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
Nernst Thermopower of Time-Reversal Breaking Type-II Weyl Semimetals
外尔半金属在外尔节点周围有线性能量色散，以及在这些点周围的动量空间中的贝里曲率单极。这些特征在Weyl半金属中产生了独特的输运特征，例如在没有施加磁场的情况下的横向输运，称为异常输运。第二类外尔半金属，最近实验证明在几种材料中，分类外尔节点的倾斜。本文从理论上研究了时反断裂Ⅱ型外尔半金属中的热电输运。我们的研究结果检查异常和非异常的贡献之间的平衡能斯特效应时，受到外部磁场。我们还展示了如何增加散射时间在这些材料中的热电输运增强效果。由于温度依赖的化学势已被理论证明是最重要的考虑异常运输时，我们还研究了类似的考虑如何影响能斯特热势在非异常的情况下。
2018-09-02 cond-mat.mes-hall
Large nonreciprocal absorption and emission of radiation in type-I Weyl semimetals with time reversal symmetry breaking
在局部热平衡下，物体的光谱、定向发射率和吸收率之间的相等性被称为基尔霍夫辐射定律。基尔霍夫辐射定律的破坏在物理上是允许的，因为打破了时间反演对称性，并且可以为非互易光发射器和吸收器提供机会。最近在拓扑Weyl半金属，特别是I型磁性Weyl半金属和II型Weyl半金属中观察到的大的反常Hall电导率和角，被期望产生大的非互易电磁波传播。在这项工作中，我们专注于I型磁性Weyl半金属，并通过建模和模拟表明，非互易表面等离子体激元可以导致显着的非互易性没有外部磁场。本工作中的建模从一对Weyl节点开始，然后是具有多对Weyl节点的更真实的模型。费米弧表面状态也考虑到通过表面电导率。这项工作指出，拓扑外尔半金属磁光和能源应用的适用性。
2020-05-01 cond-mat.mes-hall
Time-reversal invariant realization of the Weyl semimetal phase
我们提出了一个实现的外尔半金属相，是不变的时间反转下，由于破反转对称性发生。我们考虑一个简单的超晶格模型和一个更现实的紧束缚模型描述一个实验合理的碲化汞/碲化镉多层结构。这两个模型具有相同的基本对称性，因此它们的低能特征是等价的。我们发现一个Weyl半金属相之间的正常绝缘体和拓扑绝缘体阶段存在的系统参数的有限范围内，并表现出有限数量的Weyl点与强大的带接触在费米能级。该相的实验特征是具有很强的电导率各向异性和拓扑表面态。主电导率的变化在一个互补的方式作为系统参数的变化，和表面状态只存在于一个区域的动量空间，这是由外尔点的位置确定。
2012-02-27 cond-mat.mes-hall
Universal phase transition and band structures for spinless nodal-line and Weyl semimetals
研究了无自旋拓扑线半金属与Weyl半金属之间的一般相变。我们根据拓扑节点线的位置和形状将其分为两种类型，其相变取决于它们的类型。我们证明，当节线包含时间反转不变动量（A型节线）时，拓扑节线半金属通过打破时间反转对称性而成为外尔半金属。我们还讨论了晶体学对称性决定的拓扑线半金属的能带结构的效果。由于对称性的保护，拓扑线半金属可以转变为无自旋的Weyl半金属，或者在反转对称性破缺后，在许多晶体中保持节线。
2017-09-02 cond-mat.mes-hall
Weyl semimetal with broken time reversal and inversion symmetries
外尔半金属是一种新的拓扑物质态，其特征是在其能带结构中存在动量空间分离的非简并带接触节点。在这里，我们讨论一个特殊的实现外尔半金属：超晶格异质结构，由交替层的拓扑绝缘体（TI）和正常绝缘体（NI）材料，介绍了我们之前。在这个系统中，Weyl节点分裂最容易通过破坏时间反演（TR）对称性来实现，例如通过磁性掺杂。然而，如果空间反演（I）对称性保持不变，外尔节点将出现在相同的能量，使得费米能量同时与两个节点对齐成为可能。这项工作的目标是探索在这个系统中打破I对称性的后果。我们证明，虽然这通常移动的Weyl节点到不同的能量，从而消除节点半金属和产生一个状态与电子和空穴费米表面，拓扑性质的Weyl半金属状态，即手性边缘状态和相应的霍尔电导率，生存为中度I对称性破缺。此外，我们证明了一个新的拓扑现象出现在这种情况下，如果外部磁场沿异质结构的生长方向施加。也就是说，这导致了一个平衡的无耗散电流，沿着磁场的方向流动，其大小与外尔节点之间的能量差和磁场成比例，具有由基本常数的组合给出的通用系数。
