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
Two-dimensional hourglass Weyl nodal loop in monolayer Pb(ClO$_{2}$)$_{2}$ and Sr(ClO$_{2}$)$_{2}$
近年来，固体材料中的沙漏型费米子引起了人们极大的兴趣。然而，具有沙漏形能带结构的实际二维（2D）材料仍然非常稀少。本文通过第一性原理计算，确定了单层Pb（ClO $_{2}$）$_{2}$和Sr（ClO $_{2}$）$_{2}$作为实现二维沙漏Weyl节环的新的现实材料平台。我们发现，这些单层材料具有一个沙漏外尔节环周围的$Γ$点和外尔节线的布里渊区（BZ）边界的自旋轨道耦合（SOC）的情况下。通过对称性分析，我们证明了沙漏形Weyl节环和Weyl节线受到非对称性的保护，并且在双轴应变下是鲁棒的。当我们考虑SOC时，在沙漏节环和节线中会打开一个微小的缺口，节线可以转化为自旋轨道狄拉克点。我们的研究结果提供了一个新的现实的材料平台，研究有趣的物理与二维沙漏外尔节环和自旋轨道狄拉克点。
2022-11-21 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
Weyl-Dirac nodal line phonons with type-selective surface states
Inner Mongolia University（内蒙古大学）；Research Center for Quantum Physics and Technologies, School of Physical Science and Technology, Inner Mongolia University（内蒙古大学物理科学与技术学院量子物理与技术研究中心）；Key Laboratory of Semiconductor Photovoltaic Technology and Energy Materials at Universities of Inner Mongolia Autonomous Region, Inner Mongolia University（内蒙古自治区高校半导体光伏技术与能源材料重点实验室（内蒙古大学））
研究提出通过群论分析快速识别韦伊-狄拉克节点线声子，并揭示其在不同表面呈现选择性表面态的拓扑特性。
2026-02-02 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
Giant Chern number of a Weyl nodal surface without upper limit
Weyl节点可分为零维Weyl点、一维Weyl节点线和二维Weyl节点面。迄今为止，在Weyl半金属中发现的WPs的最大Chern数为4，这被认为是固体中线性交叉点的最大值。另一方面，非零维线性相交Weyl结点物体的Chern数是否有一个上限仍然是一个悬而未决的问题。在这项工作中，结合角分辨光电子能谱与密度泛函理论计算，我们表明，手性晶体AlPt主机的立方体形状的带电Weyl节面，这是由两个单简并带的线性交叉形成的。与传统的Weyl节点不同，AlPt的立方体形状的节点表面是由非对称的手征对称性和时间反演对称性，而不是偶然的带交叉，它具有一个巨大的陈数|C| = 26。此外，我们的结果和分析证明，这类二维Weyl节点物体的Chern数没有上限。
2022-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
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
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
Emergent Anomalous and Topological Hall Responses in an Epitaxial Ferromagnetic Weyl Nodal-Line metal Fe5Si3
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
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
Unique surface-state connection between Weyl and nodal ring fermions in ferromagnetic material Cs2MoCl6
对于Weyl节点和节点环共存的拓扑材料，其表面态的构型和连接是唯一的，以前从未被研究和讨论过。在本文中，我们预测的铁磁（FM）材料，Cs2 MoCl 6，与共存的外尔和nodering费米子在其自旋FM电子能带结构，这是不寻常的，因为FM材料是非常罕见的性质和节点-环带交叉通常会打开一个间隙时，考虑到自旋轨道耦合（SOC）。发现Cs_2MoCl_6的表面态沿不同方向呈现不同的性质，即在（001）面上呈现鼓面状，表现出节环性质;在（010）面上呈现螺旋状，表现出Weyl性质。有趣的是，鼓面态和螺旋面态都将沿不同的方向穿过外尔环和节环的投影点。特别地，（010）面上的螺旋面态将切向地与节环相遇，其形状作为能量的函数而突然改变。我们实施第一原理计算和分析模型，以了解与Weyl节点和节点环（或节点线）共存的系统的独特的表面状态连接。这个结果是普遍的，并且与时间反演对称性（T）的存在/不存在无关。
