拓扑半金属是量子材料的前沿。在多频带电子系统中,拓扑带交叉可以形成闭合曲线,称为节点线。在自旋-轨道耦合和/或自旋破缺操作的存在下,拓扑节线可以破缺成Dirac/Weyl节点,并产生新的输运性质,如手征反常和巨反常霍尔效应.最近在kagome金属Co_3Sn_2S_2中观察到了时间反转破缺诱导的Weyl费米子,引起了人们对多带kagome系统中的谱线激发的兴趣。在这里,使用第一性原理计算和基于对称性的指示剂理论,我们发现六个无尽的节线沿堆叠方向的kagome层和两个节环在kagome平面在Ni 3 In 2S 2。角分辨光电子能谱证实了这种线性双相电子结构,在9 T下产生了高达2000%的大磁电阻。我们的研究结果建立了一个多样的拓扑景观的多频带戈薇金属。
英文摘要:
Topological semimetals are a frontier of quantum materials. In multi-band electronic systems, topological band-crossings can form closed curves, known as nodal lines. In the presence of spin-orbit coupling and/or symmetry-breaking operations, topological nodal lines can break into Dirac/Weyl nodes and give rise to novel transport properties, such as the chiral anomaly and giant anomalous Hall effect. Recently the time-reversal symmetry-breaking induced Weyl fermions are observed in a kagome-metal Co3Sn2S2, triggering interests in nodal-line excitations in multiband kagome systems. Here, using first-principles calculations and symmetry based indicator theories, we find six endless nodal lines along the stacking direction of kagome layers and two nodal rings in the kagome plane in nonmagnetic Ni3 In2 S2 . The linear dipsersive electronic structure, confirmed by angle-resolved photoemission spectroscopy, induces large magnetoresistance up to 2000% at 9 T. Our results establish a diverse topological landscape of multi-band kagome metals.
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。
Kagome goldene with flat bands and Dirac nodal line fermions via line-graph epitaxy
Hunan University(湖南大学);Research Institute of Hunan University in Chongqing(重庆湖大研究院);Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)(伊朗基础科学研究所);University of Guilan(吉兰大学)
Correlated charge order intertwined with time-reversal symmetry-breaking nodal superconductivity in the dual flat band kagome superconductor CeRu$_{3}$Si$_{2}$
PSI Center for Neutron and Muon Sciences(保罗谢尔研究所中子与μ子科学中心);Physik-Institut, Universität Zürich(苏黎世大学物理学院);Department of Quantum Matter Physics, University of Geneva(日内瓦大学量子物质物理系);TU Dortmund University, Department of Physics(多特蒙德工业大学物理系);Research Center Future Energy Materials and Systems (RC FEMS)(未来能源材料与系统研究中心)
$T_{3}$Pb$_{2}Ch_{2}$ ($T$=Pd,Pt and $Ch$=S,Se) with transition metal kagome net: Dynamical properties, phonon nodal line, phonon surface states, and chiral phonons
Experimental realization of the minimal two-dimensional multi-orbital kagome model
Universität Würzburg(维尔茨堡大学);Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ctd.qmat, Universität Würzburg(维尔茨堡-德累斯顿卓越集群 ctd.qmat);Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Universität Würzburg(维尔茨堡大学理论与天体物理研究所);Physikalisches Institut, Universität Würzburg(维尔茨堡大学物理研究所);Department of Physics and Astronomy, University of(大学物理与天文学系)
Prediction of two-dimensional nodal-line semimetal in a carbon nitride covalent network
氮化碳化合物最近已经成为石墨烯之外的2D材料的重要成员。二维石墨氮化碳g-C $_3$ N $_4$、氮化多孔石墨碳$_2$ N、聚苯胺C $_3$ N在能源和环境方面的应用显示出了良好的前景。在这项工作中,我们预测了一种新型的碳氮化物网络与C $_9$ N $_4$化学计量从第一原理计算。与通常绝缘的常见C-N化合物和共价有机骨架(COF)不同,令人惊讶地发现$_9$ N $_4$是2D金属线半金属(NLSM)。C $_9$ N $_4$中的节线形成一个以$Γ$点为中心的闭合环,该点起源于C和N的pz轨道。线性交叉发生在费米能级上,由两组色散的Kagome和Dirac带贡献,这是鲁棒的,因为可以忽略C和N中的自旋轨道耦合(SOC)。此外,还揭示了节环的形成本质上是由C和N的化学电势差引起的偶然能带简并,并通过单轨道紧束缚模型得到了证实,而不是由晶体面内镜像对称或能带拓扑所保护.有趣的是,一种新的节点线结构,即,在动量空间中发现了AA-堆积C $_9$ N $_4$ .我们的结果意味着一个新的无金属C-N共价网络有趣的半金属性能可能的功能化。
Flat bands, non-trivial band topology and electronic nematicity in layered kagome-lattice RbTi$_3$Bi$_5$
含3个$d$过渡金属的层状Kagome晶格材料为研究几何挫折、能带拓扑和其他新的有序态提供了一个肥沃的操场。具有代表性的一类材料AV $_3$ Sb $_5$(A=K,Rb,Cs)已被证明具有各种非常规相,如超导性、非平凡的$\mathbb{Z}_2$能带拓扑和电子向列性,它们与多个交错的电荷密度波(CDW)交织在一起。然而,这些新状态之间的相互作用及其机制仍然是难以捉摸的。近年来,等结构的钛基单晶ATi $_3$ Bi $_5$(A=K,Rb,Cs)的发现,为解开kagome晶格中这些复杂的新态提供了一个理想的机会。本文采用高分辨角分辨光电子能谱和第一性原理计算相结合的方法,系统地研究了RbTi $_3$ Bi $_5$的低激发态电子结构.我们首次在实验上证明了平坦带和多个非平凡拓扑态的共存,包括其中的第二类Dirac节线和非平凡$\mathbb{Z}_2$拓扑表面态.此外,我们的研究结果以及提供的提示,旋转对称性破缺的RbTi $_3$ Bi $_5$,表明电子结构的方向性和可能出现的纯电子向列性在这个新的家庭的可果美化合物,这可能提供重要的见解相关的可果美金属的电子向列相。