Chiral sound waves in strained Weyl semimetals
我们表明，一个Weyl半金属的应变线支持一种新型的无间隙激发，手征声波（CSW）。它是一种纵向电荷密度波，类似于在夸克-胶子等离子体中预测的手征磁波，但由弹性轴向伪磁场驱动。它涉及到轴-轴-轴对手征反常的贡献，手征反常将手征电荷密度耦合到弹性轴向规范场。手征声音是单向的：它沿着弹性磁场传播，而不是相反的方向。CSW可以传播很长的距离，因为它不直接耦合到快速耗散的电磁等离子体激元，而它的阻尼由慢的手性翻转速率控制。我们提出了一个实验装置，直接检测手征声音，这是由晶格的机械振动在GHz的频率范围内激发。我们的研究结果有助于一个新的趋势，手征声学，应变外尔半金属。
2020-01-19 cond-mat.mes-hall hep-th
Electronic transport in torsional strained Weyl semimetals
在最近的一篇论文（JPCM 29，445302（2017））中，我们研究了机械应变和磁场对石墨烯中电子输运性质的影响。在这篇文章中，我们扩展了我们的工作外尔半金属（WSM）。我们表明，虽然WSM是3D材料，但可以进行对石墨烯（2D材料）的大部分分析。具体地，我们研究了在扭转应变和外加磁场作用下电子在圆柱形区域中的输运。给出了散射截面和透射电流的精确解析表达式。此外，我们显示了节点极化对电流的影响，并提出了一个配方，以测量从传输实验的扭转角。
2018-03-27 cond-mat.mes-hall
Floquet dynamics in two-dimensional semi-Dirac semimetals and three-dimensional Dirac semimetals
研究了二维半狄拉克半金属和三维狄拉克半金属对非共振圆偏振光的光响应。对于二维半狄拉克半金属，我们发现，入射光不会打开一个间隙的光谱，在纯线性色散的情况下。对于三维的情况下，我们发现，应用圆偏振光，可以从平凡的绝缘体调谐到三维狄拉克半金属与一个倒置的差距。我们提出并表明，应用光导致一个有趣的平台的生成，运动和合并的三维狄拉克点。
2015-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
We computationally study the Fermi arc states in a Dirac semimetal, both in a semi-infinite slab and in the thin-film limit. We use Cd$_3$A$_2$ as a model system, and include perturbations that break the $C_4$ symmetry and inversion symmetry. The surface states are protected by the mirror symmetries present in the bulk states and thus survive these perturbations. The Fermi arc states persist down to very thin films, thinner than presently measured experimentally, but are affected by breaking the symmetry of the Hamiltonian. Our findings are compatible with experimental observations of transpor…
2020-06-17 cond-mat.mes-hall
Tunable High Spin Chern-Number Insulator Phases in Strained Sb Monolayer
本研究发现半金属性 Sb 单层具有自旋陈数为 2 的 HSCI 能带拓扑，并证明适度晶格应变可使其在绝缘态与半金属态间转变、实现 0 至 3 的可调自旋陈数。
2024-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Geometric transport signatures of strained multi-Weyl semimetals
本研究表明应变对缠绕数大于1的多外尔半金属并非赝规范场，以双外尔半金属为例揭示其应变诱导的向列序及几何输运特征，为多外尔半金属应变效应研究提供新视角。
2025-04-17 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric transport in torsional strained Weyl semimetals
