Dynamical conductivity in topological nodal-line semimetal ZrSiS
ZrSiS是一种理想的半金属半导体材料。本文采用基于第一性原理能带计算的多轨道理论模型，对ZrSiS的动态电导率进行了理论研究。我们发现，与理想狄拉克模型不同，干净极限下的动态电导率实际上不是频率无关的，而通过引入可能由无序引起的能量加宽来实现几乎平坦的依赖性。研究结果可应用于ZrSiSe、ZrSiTe、HfSiS等具有类似晶体结构的化合物。
2018-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain Effects on Band Structure and Dirac Nodal-line Morphology of ZrSiSe
狄拉克谱线半金属（DNLS）是一种新型的具有良好应用前景的材料，其独特的性质来源于能带结构色散和谱线行为。本文采用密度泛函理论（DFT）方法研究了ZrSiSe DNLS中几种可能的应变对能带结构色散和谱线行为的影响。我们发现ZrSiSe的Dirac谱线对所有大小合理的应变都是鲁棒的。虽然，有显着的变化，在间隙，振幅和能量相对于费米能量。我们还发现，调谐的谱线和能带结构的有效应变是等双轴拉伸，单轴（100）拉伸，和单轴（110）拉伸应变。
2020-09-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Topological nodal-line fermions in ZrSiSe and ZrSiTe
三维体系中拓扑半金属相的发现是拓扑材料研究的新突破。狄拉克线半金属是迄今为止发现的三种拓扑半金属相之一;它的特征是沿着线/环的线性带交叉，与3D狄拉克和Weyl半金属中离散动量点的线性带交叉形成对比。结线半金属的研究还处于起步阶段，目前只有PbTaSe 2、PtSn 4和ZrSiS三种材料系统被证实存在结线费米子。在这封信中，我们报告的证据，节线费米子在ZrSiSe和ZrSiTe探测德哈斯-范阿尔芬（dHvA）量子振荡。虽然ZrSiSe和ZrSiTe具有与ZrSiS相似的层状结构，但我们对dHvA振荡的角度依赖性的测量表明，与ZrSiSe和ZrSiS中的3D类费米面（FS）相比，ZiSiTe中包围Dirac节线的费米面（FS）具有2D特征。我们的实验揭示的另一个重要性质是，ZrSi（S/Se）中的节线费米子密度（~ 10^20-10^21 cm^-3）远高于任何已知拓扑材料的狄拉克/外尔费米子密度。此外，我们还发现ZrSiSe和ZrSiTe单晶可以通过微剥离减薄到二维原子薄层，这为验证ZrSiS型单层材料中的二维拓扑绝缘体提供了一个很有前途的平台
2016-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental evidence of crystal symmetry protection for the topological nodal line semimetal state in ZrSiS
可调对称性破缺对于量子物质拓扑相的控制起着至关重要的作用。在这里，通过结合高压磁输运测量，拉曼光谱，和X射线衍射，我们证明了压力诱导的拓扑相变的半金属ZrSiS。对称性分析和第一性原理计算表明，这种压力诱导的拓扑相变可能归因于弱晶格畸变的非流体静力学压缩，这打破了一些晶体对称性，如镜像和反转对称。这一发现为拓扑半金属态的晶体对称性保护提供了一些实验证据，拓扑半金属态是拓扑相对论费米子物理的核心。
2019-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic instability and unconventional pairing in the nodal-line materials ZrSiS and ZrSiSe
我们使用一个功能重整化群（fRG）的方法来研究潜在的相互作用引起的不稳定性的狄拉克线材料ZrSiS和ZrSiSe采用模型参数来自{ \it ab initio}计算的二维模型。我们的研究结果证实了最近在无规相近似下发现的ZrSiS的激子不稳定性确实是主要的不稳定性。在最简单的模型中，自旋和电荷激子态是简并的。除此之外，我们表明，fRG分析产生的能量尺度的发病的不稳定性与实验观察到的质量增强。此外，通过探索模型的参数空间，我们发现，减少带分裂增加了不稳定性的规模，并提供了机会，驱动系统到一个非常规的超导配对状态。结构相似的材料ZrSiSe的情况下的模型参数建议的$d$波超导状态作为一个非常小的临界尺度的领先的不稳定性。
2018-09-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Visualization of electronic topology in ZrSiSe by scanning tunneling microscopy
ZrSiX（X = O，S，Se，Te）族化合物作为一种新兴的拓扑结构半金属，由于其在自旋电子学中的应用前景，在凝聚态物理中引起了广泛的关注。在这里，我们应用扫描隧道显微镜（STM）研究的结构对称性和电子拓扑结构的ZrSiSe。滑移镜对称性验证通过量化的晶格结构的ZrSe双层的基础上偏置选择性形貌。用准粒子干涉分析方法确定了ZrSiSe的能带结构。节线是实验确定的$\sim$ 250毫电子伏以上的费米能级。一个额外的表面态狄拉克点在$\sim$ 400毫电子伏以下的费米能级也被确定。我们的STM测量提供了一个直接的实验证据，在家庭的ZrSiX线状态。
2018-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced Band Renormalization Effects in ZrSiS Topological Nodal-line Semimetal
非平衡效应为探索和理解拓扑材料的基本物理学提供了一条优雅的途径。特别是使用超快光脉冲产生奇异的物质状态，已经显示出控制电子能带结构特性的希望。最近的兴趣是在狄拉克和外尔半金属带重整化，因为它导致直接的物理观测通过增强的有效质量，或在共振能量的转变。在这里，我们提供了实验和理论签名的光致重整化的电子能带结构的拓扑节线半金属ZrSiS。具体而言，我们展示了如何在飞秒光激发下的瞬态反射率谱的变化引起的非平衡效应，重整化的动能的电子。我们将所观察到的谱移与有效质量的增强和作为泵场强度的函数的共振频率的红移相关联。最后，我们表明，瞬态弛豫动力学的反射率主要是一个电子效应与声子的贡献可以忽略不计。我们的研究提出了使用超短脉冲在ZrSiS中的电子性质的修改，并展示了这种方法在通过全光学路线在拓扑量子物质中产生光诱导相的潜力。