2021-12-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
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
Ideal inner nodal chain semimetals in Li2XY (X = Ca, Ba; Y = Si, Ge) materials
倒易空间中的链式节环可以产生奇异的节链费米子。本文报道了Li_2XY（X = Ca，Ba; Y = Si，Ge）化合物是理想的内节链半金属。它们的能带结构由两个连接的节环组成，具有混合或I型带色散。节点链的签名，如非平凡的表面状态，在这些Li 2XY化合物中是相当明显的，因为只有一个单一的内部节点链附近的费米能级没有其他无关的带。这些化合物都是现有的材料，并且是环境稳定的，这对于实现内节链费米子的实验探测或进一步的实际应用都是有用的。
2018-07-10 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
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
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
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
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
Ferromagnetic hybrid nodal loop and switchable type-I and type-II Weyl fermions in two-dimension
作为一种新型的费米子态，一类带交叉和二类带交叉共存的混合节环引起了人们的广泛关注。然而，在二维（2D）材料和铁磁（FM）材料中实现混合节环仍然是一个挑战。在这里，我们提出了第一个FM混合节环在二维CrN单层。我们表明该材料具有高居里温度（> 600 K）FM基态，具有面外[001]磁化。它显示了一个半金属能带结构，在自旋通道中的两个带在费米能级附近相互交叉。这些带产生I型和II型带交叉，形成完全自旋极化的混合节环。我们发现节点环受到镜像对称的保护，并且对自旋轨道耦合（SOC）具有鲁棒性。建立了描述混合节环的有效哈密顿量。我们进一步发现节环的位形在外界扰动（如应变）的作用下会发生变化。最值得注意的是，我们证明了I型和II型外尔节点可以实现从这样的FM混合节点回路通过简单地移动磁化从面外到面内。我们的工作为在二维材料中实现FM混合节环和Weyl费米子提供了一个很好的候选者，并且由于其有趣的性质，也有希望用于相关的拓扑应用。
2020-07-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
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-enforced planar nodal chain phonons in non-symmorphic materials
拓扑半金属态是拓扑量子物质研究的前沿，它受对称性的约束，能产生新的激发态。两个节环连接在一点的节链首先在非对称电子系统中发现，然后推广到对称声子系统。在这项工作中，我们确定了一类新的平面节链的非对称声子系统，其中的连接环位于同一平面。构成节环的保护镜像对称，它们的交叉保证的时间反演和非对称的双重螺旋对称的组合。另外，本文的连接点是四重简并的，而以前的工作是二重简并的。我们搜索了所有230个空间群，发现8个空间群可以容纳所提出的平面节链声子。以纤锌矿GAN（空间群No.186）为例，通过第一性原理计算证实了平面节链的存在。平面节链导致两种不同类别的鼓面表面。第一类位于[10（-1 0）]表面布里渊区，第二类位于[0001]表面布里渊区。我们的发现揭示了非对称声子系统中的一类平面节链，扩展了拓扑节链的种类，丰富了拓扑表面态的族。
2022-08-19 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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 Signatures in Nodal Semimetals through Neutron Scattering