在最近的一篇论文[R。Soto-Garrido和E. Muñoz，J. Phys. Condens. Matter 30，195302（2018）]，我们研究了扭转机械应变和磁场联合作用下的Weyl半金属（WSM）中的电子输运性质，表明这种配置对电流产生了节点极化效应，可用于测量透射实验中的扭转角。在这篇文章中，我们扩展了我们以前的工作，研究扭转应变和外部磁场下的WSM中的热电输运。我们的分析只涉及电子对输运系数的贡献，因此在声子贡献可以忽略的低温下是有效的。给出了散射截面和透射热流的精确解析表达式，并计算了该结构下的热导率和塞贝克系数。我们的研究结果表明，在这些材料中的热电输运系数可以通过适当调整的磁场，扭转应变，和所施加的偏压或热梯度的大小，导致潜在的非常高的品质因数。
2018-12-05 cond-mat.mes-hall
Anomalous conductance scaling in strained Weyl semimetals
磁输运提供了外尔半金属的关键实验签名。纵向磁电阻与手征异常有关，横向磁电阻与主要的电荷弛豫机制有关。轴向磁场的作用与相反的手征相反，促进新的传输实验，探测低能量外尔节点。正如最近认识到的，这些轴向场可以通过使样品应变或向其添加不均匀性来实现。在这里，我们确定了一个强大的签名的轴向磁场：一个反常的标度的电导在扩散超量子制度。特别是，我们证明了在超量子制度的无序Weyl半金属的纵向电导率进行轴向磁场的增加与场强和样品的宽度由于空间分离的载流子。我们将轴向磁场与实际磁场进行对比，以清楚地区分电导的不同行为。我们的研究结果依赖于数值紧束缚模拟，并支持分析参数。我们认为，载流子的空间分离可以用于微结构电子器件中的定向电流。
2019-11-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
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
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
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
3D Topological Semimetal Phases of Strained $α$-Sn on Insulating Substrate
本文在绝缘CdTe/GaAs衬底上MBE生长高质量α-Sn，系统表征了应变和磁场诱导的狄拉克与外尔半金属相，并通过磁光、ARPES和负纵向磁阻等实验证实其拓扑非平庸性质。
2024-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
Topological tuning in three-dimensional Dirac semimetals
用第一性原理方法研究了三维Dirac半金属中体材料和表面材料之间的相互作用。通过结合密度泛函理论与相干势近似，我们揭示了一个拓扑相变在钠$_3$ Bi $_{1-x}$ Sb $_{x}$和镉$_3$ [As $_{1-x}$ P $_x$ ] $_2$合金，其中的材料从狄拉克半金属到一个平凡的绝缘体改变Sb或P的浓度。调整的组成，使我们能够工程的位置，大量狄拉克点在倒易空间。有趣的是，相变与导带和价带之间的带序的反转相一致。
2014-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field-induced Z2 topological phase transition in strained single bilayer Bi(111)
为了控制单层双层Bi（111）拓扑相变的临界电场，采用第一性原理计算研究了应变体系中的拓扑相.在拉伸应变为$ε=0.5$ %时，我们发现了一个与半金属态相接触的二次带.在这个应变附近，拓扑相位可以通过无穷小的电场切换到平凡绝缘体。电场诱导拓扑相变中狄拉克锥出现的位置随应变$ε>0.5$ %和$ε<0.5$ %而变化。我们的结果表明这种拓扑相变可以应用于新型的自旋电子器件。
2019-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large optical conductivity of Dirac semimetal Fermi arc surfaces states
费米弧表面态是拓扑狄拉克半金属的一个标志，它可以容纳表现出与其母体不同的不寻常动力学的载流子。我们发现本征狄拉克半金属中的费米弧载流子具有强的各向异性轻物质相互作用。其特征在于，当光横向于费米弧偏振时，费米弧光学电导率大;当光沿着费米弧偏振时，费米弧光学电导率显著减弱。大的表面光谱权重被锁定到狄拉克节点之间的宽间隔，并且当系统被掺杂时，作为费米弧载流子的大德鲁德权重而持续存在。因此，大的和各向异性的费米弧电导率提供了一种新的手段，光学查询狄拉克半金属的拓扑表面状态。