2022-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Criticality of Excitonic Insulating Transition in Nodal Line Semimetal ZrSiS
Pezzini等人报道了拓扑结线半金属ZrSiS的非常规质量增强（Nat. Phys. 14，178（2018），其起源仍然令人费解。在这种材料中，强的短程相互作用可能会诱导激子粒子-空穴对。我们研究了费米子速度的重整化，发现如果我们假设ZrSiS接近于半金属和激子绝缘体之间的量子临界点，则可以很好地理解ZrSiS中的质量增强。在这个量子临界点附近，费米子的速度被激子量子涨落大大降低，导致费米子质量增强。准粒子残留被抑制的能量减少，但在零能量是有限的。这表明ZrSiS是一种强关联的费米液体，并解释了为什么质量增强比非费米液体弱。我们的研究结果表明，ZrSiS是一个罕见的3D拓扑半金属表现出不寻常的量子临界性的例子。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Transient Drude Response Dominates Near-Infrared Pump-Probe Reflectivity in Nodal-Line Semimetals ZrSiS and ZrSiSe
利用瞬态反射法研究了两种半金属材料ZrSiS和ZrSiSe在近红外波段的超快光学响应。这两种材料表现出相似的响应，其特征在于两个特征，在时间和能量上很好地分辨。第一个瞬态特征在几百飞秒后衰减，而第二个持续纳秒。使用Drude-Lorentz拟合的材料的平衡反射率，我们表明，快速响应是很好地表示的Drude等离子体频率的降低，和第二个功能的Drude散射率的增加。这直接将瞬态数据与物理图像联系起来，其中载流子在被激发远离费米能量后，通过与声子浴共享其多余能量在几百飞秒内返回到该附近，导致热晶格仅通过缓慢的扩散过程（ns）弛豫。新出现的图像显示，在费米能级载流子密度的突然变化瞬间修改的时间尺度上的电子声子热化不兼容的材料的输运性质，并在很大程度上是由在节线的状态密度降低驱动。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anharmonicity-driven phonon avoided crossing and anomalous thermal transport in nodal-line semimetal ZrSiS
本研究基于第一性原理计算，揭示了节点线半金属ZrSiS中由非谐性驱动的声子避免交叉与软化现象导致热导率反常降低，且晶格热导主导c轴热输运并偏离标准定律，同时拓扑狄拉克态赋予其优异电导率。
2025-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast relaxation of acoustic and optical phonons in a topological nodal-line semimetal ZrSiS
尽管是研究最多的节线半金属，一个清晰的理解的瞬态弛豫动力学和潜在的机制，在ZrSiS是缺乏。利用时间和角度分辨的光电子能谱，我们研究了ZrSiS的超快弛豫动力学，揭示了一个独特的松弛在体相线状态，这是很好地捕获的一个简单的模型的基础上的光学和声学声子冷却。我们发现线性衰减过程的光学和声学声子弛豫声冷却抑制在高温下。我们的研究结果揭示了不同的衰减机制的体和表面状态，并铺平了道路，以了解在这种材料的导电机制。
2021-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic Instability and Pseudogap Formation in Nodal Line Semimetal ZrSiS
采用第一性原理和模型相结合的方法研究了ZrSiS中的电子关联效应。我们发现，基本的电子性质的ZrSiS可以描述在一个二维晶格模型的两个嵌套的正方形晶格。ZrSiS的高电子-空穴对称性是该模型的重要特征之一。从第一性原理计算确定模型参数后，我们明确考虑电子-电子相互作用，并表明在适度低温下ZrSiS具有激子不稳定性，导致在电子光谱中形成赝能隙。结果可以理解的库仑相互作用辅助配对的电子和空穴联想到的激子绝缘体。我们的发现使我们能够提供一个物理解释的不寻常的质量增强的载流子在ZrSiS最近观察到的实验。
2018-06-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of mechanical strain on the optical properties of nodal-line semimetal ZrSiS
采用第一性原理计算研究了半金属ZrSiS的光学性质。与频率无关的光学电导率是ZrSiS中红外光学响应的指纹。我们发现，这个特性功能是强大的单轴压缩应变高达10 GPa，但与平坦区域随着应变的增加而变窄。在2GPa的单轴拉伸应力下，费米面发生了Lifshitz转变，并伴随着带间屏蔽的减弱，从而降低了红外激发的光谱权重。我们还表明，高能量区域的特点是低损耗的等离子体激发在$\sim$ 20 eV的基本上各向异性的色散。强各向异性的介电性质表明，在深紫外范围内的等离子体激元的双曲制度的存在。虽然高能等离子体激元的频率几乎不受外部单轴变形的影响，但它们的色散可以通过应变有效地调节。
2019-12-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Anisotropic Berry phase in the Dirac nodal-line semimetal ZrSiS: The effect of spin-orbit coupling
