具有无带隙的四重简并。发现后不久，具有反转和旋转对称性的稳定三维狄拉克半金属的分类就被研究了。然而，32个点群中只有10个既有反转又有旋转对称性，我们需要一个更完整的3D稳定狄拉克半金属分类。在这里，我们分类稳定的3D狄拉克半金属反射对称和旋转对称的存在下的时间反演对称，属于十七个不同的点群。这些系统包括除$\mathrm{C_{3i}}$以外的保持反演对称性的系统。它们具有两类反射对称性，即镜面平行于旋转轴，镜面垂直于旋转轴。在这两种情况下，两种类型的狄拉克半金属是由四个不同的反射对称性。第一种狄拉克半金属是通过偶然带交叉（ABC）出现的。第二种狄拉克半金属在时间反演不变动量（TBC）处有一个狄拉克点。我们证明了在镜面平行和镜面垂直的情况下，$C_{2,3}$对称性只能通过TBC来保护稳定的Dirac点，而$C_{4,6}$对称性可以通过ABC或TBC来保护稳定的Dirac点.以$\mathrm{C_{4v}}$对称性为例，进一步讨论了外尔线节点和狄拉克半金属可以同时存在于布里渊区。最后，我们对狄拉克线节点和外尔线节点进行了分类，以说明它们可以存在于哪种类型的镜像平面中。
2015-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin susceptibility of three-dimensional Dirac semimetals
利用线性响应理论研究了Dirac半金属的自旋极化率。自旋极化率被分解为带内贡献和带间贡献。我们得到了无质量狄拉克费米子的带内和带间贡献的解析表达式。自旋磁化率与费米能级无关，而与截止能级有关，引入截止能级使积分正则化。我们发现，截止能量是适当的确定通过比较结果的威尔逊-狄拉克晶格模型，它近似的狄拉克点周围的无质量狄拉克哈密顿量。我们还计算了拓扑绝缘体模型下重狄拉克费米子的自旋磁化率。我们讨论了能带反转和自旋轨道耦合强度的影响。
2018-06-20 cond-mat.mes-hall
Dirac and Weyl Semimetal in XYBi (X=Ba, Eu; Y=Cu, Ag and Au)
Weyl和Dirac半金属由于其新颖的性质，近年来引起了人们的广泛关注.结合第一性原理计算和有效模型分析，我们预测了BaYBi（Y=Au，Ag和Cu）化合物是Dirac半金属.至于磁性化合物EuYBi，虽然时间反演对称性被破坏，但它们的长程磁序不能将狄拉克点分裂成成对的Weyl点。但我们认为Ba离子部分取代Eu离子可以实现Weyl半金属。
2014-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Sodium-terminated zigzag graphene nanoribbon: A one-dimensional semimetal with a tilted Dirac cone
利用第一性原理赝势密度泛函理论计算，我们发现在较低的浓度下，用一价碱原子终止锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）对其性质有显著的影响.特别是，使用钠原子使ZGNR边缘饱和，边缘碳原子的浓度为一半，使其成为一维的完美半金属，其中价带和导带仅在一个单一的Dirac点处相遇。与原始石墨烯不同，Na-ZGNR的狄拉克“锥”相对于波矢量不对称，而是倾斜的。
2011-05-03 cond-mat.mes-hall
Tunneling Conductance in a Two-dimensional Dirac Semimetal Protected by Non-symmorphic Symmetry
本文从理论上研究了两个Dirac点受非对称性保护的二维Dirac半金属中的隧穿效应。隧道势垒可以通过磁交换势来布置，该磁交换势在狄拉克点处打开间隙，该间隙可以由铁磁绝缘体的磁邻近效应引起。我们发现，随着自旋-轨道耦合强度的减小，隧穿衰减长度增加，而且这种依赖性归因于子晶格和自旋自由度的相关性，从而导致了自旋保护的Dirac点.在两个狄拉克点处的隧穿几率有很大的不同，因此隧穿效应可以应用于高选择性谷值滤波器。
2017-03-07 cond-mat.mes-hall
The Dirac-Weyl semimetal: Coexistence of Dirac and Weyl fermions in polar hexagonal $ABC$ crystals