2017-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disorder-induced exceptional and hybrid rings in Weyl/Dirac semimetals
Weyl Hamilton的非厄米性导致了Weyl例外环和Weyl例外环内部的平坦带的实现。近年来，非厄米物理的研究平台扩展到了准粒子具有有限寿命的多体或无序系统。在这里，我们澄清，偏离幺正极限在无序Weyl半金属导致的Weyl例外环的产生，无论散射势的细节。在拓扑狄拉克半金属的情况下，实现了混合环和平坦带的复能量本征值的无涡性。这种情况适用于任何外尔或狄拉克半金属。这些效应可以通过光电发射或准粒子干涉实验检测到。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light-induced anomalous Hall conductivity in massive 3D Dirac semimetal Co$_3$Sn$_2$S$_2$
本文通过超快光谱实验证明，圆偏振光可在顺磁相大质量狄拉克半金属Co₃Sn₂S₂中诱导反常霍尔电导率，验证了Floquet理论预言的狄拉克-外尔转化机制。
2025-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Aharonov-Bohm oscillations in Dirac semimetal Cd3As2 nanowires
三维狄拉克半金属是石墨烯的三维类似物，是一种不寻常的量子材料，具有无质量的狄拉克费米子，可以通过打破时间反转或反转对称进一步转换为Weyl费米子。费米弧的拓扑表面状态的表面上的预测，并已观察到的角度分辨光电子能谱实验。虽然体狄拉克锥的奇异输运性质已经被证明，它仍然是一个挑战，通过传输测量，由于高导电的体态揭示表面状态。在这里，我们显示Aharonov-Bohm振荡在个别单晶Cd 3As 2纳米线具有低载流子浓度和大的表面体积比，提供三维狄拉克半金属的表面态的传输证据。此外，量子输运可以通过使用栅极电压调节费米能级来调制，从而能够更深入地理解狄拉克半金属中的丰富物理。
2016-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac Fermions in Antiferromagnetic Semimetal
由于科学兴趣和技术应用，在凝聚态系统中基本粒子的类似物已经被广泛地寻找。近年来，人们发现狄拉克半金属材料中出现了无质量的狄拉克费米子。所有已知的狄拉克半金属都具有时间反演对称性$\mathcal{T}$和反演对称性$\mathcal{P}$。在这里，我们表明，狄拉克费米子可以存在于一种类型的反铁磁系统中，$\mathcal{T}$和$\mathcal{P}$被打破，但他们的组合$\mathcal{PT}$是尊重。我们提出了正交反铁磁CuMnAs作为候选者，分析了狄拉克点的对称性保护的鲁棒性，并通过\emph{ab initio}计算证明了其独特的体色散以及相应的表面态。我们的结果为实现狄拉克材料提供了一条新的途径，并为研究狄拉克费米子物理和磁性的相互作用提供了一个可能的平台。
2016-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of three-dimensional Dirac semimetal state in topological insulator Bi2Se3
预测了三维拓扑绝缘体在拓扑到平凡相变的临界区域中表现出三维Dirac半金属态。在这里，我们展示了第一个实验证据的三维狄拉克半金属态的拓扑绝缘体Bi 2 Se 3与体载流子浓度为~ 10 ^19 cm^{-3}，使用磁输运测量。在低温下，我们的Bi 2Se 3晶体的电阻率表现出明显的Shubnikov-de Haas（SdH）振荡高于6 T。通过Lifshitz-Onsanger和Lifshitz-Kosevich理论对这些振荡的分析揭示了来自3D能带的非平凡π Berry相位，这是3D Dirac半金属态的决定性特征。我们的晶体中的Dingle温度和自然硒空位的大值表明，所观察到的3D狄拉克半金属态是增强的应变场和较弱的有效自旋轨道耦合的结果。
2015-04-30 cond-mat.mes-hall 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
Generalization of the Nested Wilson Loop Formalism in Topological Dirac Semimetals with Higher-order Fermi Arcs
本研究将嵌套威尔逊环形式体系推广到含高阶拓扑的非对称材料，发现广义嵌套贝里相位是三维狄拉克半金属高阶费米弧存在的体拓扑指标，通过第一性原理计算验证了体-棱对应关系，为非对称体系高阶拓扑研究提供通用方法。