与Dirac/Weyl半金属中的点节点不同，拓扑双线半金属在k空间中具有线性色散的Dirac节点环.虽然与拓扑非平凡狄拉克费米子相关的量子输运已被广泛研究，但与扩展节线相关的独特功能仍有待证明。本文研究了半金属ZrSiS中电子输运沿c轴方向和磁场沿ab平面旋转时的量子振荡。的极值轨道确定通过磁场取向依赖的QO联锁的节线，导致一个非零的Berry相位。最重要的是，Berry相位显示出显着的依赖于磁场方向，我们认为这是由于有限的自旋轨道耦合间隙。我们的结果表明自旋轨道耦合和色散线在理解量子输运的NLSM的重要性。
2021-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron-phonon Coupling and Kohn Anomaly due to the Floating 2D Electronic Bands on the Surface of ZrSiS
ZrSiS是拓扑节线半金属的有趣候选者，被发现具有奇异的表面浮动二维（2D）电子[Phys. Rev. X 7，041073（2017）]，这些电子可能与表面声子相互作用。在这里，我们揭示了一个突出的Kohn异常的表面声子分支映射出的表面声子色散的ZrSiS使用高分辨率电子能量损失谱。通过电子-声子耦合（EPC）模型的理论分析属性的表面声子分支的强重整化与表面浮动的2D电子的相互作用。在无规相位近似下，我们计算了声子自能，并通过拟合实验数据计算了模式特定的EPC常数。这里提供的EPC图片可能是重要的拓扑节线半金属的潜在应用。
2019-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-Induced Lifshitz Transition and Possible Excitonic Instability in ZrSiSe
半导体材料由于其独特的电子结构，如线性色散和费米能级接近节点时态密度消失等，引起了人们极大的兴趣。本文报道了半金属ZrSiSe的温度相关输运和扫描隧道显微镜（STM）测量结果，实验结果和理论分析一致表明，温度诱导ZrSiSe在80和106 K处发生Lifshitz跃迁，导致相同温度下的输运反常。更引人注目的是，我们在低温下的STS谱中观察到费米能级附近的V形凹陷结构，这可以归因于自旋轨道耦合和激子不稳定性的共同作用。我们的观察表明，相关相互作用可能在具有准二维电子结构的ZrSiSe中起着重要的作用。
2020-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Light-induced renormalization of the Dirac quasiparticles in the nodal-line semimetal ZrSiSe
在半金属中，线性色散态在倒易空间中形成狄拉克环，具有高度的电子-空穴对称性和费米能级附近几乎为零的态密度。其结果是减少电子屏蔽和增强狄拉克准粒子之间的相关性。在这里，我们调查的电子结构的ZrSiSe，结合时间和角度分辨的光电子能谱学与从头算密度泛函理论（DFT）补充的扩展哈伯德模型（DFT +U +V）。我们发现，电子相关性减少了超短时间尺度上的高能量电子-空穴对，瞬时屏蔽库仑相互作用的光激发。我们的研究结果表明，工程的量子材料的能带结构的全光学方法。
2019-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Highly anisotropic interlayer magnetoresistance in ZrSiS nodal-line Dirac semimetal
我们煽动的角度相关的磁电阻（AMR）的层状双线狄拉克半金属ZrSiS的面内和面外的电流方向。这种材料最近揭示了一种有趣的蝴蝶形平面AMR，但还没有很好地理解。我们的测量极性的平面外AMR显示了一个令人惊讶的不同的响应与明显的尖点状功能。当磁场在$a$ - $b$平面中取向时，尖点状各向异性达到最大值。此外，方位面外电流方向的AMR表现出非常强的四重$a$ - $b$平面各向异性。结合第一性原理计算的费米面与玻尔兹曼的半经典输运理论，我们再现并解释了所有的突出特点的不寻常的行为的面内和面外AMR。我们也能够澄清的起源强非饱和横向磁电阻作为不完善的电荷载流子补偿和开放轨道的影响。最后，结合我们的理论模型和实验数据，我们估算了在1.8 K下，我们的ZrSiS样品中$2.6\times10^{-14}$ ~s的平均弛豫时间和$15$ ~nm的平均自由程。
2019-04-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of Effective Pseudospin Scattering in ZrSiS
3D狄拉克半金属是一类新兴的材料，它们具有拓扑电子态，并且在它们的体积中具有狄拉克色散。在三线狄拉克半金属中，电导带和价带在动量空间中沿着闭合路径连接，导致赝自旋涡旋环和赝自旋skyrmions的预测。在这里，我们使用傅里叶变换扫描隧道光谱（FT-STS）在4.5 K解决准粒子干涉（QPI）图案在单缺陷中心的线节点半金属锆硅硫化物（ZrSiS）的表面上。我们的QPI测量表明，赝自旋守恒的能量接近线节点。此外，我们还确定了在费米能$E_F$以上约300 meV的Γ-M方向上的费米速度为$\hbar v_F = 2.65 \pm 0.10$ eV，线节点为$E_F$以上约140 meV。更重要的是，我们发现，某些散射体可以引入能量依赖的非保存的赝自旋，引起有效的散射状态之间的相反的谷赝自旋深内的价带和导带。对原子水平准粒子干涉的进一步研究将有助于合成水平的缺陷工程，这是未来通过无耗散电子输运开发低功耗电子器件所需的。
2017-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optical probe of the fully gapped Dirac band in ZrSiS
本文报道了在高达7 T的磁场$B$中对带隙半金属ZrSiS的远红外磁光研究。所观察到的场依赖的功能，这代表内（回旋共振）和带间跃迁，发展为$\sqrt{B}$在增加的领域，并可以在一个简单的二维狄拉克带模型与间隙为26毫电子伏和平均费米速度$3\times10^{5}$ m/s的一致解释。这表明这些参数沿着布里渊区中的节线的面内部分的相当窄的分布。在光谱中还检测到具有不依赖于$B$的能量位置的场诱导特征。这种功能的可能起源进行了讨论。