拓扑结点半金属由于其带接触结点的拓扑保护作用而具有多种迷人的电子性质。中子散射，尽管它的权力在探测基本激发，并没有被常规应用于拓扑半金属，主要是由于缺乏一个明确的中子响应和拓扑签名之间的联系。在这项工作中，我们从理论上研究的作用，中子散射可以发挥揭开拓扑节点功能：一个大的磁中子响应与光谱非解析性可以产生单独的节点带。导出了一般拓扑节块金属的动力学结构因子的新公式。对于Weyl半金属，我们证明了Weyl节点的位置、费米速度和手征反常的特征都可以留下标志性的中子谱响应。我们的工作提供了一个基于中子的途径探测散装拓扑材料。
2022-01-10 cond-mat.mtrl-sci
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
Nearly triple nodal point topological phase in half-metallic GdN
拓扑半金属的最新发展为实现凝聚态系统中的相对论色散开辟了一条道路。最近研究的一种拓扑特征是三个带退化的“三节点”。与外尔和狄拉克节点相反，三重节点受到旋转对称性的保护，具有附加的节线，因此不可能用手征性来表征。以前的研究三重节点考虑的是双线性系统，虽然人工塞曼分裂被用来探测拓扑性质。在这里，而是我们对待铁磁材料，半金属GdN，其中分裂的三重节点来自自旋轨道耦合。分裂的大小范围从15到150毫电子伏取决于磁化方向，使魏尔点相和“近三节点”相之间的过渡，表现出非常相似的表面光谱和传输特性相比，一个真正的三节点系统。丰富的拓扑表面状态，可通过磁化方向进行操纵，使半金属GdN成为未来研究和应用的有前途的平台。
2018-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Endless Dirac nodal lines in kagome-metal Ni3In2S2
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。
2022-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Observation of a nodal chain with Dirac surface states in TiB2
拓扑线半金属（TNLSM）的特征是在动量空间中沿一维线延伸的受保护的带交叉。节线呈现出多种可能的构型，如节环、节链、节链和节结。在这里，使用角分辨光电子能谱，我们观察到节环在正交kz = 0和kx = 0平面的布里渊区在TiB 2。节环在正交平面的交线Γ-K上相互连接，形成显著的链节结构。此外，我们观察到（001）解理表面上的表面态（SS），这与考虑Ti和B终端贡献的计算SS一致。所计算的SSs具有新颖的Dirac-cone-like能带结构，这是不同于通常的鼓面SSs与一个单一的平带建议在其他TNLSM。
2018-05-12 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
Symmetry-Enforced Nodal Chain Phonons
晶体材料中的拓扑声子引起了人们极大的兴趣。然而，迄今为止研究的大多数情况是从电子系统的拓扑状态的直接推广。在这里，我们揭示了一类新的拓扑声子--增强的双链声子，它表现出独特的声子系统的功能。我们证明了当$D_{2d}$小余群处于非时逆不变动量点时，由于声子的矢量基对称性，保证了声子节链的存在，这是一个不同于电子和其他系统的独特性质.结合无自旋特征，这使得所提出的对称晶体对称性增强了链声子。我们进一步筛选所有230个空间群，并找到五个候选群体。有趣的是，这五组中的节链表现出两种不同的模式：对于四重系统，它们沿着四重轴是一维的;对于立方系统，它们形成三维网络结构。基于第一性原理计算，我们确定K $_{2}$ O作为一个现实的材料托管几乎理想的双链声子。我们发现，LO-TO分裂的影响，声子的另一个独特的功能，有助于暴露在一个大的能量窗口中的K $_{2}$ O的链声子。此外，所有五个候选群都具有时空反演对称性，因此节链也具有量子化的$π$ Berry相位。这导致鼓膜表面声子模式必须存在于样品的多个表面上。
2021-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Weyl nodes and magnetostructural instability in antiperovskite Mn$_3$ZnC
根据第一性原理计算，提出立方反钙钛矿结构Mn $_3$ ZnC的铁磁相为节线Weyl半金属.电子结构中的特征是节点线外尔态的标志，费米能级附近的大密度线性带交叉，也可以解释为结构和/或磁不稳定性的特征。实际上，已知Mn $_3$ ZnC在环境条件下冷却时经历从顺磁到立方铁磁状态的转变，然后在250 $\,$ K和200 $\,$ K之间的温度下进一步转变成非共线亚铁磁四铁磁相。外尔节点的存在及其通过结构和磁有序的破坏可能与一系列磁结构耦合材料有关。
2019-12-13 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
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