2023-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wiedemann-Franz behavior at the Weyl points in compressively strained HgTe
本研究通过压缩应变HgTe层中的韦伊尔点，验证了热导与电导符合威德曼-弗兰兹定律，表明热量传输机制与电传输相同。
2025-10-14 cond-mat.mes-hall
$β$-CuI: a Dirac semimetal without surface Fermi arcs
具有费米弧的反常表面态通常被认为是狄拉克半金属（DSM）的指纹。然而，与外尔半金属相反，DSM的费米弧不受拓扑保护。利用第一性原理计算，我们预言$β$ -CuI是一种特殊的DSM，其表面态形成封闭的费米口袋而不是费米弧.在这样的费米狄拉克半金属中，从费米弧到费米口袋的变形机制源于保持所有晶体对称性的大立方项，以及表面和体狄拉克点之间的小能量差。$β$ -CuI中的立方项在原型DSM中通常可以忽略不计，由于其特殊的晶体结构而变得相关。因此，我们建立了一个具体的物质的例子，表现出缺乏拓扑保护的表面费米弧在DSM
2018-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac Fermions induced in strained zigzag phosphorus nanotubes and the applications in field effect transistors
在这项工作中，狄拉克费米子已获得和工程的一维（1D）锯齿形磷纳米管（ZPNTs）。我们已经进行了全面的第一性原理计算研究的电子性质的ZPNTs与各种直径。结果表明，随着轴向晶格常数Lc的增大，ZPNTs经历了从金属到半金属和从半金属到半导体的转变，而在Lc为3.90 ~ 4.10 Ω时出现了狄拉克费米子.特别地，基于12-ZPNT（在横向方向上具有12个单位单元）的场效应晶体管（FET）在Lc= 4.60nm处表现出具有有效的栅极效应调制的半导体行为。然而，当纳米管在Lc= 4.10 μ m时变为半金属时，仅显示出弱的栅极调制。这项研究表明，ZPNTs在应变传感器中的应用是非常有吸引力的。我们的研究结果为开发基于一维材料中狄拉克费米子的高性能应变工程电子器件铺平了道路。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall
We have studied helicity dependent photocurrent (HDP) in Bi-based Dirac semimetal thin films. HDP increases with film thickness before it saturates, changes its sign when the majority carrier type is changed from electrons to holes and takes a sharp peak when the Fermi level lies near the charge neutrality point. These results suggest that irradiation of circularly polarized light to Dirac semimetals induces an effective magnetic field that aligns the carrier spin along the light spin angular momentum and generates a spin current along the film normal. The effective magnetic field is estimated…
2020-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Spin Field Effect Transistor Based on a Strained Two Dimensional Layer of a Weyl Semimetal
本研究提出一种基于应变二维外尔半金属层的新型自旋场效应晶体管，其零栅压下电导随沟道长度振荡、跨导可随沟道长度变号，可用于构建类CMOS互补器件，具备细分应用潜力。
2023-08-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Giant Planar Hall Effect in the Dirac Semimetal ZrTe5