2019-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac Nodal Line and Rashba Splitting Surface States in Nonsymmorphic ZrGeTe
狄拉克半金属（DSM）是具有对称性增强的体狄拉克节点的石墨烯的三维类似物。在各种DSM中，ZrSiS由于其三维Dirac节线受到非对称性的保护，近年来引起了人们更多的兴趣。它实际上属于一个具有独特量子现象的同构化合物大家族。在这里，我们提出了一个全面的研究的第一性原理计算，角分辨光电子能谱（ARPES）测量，和扫描隧道显微镜（STM）实验上的ZrGeTe，一个成员的ZrSiS家族具有较强的自旋轨道耦合（SOC）。我们的能带结构计算表明，在具有Rashba分裂螺旋自旋织构的$\bar{X}$上存在浮动无隙表面态，这一点被我们的ARPES测量所证实。我们还进行准粒子散射干涉（QPI）成像，并找到几个q矢量，与其他家族化合物中没有观察到的两个Umklapp散射矢量。所有的q矢量都可以用联合态密度（JDOS）模拟来识别。我们的结果显示了ZrGeTe有趣的电子结构，并可能有利于利用其奇异的量子态在未来的潜在应用。
2019-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Tunability of the topological nodal-line semimetal phase in ZrSiX-type materials
在ZrSiS中发现了拓扑双金属线（TNL）半金属相，这一发现极大地促进了对该家族其他成员的研究。在这里，我们使用角分辨光电子能谱（ARPES）和第一性原理计算对ZrSiX（其中X = S、Se、Te）的电子结构进行了比较研究。我们的ARPES研究表明，ZrSiX材料的整体电子结构包括钻石形的费米口袋，近椭圆形的费米口袋，和一个小的电子口袋包围区中心（$Γ$）点，M点，和布里渊区的X点，分别。我们还观察到一个小的费米表面口袋沿M- $Γ$ -M方向在ZrSiTe，这是不存在的ZrSiS和ZrSiSe。此外，我们的理论研究表明，通过在这些材料系统中从S到Te的硫属化物的调谐，从半导体线到无节点的带隙相的转变。我们的研究结果提供了直接的证据，在ZrSiX材料系统中的TNL相的可调谐性，通过调整的自旋轨道耦合（SOC）的强度，通过X阴离子。
2016-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Termination Dependent Quasiparticle Scattering Interference and Magneto-transport Study on ZrSiS
狄拉克节线半金属代表了量子物质的一种新状态，在这种状态下，电子带接触形成一个具有线性色散的闭环。本文采用密度泛函理论计算、扫描隧道显微镜（STM）和磁输运测量相结合的方法对ZrSiS进行了研究。我们的STM测量揭示了钻石形的狄拉克体带和表面带的两种类型的解理表面以及自旋极化表面带${\barΓ}$在E~0.6eV的S-表面，与我们的带计算一致。此外，我们发现表面终止并不影响表面光谱的重量从狄拉克体带，但极大地影响表面带由于表面轨道组成的变化。从我们的磁输运测量，主Shubnikov de-Haas频率被确定为源于在Γ和X之间的空穴型准二维费米面。提取的非轨道磁电阻（MR）贡献D（$θ$，H）产生了接近H线性的依赖关系，这归因于ZrSiS中的本征MR。我们的研究结果表明，在ZrSiS和相关化合物的独特的Dirac线节点相和Zr-d轨道的电子结构的主导作用。
2018-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Chemical pressure effect on the optical conductivity of the nodal-line semimetals ZrSi$Y$ ($Y$=S, Se, Te) and ZrGe$Y$ ($Y$=S, Te)
ZrSiS是一种半金属材料，其电子能带结构中含有一条菱形的Dirac节点线。通过反射率测量和密度泛函理论计算，对ZrSiS及其相关化合物ZrSiSe、ZrSiTe、ZrGeS和ZrGeTe的光学电导率进行了比较研究.除ZrSiTe外，所有化合物的电导率都呈现明显的U形，在10000 cm $^{-1}$附近有一个尖锐的峰.光学电导率的U形是由于沿着节线彼此交叉的线性色散带之间的过渡。尖锐的高能量峰与几乎平行的能带之间的跃迁有关，并且其能量位置取决于与$c$ / $a$比率相关的层间键合，该比率可以通过化学或外部压力来调节。对于ZrSiTe，另一对交叉带出现在费米能级附近，波纹线的电子结构，并导致观察到的光学电导率的差异。研究结果表明，$X$ =Si，Ge，$Y$ =S，Se，Te的Zr $XY$化合物中的狄拉克物理与层间成键密切相关。
2019-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
In-plane and out-of-plane optical response of the nodal-line semimetals ZrGeS and ZrGeSe
在较宽的频率范围内对单晶ZrGeSe和ZrGeS化合物进行了偏振相关的反射率测量，这些化合物与原型半金属ZrSiS密切相关。这些测量揭示了ZrGeSe和ZrGeS两者的强各向异性特征，与平面内方向{\bf E} $\| ab$相比，平面外方向{\bf E} $\| c$的等离子体频率降低。对于{ \bf E} $\| ab$，光学电导率谱由两个Drude项组成，随后是肩状或平台状行为以及在较高能量下的明显U形，而对于{ \bf E} $\| c$，一个Drude项之后是峰状行为，并且轮廓的U形不太发达。在外压作用下，ZrGeSe的面外电导谱中出现两个显著的激发态，其频率位置和振子强度在$\sim$ 3~GPa处出现弱异常.总的来说，在高于$\sim$ 3 GPa的压力下，{ \bf E} $\| c$电导率谱的轮廓中的压力诱导的变化大大增强。我们比较我们的结果，最近报道的ZrSiS在定量的方式。