2012-04-09 cond-mat.mes-hall
Spontaneous persistent currents and time-reversal symmetry breaking in thick-walled Weyl semimetal cylinders
Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学核科学研究所）
通过低能有效哈密顿量解析求解厚壁外尔半金属圆柱体的本征值问题，发现外尔节点的空间分离作为内禀手征规范场，在零外磁通下自发破缺时间反演对称性，产生持续电流和电导通道展开。
2026-05-26 cond-mat.mes-hall
Time-reversal-broken Weyl semimetal in the Hofstadter regime
我们研究了在轨道磁场$B$中的时间反演破缺三维Weyl半金属（WSM）的晶格模型的相图，其中每个单胞的磁通量为$p/q$（$0\le p \le q-1$），具有最小的晶体对称性。我们发现几个有趣的阶段：（i）具有$2q$、$4q$、$6q$和$8q$ Weyl节点和相应的表面费米弧的WSM相，（ii）层状陈氏绝缘（LCI）相，在体中有间隙，但具有无间隙表面态，（iii）其中一些体带与Weyl节点无间隙，与有间隙但拓扑非平凡的其它体带共存的相，与一个LCI相，（iv）一个新的间隙平凡绝缘相（I PDMATHAMT）与（非拓扑）反传播的表面状态，这可能是缺口的晶体对称性的情况下。重要的是，我们能够获得的相位边界解析所有$p,q$。分析$p=1$和非常大的$q$的间隙使我们能够顺利地获得零场极限，即使$q=1, B=0$和$q\to\infty, B\to 0$的相图看起来非常不同。
2022-01-11 cond-mat.mes-hall
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
Josephson current signatures of the Majorana flat bands on the surface of time-reversal-invariant Weyl and Dirac semimetals
线性约瑟夫森结介导的表面状态的时间反演不变的外尔或狄拉克半金属本地化马约拉纳平坦带的时间反演对称性的保护。结果表明，约瑟夫森电流在$π$相位差处表现出不连续的跳跃，这可以作为Majorana带的实验特征。跳跃的幅度与结宽度和外尔节点之间的动量空间距离成正比。它还表现出一个特性依赖于结的方向。我们证明了跳跃对非零温度和弱非磁无序的影响是鲁棒的。
2017-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Sign reversal of magnetoresistivity in massive nodal-line semimetals due to Lifshitz transition of Fermi surface
拓扑非线性半金属提供了一个有趣的研究平台来探索与其环面费米面相关的新现象。在这里，我们研究了具有自旋轨道耦合和有限Berry曲率分布的大质量半金属中的磁输运。磁场通过与轨道磁矩的耦合导致费米环面的形变，这是Berry曲率效应引起磁阻效应的主要原因.我们证明了费米面的小变形产生正MR $\propto B^2$，不同于其他拓扑系统中纯Berry曲率效应产生的负MR。当磁场增加到一个临界值时，费米面发生拓扑Lifshitz转变，同时磁电阻反转其符号。研究了磁电阻的温度依赖性，发现在Lifshitz转变前后磁电阻呈现出完全不同的行为。我们的工作揭示了一种新的情况下，诱导的MR完全由费米面的变形，并建立了费米面拓扑结构和MR的符号之间的关系。
2021-08-05 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
Kramers Weyl Semimetals as Quantum Solenoids and Their Applications in Spin-Orbit Torque Devices
Kramers Weyl半金属是具有固定在时间反演不变动量处的Weyl点的Weyl半金属。最近发现所有手征晶体在时间反演不变动量处都存在Weyl点，因此具有手征晶格对称性的金属都属于Kramers Weyl半金属范畴。在这项工作中，我们表明，由于手征晶格对称性，Kramers Weyl半金属具有独特的纵向磁电效应，其中的电荷电流诱导的自旋和轨道磁化平行于电流的方向。这一特性使得Kramers Weyl半金属可以作为具有轨道和自旋磁化的纳米级量子晶体。由于Kramers Weyl半金属的运动电子可以产生纵向磁化，Kramers Weyl半金属可以用于新设计的自旋轨道扭矩器件，具有垂直磁各向异性磁体的磁化切换的全电控制。