最近，在Dirac/Weyl半金属中，由于手征反常引起的巨平面霍尔效应被预言。ZrTe 5被认为是一种介于弱拓扑绝缘体和强拓扑绝缘体之间的有趣的狄拉克半金属，尽管这一说法仍然存在争议。在这里，我们报告的观察在ZrTe 5的巨大的平面霍尔电阻率，显示两个不同的磁场依赖性的理论预测和最大的Lifshitz转变温度。我们发现，随着ZrTe 5纳米片厚度的减小，巨大的平面霍尔电阻率逐渐消失，这可能归因于样品的3D性质的消失。此外，我们还观察到一个非平凡的Berry相，手征异常诱导的负纵向磁电阻，和一个巨大的面内各向异性磁电阻在这些ZrTe 5纳米片。所有的实验观测都一致地证明了ZrTe_5是一种Dirac半金属。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological nonsymmorphic insulator versus Dirac semimetal in KZnBi
本文通过多种密度泛函计算揭示KZnBi中交换关联泛函强度决定其拓扑态，证明强XC效应是实现狄拉克半金属态的关键。
2023-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Landau Levels in Uniaxially Strained Graphene: A Geometrical Approach
采用一种有效的类狄拉克哈密顿量，研究了应变对石墨烯中朗道能级谱的影响.该哈密顿量包含了狄拉克锥的畸变、各向异性以及由晶格变化通过重整化线动量引起的费米速度的空间依赖性.我们提出了一种几何方法，从Sturm-Liouville理论出发，利用最小替换方法，得到了石墨烯中电子的波函数和激光限幅。重整化线性动量的系数被拟合到能带，这是从密度泛函理论（DFT）计算得到的。特别是，我们评估的情况下，狄拉克锥的椭圆形横截面产生的单轴应变石墨烯沿扶手椅（AC）和锯齿形（ZZ）方向。我们发现，单轴应变在石墨烯诱导的两个应变方向的LLS光谱的收缩。此外，评估的狄拉克锥轴的倾斜所造成的单轴变形的LLS谱的收缩的贡献。
2015-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-topological Origin of the Planar Hall Effect in Type-II Dirac Semimetal NiTe2
Dirac和Weyl半金属是新发现的拓扑非平凡材料，在Dirac/Weyl点附近具有线性带色散。当施加非正交的电流和磁场时，会出现一种称为手征异常的奇异现象，并且可以检测到负纵向电阻。最近，一种新的现象--平面霍尔效应（PHE）被认为是在许多拓扑半金属中观察到的手征反常的另一种表征。然而，PHE是否仅仅是由手征反常引起的仍然是一个问题。在这里，我们证明了PHE在一个新发现的II型狄拉克半金属NiTe 2的低温输运。然而，经过详细的分析，我们得出结论，PHE的结果从平凡的轨道磁阻。这一工作揭示了PHE不是手性反常的充分条件，在这类研究中需要特别注意其他非拓扑贡献。
2019-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bulk and surface states carried supercurrent in ballistic Nb-Dirac semimetal Cd3As2 nanowire-Nb junctions
三维狄拉克半金属在所有三个动量方向上都有体狄拉克锥和费米弧状表面态，并且可以通过打破时间反演对称性转换为外尔半金属。然而，在狄拉克半金属中，高导电的体态通常掩盖了电子输运。在这里，我们展示了超导体和表面状态进行Nb-Cd_3As_2超导-Nb短和长结，分别。对于1 μ m长的结，观察到了Fabry-Perot干涉引起的临界超导电流振荡，表明超导电流携带的表面态是弹道输运，其中体态是退相干的，而拓扑保护的表面态仍然保持相干.此外，在长结中观察到超导圆顶，这归因于表面态和体态之间的相互作用增强的退相作为调谐栅极电压以增加载流子密度。拓扑半金属纳米线的超导电性在将Majorana费米子编织到拓扑量子计算中具有重要的应用前景。
2018-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological charges of three-dimensional Dirac semimetals with rotation symmetry
一般来说，能带交叉点的稳定性表明存在与之相关的量子化拓扑数。特别是最近在Na $_{3}$ Bi和Cd $_{3}$ As $_{2}$中发现的三维狄拉克半金属，证明了只要在时间反演和反转对称性之外补充某些晶体对称性，具有四重简并的狄拉克点就可以是稳定的。然而，与Na $_{3}$ Bi和Cd $_{3}$ As $_{2}$相关的拓扑电荷尚未阐明。在这项工作中，我们确定了三维狄拉克点的拓扑荷。结果发现，虽然同时存在的时间反演和反转对称性的力量，净手征电荷消失，一个狄拉克点可以携带另一个量子化的拓扑电荷时，考虑额外的旋转对称性。两个不同的类狄拉克半金属的确定取决于旋转对称性的性质。首先，传统的对称旋转对称性与反转交换，产生了在旋转轴上有一对狄拉克点的I类狄拉克半金属。由于每对狄拉克点的拓扑荷具有相反的符号，因此需要对创建或对湮灭来改变动量空间中狄拉克点的数量。另一方面，第二类狄拉克半金属具有一个孤立的狄拉克点在一个时间反演不变的动量，这是保护的螺旋旋转。螺旋旋转的非对称性质允许旋转和反转对称之间的反对易关系，这使得能够避免狄拉克点的数量加倍，并在布里渊区边界处创建单个狄拉克点。