我们提出，非中心对称的LiGa Ge型六方$ABC$晶体SrHgPb实现了一种新型的拓扑半金属，主机的狄拉克和外尔点在动量空间。由于能带反转，受保护的狄拉克点出现在六重旋转$z$轴上，而六对与六重对称相关的外尔点位于垂直的$k_z=0$平面上。通过研究的电子结构作为一个函数的屈曲的汞铅层，这是起源的反演对称性破缺，我们建立的狄拉克和Weyl费米子的共存定义了一个阶段分离两个拓扑不同的狄拉克半金属。这两种狄拉克半金属的区别在于$k_z=0$平面的$\mathbb{Z}_2$指数和侧表面上相应的二维狄拉克费米子的存在或不存在。我们正式我们的第一性原理计算推导和研究的低能量模型描述的Dirac-Weyl半金属相的哈密顿量。最后，我们提出了其他几种材料的非中心对称的$ABC $材料类，特别是SrHgSn和CaHgSn，作为候选人实现Dirac-Weyl半金属。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Dirac semimetals with tunable edge states
本研究基于双层修饰的BHZ模型设计二维狄拉克半金属，通过引入新格点构造费米能平带，利用层间耦合产生带费米弧边缘态的狄拉克点，且狄拉克点位置可通过层间参数精确调控。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Chiral Transport in Dirac Semimetals
本文研究了具有动量空间中两个Dirac点的Dirac半金属在外加含时电场和磁场作用下的手征电荷密度流。基于动力学方程的方法，我们发现贡献的手征电荷电流，这是成比例的电场的第二功率和磁场的第一和第二功率，描述的手征异常和漂移运动的电子移动的作用下的电场和磁场的相互作用。
2018-11-17 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric relations in the conformal limit in Dirac and Weyl semimetals
在金属的费米液体描述中，电和热电输运系数通过稳健的关系联系在一起，这种关系可能受到强相互作用或电子液体进入不同区域的挑战。这些关系在小说材料的特征描述中非常有力。我们表明，狄拉克和外尔半金属在零掺杂和零温度（共形极限）有一个非常奇异的行为，由于量子异常。从这一点出发，可以建立莫特关系。
2020-05-14 cond-mat.mes-hall
Hybrid Dispersion Dirac semimetal and Hybrid Weyl phases in Luttinger Semimetals: A dynamical approach
我们发现，混合狄拉克和外尔半金属可以实现在一个三维的Luttinger半金属与二次带接触（QBT）。我们说明这一点使用周期性踢计划。特别是，我们专注于一个动量依赖驱动（非均匀驱动），并证明了各种混合狄拉克和外尔半金属的实现。我们确定了一个独特的混合色散狄拉克半金属与两个节点，其中一个节点是线性的，而另一个是二次色散。接下来，我们表明，通过倾斜QBT通过周期性驱动和在外部磁场的存在下，可以实现各种单/双杂化外尔半金属取决于外场的强度。最后，我们注意到，原则上，在这项工作中发现的阶段也可以通过采用适当的电子相互作用来实现。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Nodal lines and boundary modes in topological Dirac semimetals with magnetism
具有磁序的节线半金属在理论上已经被预测，并且仅在少数化合物中被实验观察到。通过在拓扑狄拉克半金属（TDSM）中引入磁性，我们从理论上研究了这种磁性线态的体相和边界电子结构。TDSM，例如$\mathrm{Cd_3 As_2}$和$\mathrm{Na_3 Bi}$，其特征在于由晶体的旋转对称性保护的一对自旋简并狄拉克点。通过在TDSM的晶格模型中引入与电子自旋耦合的局域磁矩，我们证明了TDSM既可以转变为Weyl半金属，也可以转变为非线性半金属，这取决于交换耦合中的轨道依赖性和由磁矩形成的磁化方向.在这种磁性半金属态中，我们发现了边界处具有鼓面状能带结构的零模，其特征在于拓扑数为$\mathbb{Z}$。通过在晶格模型中引入磁畴壁，数值模拟了这些零模。