2022-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-selective quasiparticle scattering and electric field tunability of the ZrSiS surface electronic structure
本文利用准粒子干涉和STM针尖局域电场，首次在ZrSiS中观测到台阶边缘诱导的不同对称性本征值态间准粒子散射，并实现对其表面电子结构及浮带表面态的大幅电场调控。
2024-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle interference observation of the topologically non-trivial drumhead surface state in ZrSiTe
在狄拉克半金属中，由于拓扑非平凡的能带交叉，将节线环连接在一起的鼓面态出现了。利用低温扫描隧道显微镜和傅立叶变换扫描隧道光谱研究了ZrSiTe的准粒子干涉（QPI）特性。我们的结果显示了鼓面状态上的两个散射信号，通过预测的占用和未占用能量范围解析了能量-动量关系。这种鼓面状态的观察是在对比以前的研究ZrSiS和ZrSiSe，其中QPI占主导地位的拓扑平凡的散装带和表面状态。此外，我们观察到一个近$\mathbf{k} \rightarrow -\mathbf{k}$散射过程中的$Γ$点，使在这种材料中的自旋分裂鼓面带之间的散射。
2022-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Increasing the number of topological nodal lines in semimetals via uniaxial pressure
压力的应用已经被证明可以在拓扑金属线半金属中诱导有趣的相变。在这项工作中，我们分析了单轴压力如何影响BaSn 2，狄拉克线半金属在没有自旋轨道耦合的拓扑特征。使用基于密度泛函理论和模型紧束缚哈密顿量的计算，我们发现压力高于4 GPa的第二节线的出现。我们检查这两个阶段的拓扑特征表明，一个非平凡的字符是存在于他们两个。因此，提供了拓扑到拓扑相变的证据，其中拓扑节线的数量增加。Ba的dxz和dyz轨道和Sn的pz轨道之间的轨道重叠增加和晶体对称性的保存被发现是负责这个过渡的到来。此外，我们铺平了道路，实验测试这种过渡，通过获得的拓扑关系的零能量模式时，在每个阶段中出现的磁场施加。
2021-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Semi-Dirac Fermions in a Topological Metal
本研究利用磁光光谱结合第一性原理计算，在节线金属 ZrSiS 中观测到 Landau 能级的 $B^{2/3}$ 标度，从而证实长期未被发现的半狄拉克费米子。
2024-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Flat optical conductivity in ZrSiS due to two-dimensional Dirac bands
ZrSiS在250 ~ 2500 cm $^{-1}$（30 ~ 300 meV）的宽范围内表现出与频率无关的带间电导率$σ(ω) = \rm{const}(ω) \equiv σ_{\rm{flat}}$。这使得ZrSiS类似于（准）二维狄拉克电子系统，如石墨和石墨烯。我们将平坦的光学电导率归因于费米能级附近的准二维狄拉克带之间的跃迁。与石墨烯相反，$σ_{\rm{flat}}$不应该是通用的，而是与倒易空间中的节线$k_{0}$的长度有关。当$σ_{\rm{flat}}$和$k_{0}$通过一个简单的模型连接时，我们发现实验和理论之间有很好的一致性。由于自旋-轨道耦合，讨论的Dirac带在ZrSiS具有一个小的间隙$Δ$，我们确定了上限max（$Δ$）= 30 meV从我们的光学测量。在低温下，动量弛豫速率崩溃，并且动量弛豫的特征长度尺度在50 K以下为微米量级。
2017-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Discovery of two-dimensional Dirac nodal line fermions in monolayer Cu2Si
拓扑节线半金属是一种新型的材料量子态，具有拓扑非平凡的价带和导带，它们在费米能级附近相交。这种奇特的能带结构可以导致各种新颖的性质，如长程库仑相互作用和平坦的朗道能级。最近，在PtSn 4、ZrSi S、TlTaSe 2和PbTaSe 2等几种体材料中观察到了拓扑结线。然而，在二维材料中，对节线费米子的实验研究还很缺乏。在这里，我们报告的发现二维狄拉克节线费米子在单层Cu2Si的基础上结合理论计算和角度分辨光电子能谱测量。Cu2Si中的狄拉克节线形成两个以Γ点为中心的同心环，并受到镜面反射对称性的保护。我们的研究结果建立了Cu2Si作为一个新的平台，研究二维狄拉克材料的新的物理性质，并提供了新的机会，实现高速低功耗器件。
2017-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Tight-binding model with sublattice-asymmetric spin-orbit coupling for square-net nodal line Dirac semimetals
针对ZrSiS方格节点线Dirac半金属，本文构建4轨道紧束缚模型，并基于DFT与Löwdin分区提出由从头算约束的有效亚晶格不对称SOC。
2023-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Valley polarization of Landau levels driven by residual strain in the ZrSiS surface band
本研究利用扫描隧道显微镜揭示ZrSiS漂浮表面能带朗道能级的谷极化分裂，证明其源于残余应变而非自发对称破缺，并实现高精度应变测量。
2025-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twisted nodal wires and three-dimensional quantum spin Hall effect in distorted square-net compounds