$d$-Orbital Topological Insulator and Semimetal in Antifluorite Cu$_2$S Family: Contrasting Spin Helicities, Nodal Box, and Hybrid Surface States
我们揭示了一类三维$d$ -轨道拓扑材料的反氟石铜$_2$ S家庭。从低能$t_{2g}$态的独特性质出发，它们的相位完全由自旋轨道耦合（SOC）的符号决定：拓扑绝缘体代表负SOC，而拓扑半金属代表正SOC;两者都具有Dirac锥表面态，但具有相反的螺旋度。与破坏反演对称，半金属成为一个节点盒组成的蝴蝶形的节线是强大的SOC。进一步打破四面体对称的应变导致一个理想的外尔半金属与四对外尔点。有趣的是，费米弧与（010）表面上的表面狄拉克锥共存，这是$Z_2$不变量所要求的。
2017-03-27 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
Type-II Dirac nodal chain semimetal CrB4
针对II型狄拉克节链半金属缺乏实验证实的理想材料平台问题，本研究通过对称性分析和第一性原理计算，预测CrB₄是镜面对称保护的II型狄拉克节链半金属，具有双带模型下的大磁阻效应，为相关实验研究提供理想材料。
2024-12-05 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
Coexistence of Multifold and Multidimensional Topological Phonons in KMgBO$_{3}$
声子的拓扑解释为声子物理学中的新概念提供了一个新的平台。虽然关于拓扑电子激发的研究报道很多，但对于声子的研究却非常有限。在这里，我们提出了一种新的候选材料，KMgBO 3，它展示了几个多重和多维拓扑声子激发的共存，这是由空间和非空间对称性的保护。这包括零维双、三、二阶Weyl声子节点，一维节点线/环和二维双简并节点表面态。节线/环出现的自旋12声子节点，而二维的双简并节面产生的两个折叠螺旋旋转和时间反演对称性的组合。应变的应用打破了C3旋转对称性，这湮灭了自旋1的双Weyl节点，但保留了其他拓扑特征。有趣的是，应变有助于产生两个额外的单外尔节点，这反过来又保持了总的手性。合金化也破坏了某些对称性，破坏了本例中的大多数拓扑声子特征。因此，KMgBO 3是一个很有前途的候选人，拥有各种Weyl点，大费米弧，非常干净的声子谱和可调的拓扑声子激发，因此肯定值得为未来的拓扑声子学的理论/实验研究。
2021-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Role of chemical disorder in tuning the Weyl points in vanadium doped Co$_2$TiSn
时间反演对称性和外尔费米子的缺乏给钴基Heusler合金带来了奇异的输运性质。在本研究中，我们研究了化学无序对Co-\textsubscript{2}-Ti \textsubscript{1-x}-V \textsubscript{x}-Sn磁性Weyl半金属候选物中Weyl点变化的作用。我们采用第一原理的方法来跟踪的节点线的演变负责外尔节点的外观在Co $_2$ TiSn作为一个功能的V取代Ti。通过增加V浓度代替Ti浓度，节线向费米能级移动，并且在中间组分附近保持在费米能级。V含量的进一步增加，导致节线远离费米能级。态密度计算表明，在整个组成范围内的半金属行为。每个Co原子上的磁矩作为V浓度的函数线性增加，直到x=0.4，并且在那之后，它开始减小。我们还研究了化学掺杂对外尔结和费米弧的影响。第一性原理计算表明，通过用V取代近一半的Ti，本征反常霍尔电导率比未掺杂的组分增加了一倍。结果表明，接近50% V掺杂Co $_2$ TiSn的组成，将是外尔物理实验研究的理想组成。
2022-01-30 cond-mat.mtrl-sci
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
A Photoinduced Floquet Mixed-Weyl Semimetallic Phase in a Carbon Allotrope
光与物质之间的相互作用引起了人们对探索新的拓扑量子态及其相变的极大兴趣。在这里，我们通过第一性原理计算和Floquet定理表明，一个碳的同素异形体bct-C $_{16}$，一个典型的半金属，表现出奇异的光诱导Floquet混合Weyl半金属功能。在线偏振光的照射下，bct-C $_{16}$发生了从Driac线半金属到Weyl半金属的拓扑相变，并具有两对可调的Weyl点。随着光照强度的增加，左手外尔点从I型演化为II型，而右手外尔点始终保持I型，从而产生了由不同类型外尔点组成的光修饰非常规外尔对。重要的是，由I型和III型外尔点形成的特殊外尔对存在于I型和II型状态之间的边界处。连接两种不同类型外尔点投影的Floquet费米弧清晰可见，进一步揭示了它们独特的拓扑特征。我们的工作不仅实现了有希望的非常规Weyl对，而且为研究光诱导拓扑相变奠定了可靠的途径。
2020-09-10 cond-mat.mtrl-sci