2021-06-08 cond-mat.mes-hall
Analysis of Dirac and Weyl points in topological semimetals via oscillation effects
计算了Dirac和Weyl拓扑半金属中费米面口袋的极值截面积和回旋质量。计算是针对外尔点和狄拉克点附近电子能带的最一般形式进行的。利用所得到的公式，人们可以从适当的实验数据中找到表征拓扑半金属中Dirac和Weyl电子的参数。作为一个例子，我们考虑在TaAs的W1电子。
2021-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Dirac charge in antiferromagnetic topological semimetals
The University of Tokyo（东京大学）；University of Tokyo（东京大学）；RIKEN（理化学研究所）
本研究揭示了反铁磁狄拉克半金属中狄拉克点的隐藏性质，并通过光电流响应检测了狄拉克电荷。
2025-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Population inversion and Dirac fermion cooling in 3D Dirac semimetal Cd$_3$As$_2$
揭示三维狄拉克费米子在光激发下的超快动力学对于基础科学和器件应用都是至关重要的。到目前为止，三维狄拉克费米子的冷却与二维（2D）狄拉克费米子的冷却有何不同以及是否存在粒子数反转是有待回答的基本问题。在这里，我们揭示了超快动力学狄拉克费米子在一个模型的三维狄拉克半金属镉$_3$作为$_2$的超快时间和角度分辨光电子能谱（TRARPES）与可调探测光子能量从5.3 - 6.9 eV。能量和动量分辨的弛豫速率显示出对能量的线性依赖性，表明狄拉克费米子冷却通过带内弛豫。此外，人口反转报告的基础上观察到的累积光激发载流子的导带中的寿命为$τ_n$ = 3.0 ps。我们的工作为3D狄拉克半金属中的长寿命粒子数反转提供了直接的实验证据，这与2D石墨烯相反，其中带间弛豫发生在更快的时间尺度上。
2021-12-17 cond-mat.mes-hall
Emergence of Gapped Bulk and Metallic Side Walls in the Zeroth Landau level in Dirac and Weyl semimetals
最近的输运实验揭示了外尔半金属在量子极限下的纵向磁电阻激活，表明在强磁场中手征反常被击穿。在这里，我们提供了一个通用的机制缺口零手征朗道水平适用于狄拉克和外尔半金属。结果表明，当磁轴垂直于Dirac/Weyl节点间距，且磁场长度的倒数$l_B^{-1}$与节点间距尺度$Δk$相当时，零朗道能级是反交叉的.在Weyl半金属中，由于$l_B^{-1}>Δk$区和$l_B^{-1}<Δk$区的交叉，诱导的体隙在超过阈值场后迅速增大，而在Dirac系统中则没有阈值且是非单调的.我们还发现，狄拉克和可能的外尔系统主机之间的第零朗道水平的对向传播的边缘状态，导致金属侧壁和零霍尔电导的状态。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall
Quasi-particle interferences of the Weyl semimetals TaAs and NbP
最近在TaAs中发现的第一个Weyl半金属提供了自然界中Weyl费米子的第一次观察。这种拓扑半金属具有一种新型的异常表面态，费米弧，它通过晶体的边界连接一对Weyl节点。在这里，我们提出的准粒子干涉（QPI）模式，产生的表面状态，包括拓扑费米弧的Weyl半金属TaAs和NbP的理论计算。最重要的是，我们发现，QPI表现出的终止点的外尔节点的干扰模式的指纹。我们的研究结果，第一次，提出了干涉签名的拓扑费米弧的TaAs，这提供了重要的指导方针STM测量上的这种原型外尔半金属化合物。这里提出的散射通道是相关的TaAs类Weyl半金属表面上的输运现象。我们的工作也是第一个系统的费米弧表面态的量子干涉的计算，这是一般有用的其他外尔半金属的STM研究。
2015-11-09 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional Dirac Semimetals without Inversion Symmetry