2015-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generation of strain-induced pseudo-magnetic field in a doped type-II Weyl semimetal
在外尔半金属中，由于某些特殊的静态变形，在存在小应变的情况下存在实现伪磁场的有趣的可能性。这种赝磁场可以大到足以形成量子化的朗道能级，从而在外尔半金属中变得可观察到。在本文中，我们通过扫描隧道光谱（STS）在掺杂Weyl半金属Re-MoTe 2上实验显示了伪磁场（~ 3特斯拉）的出现，其中明显的朗道能级振荡的隧道电导被清楚地解决。晶格本质上是应变的，其中表面的大面积STM成像揭示了不同的应变域，其中存在原子尺度的变形，从而在真实空间中形成具有不同周期性的地形波纹。伪磁场的影响在最大应变下的区域被清楚地分辨。
2019-03-14 cond-mat.mes-hall
Interacting Anisotropic Dirac Fermions in Strained Graphene and Related Systems
我们研究了长程电子-电子相互作用在二维各向异性狄拉克费米子系统中的作用，这些费米子自然地出现在单轴应变石墨烯、外部电势下的石墨烯、一些强各向异性拓扑绝缘体和工程化的各向异性石墨烯结构中。我们发现，虽然对于小的相互作用和各向异性的系统恢复传统的各向同性狄拉克液体的行为，足够强的各向异性可以导致形成一个准一维电子相占主导地位的电荷顺序（各向异性激子绝缘体）。
2012-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Revealing topological Dirac fermions at the surface of strained HgTe thin films via Quantum Hall transport spectroscopy
我们证明了应变碲化汞薄膜中电子通过拓扑狄拉克表面态输运的证据。在高垂直磁场下，我们发现电子输运达到量子霍尔制度与消失的电阻。此外，量子霍尔输运光谱揭示了耦合狄拉克表面态的相对论朗道能级的能量分裂。这项研究为拓扑绝缘体（TI）板的量子霍尔效应、二维和三维TI之间的交叉机制以及薄TI膜与探索自旋电子学和量子电路功能的相关性提供了新的见解纳米电子学。
2017-04-28 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
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
Classification of stable three-dimensional Dirac semimetals with nontrivial topology
三维（3D）狄拉克半金属是石墨烯的3D类似物，其体能带在3D动量空间中显示线性色散关系。由于每个具有四重简并度的狄拉克点的陈数为零，因此狄拉克半金属只有在某些晶体对称性的存在下才能稳定。在这项工作中，我们提出了一个一般的框架来分类稳定的三维狄拉克半金属。基于对称性分析，我们表明，各种类型的稳定的三维狄拉克半金属存在于系统的时间反演，反转，和单轴旋转对称性。有两类不同的稳定的3D狄拉克半金属。在第一类中，一对三维Dirac点位于旋转轴上，远离其中心。此外，这类3D狄拉克半金属具有由2D拓扑不变量表征的非平凡拓扑性质，例如$Z_{2}$不变量或镜像陈数。这些2D拓扑指数产生稳定的2D表面狄拉克锥，当表面态耦合到费米能级上的体态时，该2D表面狄拉克锥可以变形为费米弧。另一方面，第二类狄拉克SM相位在旋转轴上的时间反演不变动量（TRIM）处具有3D狄拉克点，并且一般不具有表面态。
2014-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
$PT$ Symmetric Real Dirac Fermions and Semimetals
近年来，外尔费米子因其非平凡的电荷而具有丰富的唯象性，引起了凝聚态物理的广泛关注。在这里，我们提出了一个理论的真正狄拉克点，可以理解为真正的单极子在动量空间，作为一个真正的推广外尔费米子的现实被赋予的$PT$对称性。在$PT$对称Dirac半金属中研究了Weyl半金属拓扑特征的实对应，如Nielsen-Ninomiya no-go定理、$2$ D亚拓扑绝缘体和Fermi弧，并讨论了其与实相关的拓扑结构.特别地，我们基于最近提出的关于$PT$对称Dirac节线半金属的冷原子实验和量子材料，构造了一个真实Dirac半金属的极小模型。