2021-03-31 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
Embedded Topological Semimetals
拓扑半金属，如狄拉克，外尔，或线节点半金属，是由其节点能带结构和表面状态的特征的物质的无隙状态。在这项工作中，我们考虑分层（拓扑平凡）绝缘系统在$D$维组成的耦合多层的$d$维拓扑半金属。尽管是名义上的大块绝缘体，我们表明，具有共同维度$(D-d)$的晶体缺陷可以窝藏强大的低维拓扑半金属嵌入在一个平凡的绝缘背景。作为一个例子，我们表明，缺陷约束的拓扑半金属可以本地化的堆垛层错和部分位错。最后，我们提出了如何在实验中通过引入磁场和解决相对论无质量狄拉克朗道能级谱在低能量下，否则带隙系统中，嵌入的拓扑狄拉克半金属可以识别。
2022-05-11 cond-mat.mes-hall
Floquet Weyl semimetal phases in light-irradiated higher-order topological Dirac semimetals
Floquet工程，通过周期性驱动来剪裁系统的概念，越来越多地被用于设计和操纵物质的拓扑相。在这项工作中，我们研究了周期性驱动的高阶拓扑狄拉克半金属与$k$依赖的量子化四极矩通过应用圆偏振光。非驱动狄拉克半金属具有无间隙的高阶铰链费米弧状态，这是狄拉克节点的高阶拓扑结构的结果。当用圆偏振光照射时，产生具有混合阶拓扑结构的Floquet Weyl半金属相，其特征在于同时具有$k$依赖的量子化四极矩和$k$依赖的陈数.这样的Floquet Weyl半金属支持铰链费米弧状态和拓扑表面费米弧状态。此外，还讨论了高阶拓扑Dirac半金属中具有倾斜Weyl锥的Floquet Weyl半金属。考虑到最近提出的大量高阶拓扑Dirac半金属材料，我们的研究结果很快就可以得到验证。
2023-03-22 cond-mat.mes-hall
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
Square-root topological semimetals
我们提出了拓扑半金属的平方根运算产生的紧束缚模型在二维和三维，我们称之为平方根拓扑半金属。平方根拓扑半金属在有限能量处具有拓扑带，其拓扑保护继承自平方哈密顿量。这种拓扑特征也反映在有限能量边界模的出现上。具体来说，专注于AIII类的平方哈密顿的拓扑性质，我们发现，装饰蜂窝（装饰钻石）模型主机有限能量狄拉克锥（节线）。我们还提出了一个实现的平方根拓扑半金属弹簧质量模型，其中有限能量狄拉克点对张力的变化的鲁棒性阐明。
2021-02-03 cond-mat.mes-hall
Electric polarization in magnetic topological nodal semimetal thin films
从理论上研究了磁拓扑节结半金属薄膜的电极化的强度。在磁性掺杂的拓扑绝缘体中，一旦交换耦合超过带隙，就会出现拓扑节点半金属相。改变磁化方向，调制系统的节点结构，使系统成为拓扑节点或线半金属。我们发现节线半金属具有非线性的电极化的强度，这在节点半金属中是没有的。非线性响应源于表面态的存在。屏蔽效应自洽地包含在平均场近似中，并且即使在屏蔽效应存在的情况下也观察到非线性的电极化的强度。
2018-11-30 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional topological semimetal state in a nanopatterned semiconductor system
我们提出了在具有三角对称的半导体人工晶格中创建二维拓扑半金属。面内磁场驱动拓扑绝缘相和拓扑半金属相之间的量子相变。拓扑半金属的特征在于携带量子化Berry通量的健壮的带接触点和终止于带接触点的边缘态。在磁场$\sim 4\text{T}$作用下，高迁移率GaAs人工晶格中将发生拓扑相变，并可通过边缘电导的异常行为来检测。
2016-10-21 cond-mat.mes-hall
Topological Semimetals
拓扑半金属和金属已经成为量子材料领域的一个新前沿。它们所表现出的新的宏观量子现象不仅具有根本的意义，而且可能具有一定的技术应用潜力。
2016-10-25 cond-mat.mes-hall
$0$-$π$ transitions in a Josephson junction of irradiated Weyl semimetal