实现稳定的二维Dirac点是研究自旋-轨道耦合系统输运性质的重要平台。在以前的工作中，杨和凯恩[物理。\textbf{115}，126803（2015）]提出了具有SOC的稳定的2D狄拉克点，其中由于反演和时间反演对称性的共存，Berry曲率和边缘状态消失。本文利用紧束缚模型和k $\cdot$ p有效哈密顿量，证明了二维Dirac点可以在无反转对称的SOC中存在.这样的二维狄拉克半金属在交叉节点附近具有非零的Berry曲率，并且两个边缘态在一对狄拉克点处终止。此外，根据对称性论证和高通量的第一性原理计算，我们确定了一族理想的二维Dirac半金属，它们在Dirac点附近具有非零的Berry曲率，并且具有可见的边缘态，从而便于实验观测.我们的工作表明，2D Dirac点可以在没有反转对称的情况下出现，这不仅丰富了2D拓扑半金属的分类，而且为观察石墨烯之外的奇异输运现象提供了一个有希望的途径，例如，非线性霍尔效应。
2020-12-06 cond-mat.mes-hall
Giant anisotropic magnetoresistance and planar Hall effect in the Dirac semimetal Cd3As2
各向异性磁电阻是指材料的电阻随电流和外磁场相互方向的变化趋势。在这里，我们报告的实验观察狄拉克半金属Cd 3 As 2的巨各向异性磁电阻及其横向版本，称为平面霍尔效应。相对各向异性磁电阻为负，在2K和10 T下可达-68%。在这种各向同性和双折射材料中的高各向异性和负号归因于沿磁场的场依赖电流，其可以由能带结构的Berry曲率引起。这一观测不仅揭示了外尔和狄拉克半金属中的异常物理现象，而且发现了外尔和狄拉克费米子除了负磁阻之外的其他输运特征。
2018-05-17 cond-mat.mes-hall
Composite Dirac Semimetal
弱拓扑绝缘体和狄拉克半金属分别是具有不同拓扑性质的带隙相和节相。在这里，我们提出了一种新的拓扑相，表现出的功能，并被称为复合狄拉克半金属（CDSM）。在其本体中，CDSM具有一对狄拉克点和一对沿高对称路径反转的带，在侧面，连接投影狄拉克点的一对费米弧与穿过表面布里渊区的一对费米环共存。非对称对称性决定了费米弧和费米环之间的简并性。我们的特点的CDSM由多个拓扑不变量，并表明，在过渡不破坏任何对称性，它变形成一个拓扑晶体绝缘体托管两对表面费米环。我们证明了CDSM在两个模型中，并预测其实现在KAuTe家族材料。
2019-04-16 cond-mat.mes-hall
Nernst effect in Dirac and inversion-asymmetric Weyl semimetals
本文计算了拓扑Dirac半金属Cd$_3$As$_2$和反演不对称Weyl半金属的Nernst响应，发现前者由反常Nernst效应主导，后者由常规Nernst效应主导，为相关实验提供了理论支持。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dirac-semimetal phase diagram of two-dimensional black phosphorus
黑磷（BP）是一种层状范德华材料，据报道具有对外部扰动敏感的带隙，并且当其带隙闭合时表现出Dirac半金属相。以前的研究集中在每个扰动的影响，缺乏一个统一的图片带隙关闭和狄拉克半金属相。在这里，使用赝自旋从滑移反射对称性，我们研究的电子结构的单层和双层BP和构建的Dirac半金属相的相图在有关的压力，应变，和电场的参数空间。我们发现BP层中的Dirac-半金属相在相图中是单连通的，表明无论间隙闭合机制如何，该相都是拓扑相同的。我们的研究结果可以推广到各向异性层状材料中的Dirac半金属相，并对寻找新的拓扑材料和器件具有指导作用。
2016-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable two-dimensional Dirac-Weyl semimetal phase induced by altermagnetism
College of Physics, Hebei Normal University（河北师范大学物理学院）；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）