近年来，由于Dirac半金属相具有可忽略的自旋轨道耦合（SOC）带隙，方网材料引起了人们的广泛关注，如ZrSiS/LaSbTe和CaMnSb $_2$。在本文中，我们证明了Jahn-Teller效应扩大了非平凡的SOC带隙的扭曲结构，如LaAsS和SrZnSb $_2$。其扭曲的$X$方形网层（$X=$ P，As，Sb，Bi）类似于量子自旋霍尔（QSH）绝缘体。由于这些QSH层在$\hat{x}$方向上简单地堆叠并且弱耦合，因此在这些畸变材料中可以预期三维QSH效应，例如绝缘化合物CeAs $_{1+x}$ Se $_{1-y}$和EuCdSb $_2$。我们的详细计算表明，它的主机两个扭曲的节线没有SOC [每个由两个不可收缩的时间反演对称性和反转保护的节线接触在一个四重简并点]，而与SOC它成为一个拓扑晶体绝缘体的对称指标$(000; 2)$和镜像陈数$(0, 0)$。当两组$\hat{s}_{x}$本征值之间存在间隙时，非平凡能带拓扑的特征是广义自旋陈数$C_{s+}=2$.这些材料的非平凡的拓扑结构可以很好地再现我们的紧束缚模型和计算的自旋霍尔电导率量子化$σ^{x}_{yz} = (\frac{\hbar}{e})\frac{G_xe^2}{πh}$与$G_x$的倒易晶格矢量。
2022-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Strain-tunable type-II to type-III & Gimbal nodal line transition in Imm2-phase of Cu$_2$SnS$_3$: An ab-initio study
本研究通过ab-initio计算揭示了单轴、双轴和三轴应变对Cu$_2$SnS$_3$的Imm2相节线态的调控作用，发现应变可诱导节线数量、平面及拓扑万向节的转变。
2025-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Rules for Phase Shifts of Quantum Oscillations in Topological Nodal-line Semimetals
节线半金属是拓扑半金属，其中带接触形成节线或环。在一个包围着节线的环周围，电子可以积累一个非平凡的$π$ Berry相位，所以舒布尼科夫-德哈斯（SdH）振荡中的相移可能给出了半金属的输运特征。然而，不同的实验报道了矛盾的相移，特别是在WHM半金属（W=Zr/Hf，H=Si/Ge，M=S/Se/Te）中。对于一般的半金属材料模型，我们给出了在垂直于半金属材料表面的磁场作用下电阻率SdH振荡的系统计算。从电阻率的分析结果，我们提取的一般规则，以确定任何情况下的相移，并将其应用到ZrSiS和Cu $_3$ PdN系统。根据磁场方向、载流子类型和费米表面的截面，相移显示出丰富的结果，与正常电子和外尔费米子的结果截然不同。我们的结果有助于探索拓扑线半金属的输运特征，并可以推广到其他拓扑相的物质。
2018-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robustness of the intrinsic anomalous Hall effect in Fe3GeTe2 to a uniaxial strain
通过第一性原理计算与对称性分析，本文发现Fe3GeTe2的拓扑节线和本征反常霍尔效应对面内单轴应变及对称性破坏具有强鲁棒性，并指出其与既往实验结果存在差异。
2023-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Magnetic Properties of Topological Semimetal Candidate NdSbTe
ZrSiS型材料代表了一个大的材料家族，具有拓扑非对称狄拉克费米子和非对称线费米子的不寻常共存。LnSbTe（Ln =镧系稀土元素）化合物作为ZrSiS族中的一个特殊的化合物，由于Ln的内禀磁性，为探索新的量子相提供了一个独特的机会。在这里，我们报告的NdSbTe，以前未开发的LnSbTe化合物的单晶生长和表征。NdSbTe具有类似于其他已知LnSbTe的场驱动变磁跃迁的反铁磁基态，但表现出明显增强的电子相关性，其特征在于大的索末菲系数为115 mJ/mol $K^2$，这是已知LnSbTe化合物中最高的。此外，我们的输运研究揭示了与磁性和近藤本地化的签名耦合。所有这些发现建立了NdSbTe作为一个新的平台，观察新的现象所产生的磁性，拓扑结构和电子之间的相互作用的相关性。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A systematic study of stacked square nets: from Dirac fermions to material realizations
非对称对称性保护了方网材料中的狄拉克线节点。这种现象在ZrSiS中观察到最显著。在这里，我们系统地研究了由不同的方法嵌入到一个更大的单位细胞的方网的保护节点费米子。令人惊讶的是，我们发现，一个非对称空间群是不是一个必要条件的填充强制半金属：对称空间群也可以主机节点费米子是由带折叠和电子计数，也就是说，一个特定的结构基序与电子填充相结合。我们应用这种对称性分析的结果来定义一个算法，我们利用它来找到在特定的对称空间群中具有节点费米子的方网材料。我们强调的结果之一，这种搜索，化合物的ThGeSe，这还没有讨论过的节点费米子的上下文中。最后，我们讨论了如何带折叠可以施加约束带连接超越连接的单一基本带表示。
2020-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of multiple nodal-lines in SmSbTe
作为各种拓扑费米子相的基础，ZrSiS型111材料家族一直处于实验和理论研究之下。在这一系列材料中，LnSbTe（Ln =镧系元素）亚族近年来受到关注，因为镧系元素的4f电子产生的强相关效应和磁性可以为研究拓扑结构，磁性和相关性之间的联系提供重要平台。在本文中，我们报告的SmSbTe的电子结构的系统研究-LnSbTe亚家族的成员-利用角度分辨光电子能谱结合第一性原理计算，运输，和磁性测量。我们的实验结果确定了多个狄拉克节点，形成沿G-X和Z-R方向的体布里渊区（BZ）的螺旋线，我们的理论计算预测。在表面BZ的X点处还观察到Sb原子的正方形网平面产生的表面Dirac样态。我们的研究突出了SmSbTe作为一个有前途的候选人，以了解LnSbTe材料的拓扑电子结构。