我们提出了一个设置的实验实现意外和各向异性的$0$ - $π$跃迁的约瑟夫森电流，在一个结的链接是由辐照外尔半金属（WSM），由于手性节点的存在。我们使用格林函数技术，约瑟夫森电流通过时间反演对称WSM具有各向异性的周期振荡作为$k_0L$的函数，其中$k_0$是（相关的）分离的手性节点和$L$是样品的长度。这对于时间反演对称系统来说是出乎意料的，尽管它已经在时间反演对称破缺的WSM中被证明。然后，我们表明，$k_0$的有效值可以通过用光子照射样品来精确地调谐，从而导致临界电流的$0$ - $π$跃迁。最后，我们讨论了我们的设置的鲁棒性。
2017-06-06 cond-mat.mes-hall
Competition-Induced Sign Reversal of Casimir-Lifshitz Torque: An Investigation on Topological Node-Line Semimetal
本文研究拓扑节线半金属中相对论与非相对论色散竞争诱导的Casimir-Lifshitz力矩符号反转现象，提出通过调节各向异性参数、化学势或衬底距离实现反转，并以Ca$_3$P$_2$系统进行了详细计算验证。
2022-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Time reversal symmetry breaking and zero magnetic field Josephson diode effect in Dirac semimetal Cd3As2-mediated asymmetric SQUIDs
本文在Cd3As2介导的非对称SQUID中观测到零磁场Josephson二极管效应，指出表面与体超导通道间的相位耦合打破时间反演对称性是其成因，对超导电子电路应用具重要意义。
2024-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Topological Quadrupolar Semimetals
在这项工作中，我们预测了几种新类型的拓扑半金属，表现出大量的四极矩。这些半金属模型的三维扩展的2D四极拓扑绝缘体。一种类型的半金属具有体节点和带间隙的拓扑表面。第二种类型，我们可以称之为高阶拓扑半金属，具有带隙的体积，但在一个或多个表面上具有偶数个节点的狄拉克半金属。最后一种类型有一个有间隙的体积，但在多个表面上有一半的狄拉克半金属。这些半金属中的每一个都产生中间间隙铰链状态和铰链电荷，以及表面极化，这都是体四极矩的后果。我们展示了如何散装四极矩的这些系统可以计算的能量谱中的散装或表面节点的动量位置。最后，我们说明，在某些情况下，它是有用的检查节点的Wannier带，而不是能量带，提取散装四极矩。
2017-08-28 cond-mat.mes-hall
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
Quasicrystalline second-order topological semimetals
本文通过垂直堆叠二维准晶二阶拓扑绝缘体，提出三维准晶二阶拓扑半金属相，揭示其受晶体禁戒旋转对称性保护并具有连接四重简并类狄拉克点的拓扑铰链费米弧。
2023-07-10 cond-mat.mes-hall
Topological nodal line semimetals with and without spin-orbital coupling
我们从理论上研究了具有晶体对称性保护的节线的三维拓扑半金属。与具有点节点的TSM相比，例如，Weyl半金属和Dirac半金属，其中导带和价带在离散点处接触，在这些新的TSM中，两个带在布里渊区的闭合线处交叉。我们提出了两类新的对称性保护的节线的存在和存在的自旋轨道耦合（SOC）的情况下，分别。在前者中，我们讨论的节线的反演对称性和时间反演对称性相结合的保护，但不像任何以前研究的节线在同一对称类，每个节线有一个$Z_2$负电荷，只能创建（湮灭）成对。在第二类中，与SOC，我们表明，非对称性（螺旋轴）保护四带交叉节线的系统具有反转和时间反演对称性。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall
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
Weyl and Dirac semimetals with Z_2 topological charge
利用Clifford代数及其表示理论研究了半金属三维布里渊区中的Gap-closing（Weyl或Dirac）点的稳定性。本文证明了具有时间反演和反射对称性的半金属中，当两个对称变换乘积的平方等于负单位元时，具有$\mathbb{Z}_2$拓扑荷的Weyl点对是稳定的.我们提出了玩具模型的$\mathbb{Z}_2$外尔半金属具有表面模式形成螺旋费米弧。我们还证明了在具有时间反演、反演和SU（2）自旋旋转对称性的半金属中，当时间反演和反演的乘积的平方等于正单位元时，具有$\mathbb{Z}_2$拓扑荷的Dirac点是稳定的.此外，我们还利用Clifford代数简要讨论了超导体中点结点的拓扑稳定性。