通过引入平面d波交替磁性，实现可调二维狄拉克-韦伊半金属相，可连续调节韦伊点位置及边态连接性，为操控二维狄拉克-韦伊物理和拓扑边传输提供新平台。
2026-01-24 cond-mat.mes-hall
Time-reversal breaking topological phase without Hall electric current in a two-dimensional Dirac semimetal protected by nonsymmorphic symmetry
本文研究了非对称的二维Dirac半金属中由时间反演破缺场导出的拓扑相。当非对称对称性即使在场的存在下保持，二维电子态变成两个不同的拓扑相位与绝缘间隙。一个阶段是众所周知的量子霍尔态的手征边缘模式伴随着霍尔电流，但另一个是一个非常规的拓扑相位与螺旋边缘模式的时间反演对称性的情况下。
2017-08-19 cond-mat.mes-hall
Magnetic Dirac Semimetals in Three Dimensions
提出了一种新的三维磁有序本质狄拉克半金属。狄拉克点受到磁空间群的保护，并且在不降低这种对称性的情况下不能被带隙，其中半平移算子和时间反演的组合反幺正对称性起着至关重要的作用。介绍了空间群为$16$和$102$的两个显式紧束缚模型，该模型在表面布里渊区的时间反演不变动量处具有Dirac点。与时间反演不变的基本狄拉克半金属相反，这里的磁空间群可以是对称的或非对称的，并且磁DSM对称调谐到弱拓扑不同的绝缘相之间的边界。有趣的是，破缺微扰可以导致理想的外尔半金属相，其中只有两个最小的外尔点恰好钉扎在费米能处以填充$ν\in4\mathbb{Z}+2$。通过降低维数，我们能够访问狄拉克和外尔半金属相在两个维度。
2017-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localized magnetic moments in a Dirac semimetal as a spin model with long--range interactions
我们之间的连接问题的热力学局部磁矩在狄拉克半金属，与相对论电子的相互作用，导致有效的铁磁交换之间的时刻，和现有的理论处理远程交换相互作用。我们指出，V. Cheianov等人（Phys. Rev. B { \bf 86}，054424（2012））对半金属中磁性杂质稀系综自由能的高温展开结果表明了该模型中存在一个新的无序不动点.
2015-07-30 cond-mat.mes-hall
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
Optical valley separation in two-dimensional semimetals with tilted Dirac cones
本研究揭示具有倾斜狄拉克锥的二维半金属在光照下可实现不同能谷载流子的空间分离，该效应在保留反演与时间反演对称性的无质量狄拉克体系中存在，可在低至太赫兹的频段通过栅极调控，并在8-$Pmmn$硼烯中得到室温验证。
2023-01-11 cond-mat.mes-hall
Filling-enforced Magnetic Dirac Semimetals in Two Dimensions
填充强化狄拉克半金属，或那些在特定的填充所需的晶体和时间反演对称性的组合，已被提出并发现在许多材料。然而，这些材料中的狄拉克点通常对破坏或修改时间反演对称性并不稳健。我们提出了一类新的二维狄拉克半金属保护的晶体对称性和一个特殊的，反铁磁时间反转对称性的组合。在这类磁性层组中的系统，虽然具有破缺的时间反演对称性，但仍然尊重时间反演操作，随后是半晶格平移。与二维时间反演对称的狄拉克半金属相相反，这种磁性狄拉克相能够在费米能级上只容纳一个孤立的狄拉克点，并且狄拉克点可以仅仅通过对称晶体对称性来稳定。我们发现，这个狄拉克点代表一个新的量子临界点，并生活在陈绝缘，反铁磁拓扑晶体绝缘，平凡绝缘相之间的边界。我们目前的密度泛函理论计算表明，这种二维磁性狄拉克半金属相FeSe单层的存在下，并讨论了工程量子相变在这些材料中的影响。
2017-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