2021-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of gapless nodal-line states in NdSbTe
本研究利用角分辨光电子能谱、第一性原理计算和热力学测量，在 NdSbTe 中实验观测到多条无带隙节线态，揭示了该新型 LnSbTe 体系的拓扑电子结构。
2023-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced electron correlations in the new binary stannide PdSn4: a homologue of the Dirac nodal arc semimetal PtSn4
半金属线的出现，即系统中的传导和价带沿着布里渊区内的闭合轨迹（线或环）相互交叉，为拓扑凝聚态的探索开辟了一个新的舞台，其中，由于费米能级附近的态密度消失，电子相关效应也可能发挥重要作用。然而，尽管概念上如此丰富，但实际上实现环形费米子的材料很少，只有PbTaSe 2，ZrSiS和PtSn 4是唯一有希望的已知候选者。在这里，我们报告的合成和物理性质的一个新的化合物PdSn 4，是同构的PtSn 4，但具有准粒子与显着增强的有效质量。此外，PdSn 4显示出不寻常的极角磁阻，在一定的磁场方向，随磁场线性变化高达55特斯拉。我们的研究表明，与其同系物PtSn 4的低激发最近被声称拥有狄拉克节点弧，PdSn 4可能是一个很有前途的候选人在寻找新的拓扑状态增强相关效应。
2017-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nonsymmorphic nodal-line metals in the two-dimensional rare earth monochalcogenides MX (M = Sc, Y; X = S, Se, Te)
我们预测了一个新的二维稀土单硫族化合物MX（M = Sc，Y; X = S，Se，Te）.基于第一性原理计算，我们证实了它们的稳定性，并系统地研究了它们的力学性能。我们发现，这些材料是金属和有趣的是，他们拥有节点线的低能量能带结构周围的整个布里渊区，保护非对称晶体对称性的情况下的自旋轨道耦合（SOC）。SOC在节线处打开小的能隙，除了两个高对称点，在那里获得四重简并的2D自旋轨道狄拉克点。我们发现，这些拓扑带功能是强大的单轴和双轴应变下，但可以解除剪切应变。我们还研究了这些材料的光学电导率，并表明应变下的能带结构的转变可以从光吸收光谱推断。我们的工作揭示了一个新的家庭的二维拓扑金属材料与有趣的机械和电子性能，这将有助于研究非对称使节点功能在二维。
2020-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure of a Nodal Line Semimetal Candidate TbSbTe
本研究通过 ARPES 和第一性原理计算，详细分析了 TbSbTe 的电子能带结构，揭示了其 nodal line 特征及反铁磁有序，并阐明了能带对称性、自旋轨道耦合、磁性和拓扑性质间的相互作用。
2025-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure in a rare-earth based nodal-line semimetal candidate PrSbTe
本研究利用ARPES、热力学测量和第一性原理计算揭示了稀土基节线半金属候选材料PrSbTe的电子结构，发现其具有沿XR方向的节线及菱形节面，并阐明了自旋轨道耦合在RESbTe族材料中的关键作用。
2025-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Topological Semimetal Phase with Electronic Correlation Enhancement in SmSbTe
由于存在拓扑非对称狄拉克费米子和非对称线费米子，ZrSiS族化合物具有各种奇异的量子现象。在这个材料家族中，LnSbTe（Ln=镧系元素）化合物由于磁性Ln的内在磁性而特别令人感兴趣，这导致新的性质和量子态。在这项工作中，作者专注于以前未开发的化合物SmSbTe。这些研究揭示了这种材料中一些功能特性的罕见组合，包括反铁磁性与可能的磁挫折，电子相关增强和狄拉克线费米子。这些属性使SmSbTe作为一个独特的平台，探索奇异的量子现象和先进的功能所产生的磁性，拓扑结构和电子相关性之间的相互作用。
2021-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Emergent Anomalous and Topological Hall Responses in an Epitaxial Ferromagnetic Weyl Nodal-Line metal Fe5Si3
Thin Film Laboratory, Department of Physics, Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院物理系薄膜实验室）；Department of Physics, Indian Institute of Technology Hyderabad（印度海得拉巴理工学院物理系）
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
Chalcogen Doping Effect on the Insulator-to-Metal Transition in GdPS
University of Arkansas（阿肯色大学）；Morgan State University（摩根州立大学）；Wichita State University（威奇托州立大学）；National High Magnetic Field Lab（国家高磁场实验室）
研究硫族掺杂对GdPS绝缘体到金属转变的影响，发现掺杂增强了自旋轨道耦合并抑制了转变，揭示了自旋轨道耦合、磁各向异性与输运行为的相互作用。