2014-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological nodal line semimetals
本文综述了三维拓扑节线半金属研究的最新进展，主要是理论方面的进展。在这些半金属中，导带和价带沿着三维布里渊区中的一维曲线彼此交叉，并且任何保持某个对称群（由空间对称性或时间反演对称性产生）的扰动都不能去除该交叉线并在两个带之间打开完全的直接带隙。因此，节点线在拓扑上受到对称群的保护，并且可以与拓扑不变量相关联。本文（i）列举了可以保护拓扑节线的对称群，（ii）用费米面上的波函数给出了每个对称群的拓扑不变量的显式形式，建立了拓扑分类;（iii）就某些类别而言，我们审查的建议，实现这些半金属在真正的材料和（iv）我们讨论了不同的情况下，当保护对称性被打破，如何拓扑节线半金属成为外尔半金属，狄拉克半金属和其他拓扑阶段和（v）我们讨论了可能的物理效应，这些材料中的实验探针访问。
2016-09-18 cond-mat.mes-hall
Engineering topological phases in the Luttinger semimetal $α$-Sn
众所周知，$α$ -Sn是一种典型的Luttinger半金属，在$Γ$点处具有二次带。基于有效的$k\cdot p$分析以及第一性原理计算，我们证明了多种拓扑相，包括拓扑绝缘体，Dirac半金属，Weyl半金属相，可以通过外部应变，磁场和圆偏振光（CPL）在$α$ -Sn中诱导和工程化.有趣的是，不仅是传统的I型Weyl节点，而且II型Weyl节点和双Weyl节点可以直接从二次半金属通过施加一个磁场或CPL。我们的结果同样适用于其他Luttinger半金属具有类似的晶体和电子结构，从而打开了一个途径，实现和工程多个拓扑阶段的通用平台上。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall
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
Topological semimetals in the SnTe material class: Nodal lines and Weyl points
我们从理论上表明，具有低温菱面体晶体结构的IV-VI族半导体化合物代表了拓扑半金属的一个新的潜在平台。通过最小$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$模型，我们发现高温岩盐晶体结构的两步结构对称性约化，包括沿[111]方向的菱面体畸变和随后的阳离子和阴离子亚晶格的相对移动，产生拓扑保护的Weyl半金属和节线半金属相。我们推导出一般表达式的节点功能和应用我们的结果SnTe明确显示如何外尔点和节点线出现在这个系统中。在实验上，拓扑半金属有可能在低温铁电相的SnTe，GeTe和相关合金中实现。
2019-05-08 cond-mat.mes-hall
Imaginary part of Hall conductivity in tilted doped Weyl semimetal with both broken time reversal and inversion symmetry
我们考虑一个Weyl半金属（WSM）有限的掺杂和倾斜内的连续模型的时间反演和反演对称性都破缺的哈密顿量。我们计算的吸收部分的异常交流霍尔电导率作为光子能量（$Ω$）的函数的I型和II型外尔半金属。对于一个给定的外尔节点，改变其手征或倾斜的符号改变其对吸收霍尔电导率的贡献的符号，而幅度没有变化。对于一个非中心对称系统，我们发现，有范围的光子能量，只有积极的或只有消极的手征性节点有助于虚（吸收）霍尔电导率的一部分。还存在其他光子能量，其中两种手性都有贡献，并且可以存在其他$Ω$范围，其中在I型中没有与AC霍尔电导率相关联的吸收，并且在其他区域中，对于II型，它反而是恒定的。我们对圆偏振光吸收的影响进行了评论。
2018-03-14 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
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
Weyl Semimetal and Topological Phase Transition in Five Dimensions