High-harmonic generation in semi-Dirac and Weyl semimetals with broken time-reversal symmetry: Exploring merging of Weyl nodes
本研究通过可实现外尔半金属到半狄拉克半金属转变的模型，探究反常高次谐波产生机制，发现半狄拉克区谐波强度更高，明确外尔半金属反常谐波的起源，为三类半金属的实验表征提供支撑。
2024-02-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Strong suppression of electron convection in Dirac and Weyl semimetals
结果表明，在三维和二维（3D和2D）狄拉克和Weyl半金属电子流体的对流不稳定性强烈抑制。电子对流的主要障碍是库仑力的影响以及与杂质和声子相互作用相关的动量弛豫。库仑力的影响在2D材料（例如石墨烯）中不太明显。然而，动量弛豫仍然明显抑制对流，使得在实践中很难实现。
2021-09-28 cond-mat.mes-hall
Electric control of topological phase transitions in Dirac semimetal thin films
研究了垂直电场对狄拉克半金属薄膜的影响。通过量子限域效应和子带间场诱导耦合的相互作用，可以实现子带隙的调谐和反转，在此过程中系统经历了从平凡带绝缘体到量子自旋霍尔绝缘体的拓扑相变.因此，人们可以电开关的拓扑边缘通道和关闭，使系统的一个有前途的平台，用于构建拓扑场效应晶体管。
2015-03-27 cond-mat.mes-hall
Excitonic pairing and insulating transition in two-dimensional semi-Dirac semimetals
足够强的长程库仑相互作用可以在无带隙的狄拉克半金属中诱导激子配对，从而产生有限的能隙并驱动半金属-绝缘体量子相变。这一现象与高能物理中的动力学手征对称性破缺十分相似。在大多数现实的狄拉克半金属中，包括悬浮的石墨烯，库仑相互作用太弱而不能打开激子隙。库仑相互作用在二维半狄拉克半金属中的低能作用比狄拉克半金属更重要，在二维半狄拉克半金属中，费米子谱的一个动量分量是线性的，另一个动量分量是二次的，并且确实导致费米液体理论的崩溃。通过求解Dyson-Schwinger方程，研究了二维半狄拉克半金属中激子能隙的动态产生，并证明了中等强度的库仑相互作用足以诱导激子配对.额外的短程四费米子耦合倾向于促进激子配对。在现有的半狄拉克半金属中，我们发现TiO $_{2}$ /VO $_{2}$纳米结构为实现激子绝缘体提供了一个有希望的候选者。利用重整化群方法分析了半狄拉克费米子在半金属-绝缘体量子临界点处激子序参量的量子临界涨落与无质量半狄拉克费米子的强耦合，揭示了半狄拉克费米子的非费米液体行为.
2017-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magneto-conductivity and CME in Dirac semimetals from Keldysh technique in Landau levels basis
本文通过Keldysh技术研究狄拉克半金属的磁导率与CME，推导动力学方程并计算磁导率随磁场和温度的变化，对比实验数据。
2025-11-19 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
Monte-Carlo study of Dirac semimetals phase diagram
本文用格点蒙特卡罗模拟研究了狄拉克半金属的相图。特别是，我们集中在动力学手征对称性破缺，导致半金属/绝缘体过渡。通过数值模拟，我们确定了不同费米速度各向异性值下半金属/绝缘体转变的临界耦合常数。这种测量使我们能够绘制狄拉克半金属的初步相图。结果表明，在具有库仑相互作用的狄拉克模型中，Na $_3$ Bi和Cd $_3$ As $_2$实验上已知是狄拉克半金属，它们都深深地位于相图的绝缘区域。它可能显示出在实际材料中屏蔽电子间相互作用的决定性作用，类似于石墨烯中的情况。
2016-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-lat