2017-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Understanding electron behavior in strained graphene as a reciprocal space distortion
应变石墨烯中电子的行为通常使用狄拉克方程中的有效伪磁场来描述。这里我们考虑空间恒定应变的特殊情况。我们的研究结果表明，晶格修正很容易理解使用应变倒易空间，其中整个能量色散是简单地移动和变形。这导致了一个方向依赖的费米速度，而不产生伪磁场。由于原子波函数重叠变化引起的修正趋于补偿这种影响。在此基础上，我们讨论了在由无应变晶格的Dirac点导出的Dirac方程中考虑赝磁场的一般方法的适用范围。如果需要与实验或数值模拟进行比较，则这些考虑是重要的。
2013-09-09 cond-mat.mes-hall
Generalizing the Fermi velocity of strained graphene from uniform to nonuniform strain
应变引起的狄拉克点位移的相关性，以获得适当的各向异性费米速度的应变石墨烯被证明。然后，通过详细研究均匀应变的极限情况，对现有的有效狄拉克哈密顿量进行了严格的修正。一个有效的狄拉克哈密顿量的非均匀应变，从而报告，它考虑到所有的应变引起的影响：最近邻跳跃参数的变化，倒易晶格变形和真实的位移的狄拉克点。因此，赝磁场可以用依赖于位置的狄拉克锥来解释，而复杂的规范场则是依赖于位置的费米速度的结果。此外，位置相关的费米速度对旋量波函数的影响被认为是有趣的情况下的变形，如弯曲模式。
2015-08-29 cond-mat.mes-hall
Floquet engineering, the concept of tailoring a system by a periodic drive, is increasingly exploited to design and manipulate topological phases of matter. In this work, we study periodically driven higher-order topological Dirac semimetals associated with a $k$-dependent quantized quadrupole moment by applying circularly polarized light. The undriven Dirac semimetals feature gapless higher-order hinge Fermi arc states which are the consequence of the higher-order topology of the Dirac nodes. Floquet Weyl semimetal phases with hybrid-order topology, characterized by both a $k$-dependent quant…
2023-03-22 cond-mat.mes-hall
Helical Spin Order from Topological Dirac and Weyl Semimetals
我们研究了拓扑Dirac和Weyl半金属的动力学质量产生和由此产生的螺旋自旋序，包括量子自旋Hall绝缘体的边缘态、弱拓扑绝缘体的表面态和Weyl半金属的体材料.特别地，外尔半金属的螺旋自旋织构以可见的方式显示了外尔费米子的自旋-动量锁定。螺旋序的自旋波波动携带电荷密度;因此，可以以简单且可预测的方式电控制自旋织构。
2015-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mirror anomaly and anomalous Hall effect in type-I Dirac semimetals
除了众所周知的手征反常外，狄拉克半金属还表现出镜像反常，与（$2+1$）维质量狄拉克费米子的宇称反常非常相似。这种异常的可观测响应表现为在存在磁场的情况下在镜像对称平面上的奇异阶跃状异常霍尔响应。虽然这一结果似乎是有效的II型狄拉克半金属（严格地说，在线性化理论），我们发现，I型狄拉克半金属不具有这样的异常霍尔响应，即使在线性化理论的水平。特别是，我们表明，异常霍尔响应不断接近零，因为一个接近镜像对称角在I型狄拉克半金属，而不是奇异霍尔响应在II型狄拉克半金属。此外，我们还证明了在一定条件下，即使存在时间反演对称性破缺，线性化的I型狄拉克半金属的反常霍尔响应也可能消失。
2018-10-08 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