我们研究了五维空间（5d）中的两个Weyl半金属推广，这两个推广分别具有Yang单极和Brillouin区中的链接Weyl曲面，并携带第二个Chern数作为拓扑数.特别是，我们表明，一个杨的自然减少到两个Weyl表面的Hopf链接时，$\mathbf{TP}$（时间反演结合空间反演）对称性被打破。然后，我们研究了不同拓扑数的绝缘体之间的相变在5d。在类似的3D的情况下，5D Weyl半金属出现作为中间相在拓扑相变。
2017-06-05 cond-mat.mes-hall
Double-helicoid surface states in Dirac semimetals protected by glide-time-reversal symmetry
本文修正具有滑移-时间反演对称性的 Dirac 半金属中依赖规范的 $Z_2$ 单极荷定义，并据此证明双螺旋面态的体-面对应关系。
2025-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zitterbewegung in time-reversal Weyl Semimetals
本文系统地研究了三维低能Weyl半金属中费米子的Zitterbewegung效应。结果表明，费米子在外尔点附近的运动具有直线运动和Zitterbewegung振荡的特征。ZB振荡受高斯波包的宽度、Weyl节点的位置以及费米子的手征性和各向异性的影响。通过引入一维余弦势，新产生的无质量费米子具有较低的费米速度，这导致了鲁棒的相对论振荡。通过对周期势的高度和周期性的调制，证明了不同布里渊区中费米子的ZB效应具有准周期性。这些结果可能提供一个合适的系统，用于探测Zitterbewegung效应的实验。
2018-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological response in Weyl semimetals and the chiral anomaly
我们证明，拓扑输运现象，外尔半金属的特点，即半量子化的异常霍尔效应和手征磁效应（平衡磁场驱动电流），可以被认为是两个不同的表现形式相同的基本现象，手征异常。我们表明，在Weyl半金属的拓扑响应是完全描述的$θ$ -长期的电磁场的行动，其中$θ$是不是一个恒定的参数，例如，在拓扑绝缘体，但是一个字段，它具有线性依赖于时空坐标。我们还表明，$θ$长期和相应的拓扑响应生存足够弱的平移对称性破缺扰动，打开一个缺口的Weyl半金属的频谱，消除Weyl节点。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall
Engineering topological phases with a three-dimensional nodal-loop semimetal
一个三维（3D）的环形半金属相工程师的一些有趣的阶段，具有不同的奇特的拓扑表面状态。特别是，通过引入各种二维间隙项的三维紧束缚模型的一个环形的半金属，我们得到了丰富的各种拓扑相的极大兴趣正在进行的理论和实验研究，包括手性绝缘体，简并表面环绝缘体，二阶拓扑绝缘体，以及外尔半金属与可调费米弧配置文件。我们的方法背后的独特概念是工程师的拓扑表面状态，继承他们的色散关系的间隙项。研究结果为新型拓扑相的产生提供了一个较为统一的原则，对新型拓扑材料的研究具有指导意义。还进行了双末端运输研究以区分工程拓扑相。
2017-09-21 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
Linear magnetoconductivity in an intrinsic topological Weyl semimetal
在拓扑半金属中寻找手性电荷守恒破坏的信号激发了人们对磁输运的研究热情。其中一个悬而未决的问题是，当费米能穿过外尔节点时，半金属相的电导率如何依赖于磁场。在这里，我们研究的纵向和横向的磁导率的拓扑Weyl半金属附近的Weyl节点的帮助下，包括所有的拓扑半金属属性的两个节点的模型。在半金属相中，费米能在磁场中只穿过朗道0带。对于一个有限的潜在范围内的杂质，它被发现，无论是纵向和横向磁导率是积极的和线性的外尔节点，导致各向异性和负的磁阻。纵向磁导率取决于杂质的电势范围。在零电场下，纵电导率仍然是有限的，即使态密度在外尔节点处消失。建立了线性磁导率与内禀拓扑Weyl半金属相之间的关系。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall
Phase diagram of a magnetic topological nodal semimetal: Stable nodal line in an easy-plane ferromagnet
研究了铁磁拓扑节块半金属的拓扑相图。我们考虑了三维铁磁有序拓扑绝缘体的晶格模型。磁化强度和电子自旋之间的交换耦合导致节点能带结构。节点能带结构的拓扑结构取决于磁化方向，并且出现外尔点和节点线。我们发现，在适当的模型参数下，易平面磁化下的节线结构是稳定的。在这种情况下，节线相作为两个拓扑上不同的外尔半金属相之间的相边界出现。
2019-04-27 cond-mat.mes-hall
Photoinduced interfacial chiral modes in threefold topological semimetal
本文研究了三重拓扑半金属在左右手椭圆偏振波照射下两个区域界面上的手征电子模。用Floquet理论分析了辐射对半金属能带结构的影响。两个不同的解决方案的界面模式被发现与手征依赖于相的照射。我们还考虑了由无色散平带和圆锥带之间的跃迁引起的反常霍尔响应。
2019-07-11 cond-mat.mes-hall
Universality and stability of the edge states of chiral-symmetric topological semimetals and surface states of the Luttinger semimetal
我们从理论上证明了节结半金属节点的手征结构决定了节点附近边缘态的存在性和普适的局域性质。我们进行一般分析的边缘状态为一个孤立的节点的二维半金属，保护由{ \em手征对称性}和其特征在于由拓扑缠绕数$N$。我们导出了渐近手征对称边界条件，并发现它们存在$N+1$普适类。该类确定了一维谱中节点两侧的平带边缘状态数，缠绕数$N$给出了边缘状态的{ \em total}数。然后，我们表明，手征节半金属的边缘状态是{ \em鲁棒}：他们坚持在一个有限大小的手征非对称项参数{ \em稳定区域}。这显著地扩展了2D和3D拓扑节点半金属的概念。我们证明，Luttinger模型与二次节点的$j=\frac32$电子是一个三维拓扑半金属在这个新的意义上，并预测$α$ -锡，碲汞，可能Pr $_2$ Ir $_2$ O $_7$，和许多其他半金属由它描述的拓扑和表现出表面状态。
2018-11-03 cond-mat.mes-hall
Self-consistent surface superconductivity in time-reversal symmetric Weyl semimetals
本文提出通用变分方法研究外尔半金属表面超导，发现费米弧局域长度导致表面能隙依赖动量，且序参量穿透长度因与体超导竞争而随温度变化。
2025-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Topological semimetals with Riemann surface states
黎曼曲面是复分析中的几何构造，可以使用复平面的多个片来表示多值全纯函数。我们证明了拓扑半金属表面态的能量色散可以用二维动量空间中全纯函数生成的黎曼面来表示，其等高轮廓对应于费米弧.这种对应表现在最近发现的外尔半金属，并导致我们预测新类型的拓扑半金属，其表面状态表示的双和四螺旋黎曼表面。多个螺旋面的交叉点，或生成函数的分支切割，出现在表面布里渊区中的高对称线上，其中表面状态被保证通过滑移反射对称性双重退化。我们预测异质超晶格[（SrIrO $_3$）$_2$（CaIrO $_3$）$_2$ ]是一种具有双螺旋黎曼表面态的拓扑半金属.
2015-12-04 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
Magnetic susceptibility of topological semimetals
我们给出了一个评论的理论和实验结果有关的外尔，狄拉克，和磁线半金属的磁化率。特别是，依赖于化学势，温度和磁场的大小的磁化率进行了讨论。所提出的结果表明，磁化率的特定功能可以作为拓扑半金属的标志，因此磁测量可以在调查这些材料是有用的。
2019-07-31 cond-mat.mes-hall
Boundary criticality of $PT$-invariant topology and second-order nodal-line semimetals
对于传统的拓扑相位，边界无隙模式由体拓扑不变量决定。在发展一种求解高阶边界模的解析方法的基础上，我们提出了$PT$ -不变的$2$ D拓扑绝缘体和$3$ D拓扑半金属，它们超越了这种体-边界对应框架.在体积拓扑不变的情况下，它们的一阶边界经历了用二阶边界零模分离不同相的转变。对于$2$ D拓扑绝缘体，螺旋边缘模式出现在两个二阶拓扑绝缘体相的转变点处，分别具有对角和非对角角零模式。因此，对于$3$ D拓扑半金属，临界性对应于狄拉克半金属相的表面螺旋费米弧。有趣的是，我们发现$3$ D系统一般属于一种新的二阶半金属线相，具有缺口表面，但一对对角或非对角铰链费米弧。
2020-08-07 cond-mat.mes-hall