2026-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Topological electronic structure in the antiferromagnet HoSbTe
磁性拓扑材料的时间反演对称性被破坏，承载着各种奇异的量子现象，包括量子反常霍尔效应、轴子绝缘体态和马约拉纳费米子。磁性拓扑材料的研究处于凝聚态物理的前沿。最近，已经报道了各种磁性拓扑材料，例如Mn $_3$ Sn、Co $_3$ Sn、$_2$ S、Fe $_3$ Sn $_2$和MnBi $_2$ Te $_4$。在这里，我们报告的拓扑电子结构的反铁磁体，HoSbTe，ZrSiS材料家族的成员，角分辨光电子能谱测量和第一性原理计算的观察。我们证明了HoSbTe是一个狄拉克节线半金属时，自旋轨道耦合（SOC）被忽略。然而，我们的理论计算表明，在HoSbTe的强SOC完全间隙的节点线，并驱动系统到一个弱的拓扑绝缘体状态，与每一层是一个二维的拓扑绝缘体。由于HoSbTe中的SOC很强，沿着特定方向的间隙高达数百meV，这是我们的ARPES测量直接观察到的。HoSbTe的磁序和拓扑性质使其成为实现奇异量子器件的一种很有前途的材料。
2020-10-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Topological states in superlattices of HgTe-class materials for engineering three-dimensional flat bands
为了寻找具有三维平带色散的材料，我们采用{ \em ab-initio}计算方法，研究了两种超晶格：HgTe/CdTe和HgTe/HgSe中拓扑相随静水压和单轴应变的变化规律.在短周期碲化汞/碲化镉超晶格中，我们的分析揭示了等能节线的存在，它可以主机应变诱导的三维平坦带在费米能级，而不需要掺杂，当制造，例如，作为核-壳纳米线。与此相反，碲汞硒短周期超晶格被发现具有丰富的相图与过多的拓扑相。值得注意的是，无应变超晶格实现了理想的外尔半金属，外尔点位于费米能级。通过调节体积可以得到具有多个能带反转的小带隙拓扑绝缘体：在压缩单轴应变下，材料依次转变为狄拉克半金属、半导体线半金属，最后转变为具有单个能带反转的拓扑绝缘体。
2022-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Gapless Dirac Surface States in ZrGeTe
拓扑狄拉克半金属的实验发现为在实际材料中寻找各种奇异量子相提供了一个平台。最近出现的ZrSiS型材料作为拓扑线半金属，其中观察到带隙的Dirac类表面态。在这里，我们提出了一个系统的角度分辨光电子能谱（ARPES）研究ZrGeTe，非对称保护狄拉克半金属。我们在布里渊区的同一个$\bar X$点上观察到两个类狄拉克无带隙表面态。我们的理论分析和第一性原理计算表明，这些是由晶体对称性保护。因此，ZrGeTe出现作为一个罕见的例子，自然微调系统的对称性和非对称对称性之间的相互作用导致丰富的现象学，从而打开了机会，以调查物理学的狄拉克半金属和拓扑绝缘相实现在一个单一的材料。
2017-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable large spin Hall and spin Nernst effects in Dirac semimetals ZrXY (X=Si, Ge; Y=S, Se, Te)
ZrSiS型化合物是一类Dirac半金属化合物，由于其拓扑电子性质和潜在的应用前景，近年来引起了人们极大的兴趣。特别地，带隙的狄拉克节点可以具有大的自旋贝里曲率，并且因此引起大的自旋霍尔效应（SHE）和自旋能斯特效应（SNE），这可以用于在不施加磁场或磁性材料的情况下产生用于自旋电子学和自旋热电子学的纯自旋电流。本文基于相对论能带结构的\textit{ab initio}方法，研究了ZrXY（X = Si，Ge; Y = S，Se，Te）中的SHE和SNE。我们的理论计算表明，这些化合物中的一些表现出大的本征自旋霍尔电导率（SHC）和自旋能斯特电导率（SNC）。计算的ZrSiTe的SHC高达-755（$\hbar$ /e）（S/cm）。由于这些狄拉克半金属的电导率远小于具有$\sim$ 2200的最大本征SHC（$\hbar$ /e）（S/cm）的铂的电导率，这表明它们将具有比铂更大的自旋霍尔角。值得注意的是，我们发现，在这些化合物中的SHE和SNE的幅度和符号都可以通过改变电场方向或自旋电流方向来显着调谐，并且还可以通过经由化学掺杂稍微改变费米能级来优化。对计算的带分辨和$k$分辨自旋Berry曲率的分析表明，大的SHE和SNE以及它们显著的可调谐性源于这些狄拉克半金属中费米能级附近存在许多轻微自旋轨道耦合隙的狄拉克节线.我们的研究结果表明，ZrSiS型化合物是有前途的候选人自旋…
2019-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of strain induced multiple topological phases in Cu$_2$SnS$_3$: An $ab$-$initio$ study
本研究通过第一性原理计算发现，单轴压应变可在正交晶系Cu$_2$SnS$_3$中诱导出第二类节环、第三类节环及外尔相等多种拓扑相及其相变，并揭示了应变驱动的拓扑平带机制。
2025-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Octdong and Spindle-Torus Fermi Surfaces in Kramers Nodal Line Metals
Max Planck Institut für Mikrostrukturphysik（马克斯·普朗克微结构物理研究所）；Max-Planck-Institut für Festkörperforschung（马克斯·普朗克固体研究所）；RIKEN Center for Emergent Matter Science（理化学研究所新兴物质科学中心）
研究发现3R-TaS₂和NbS₂具有可调的Octdong和Spindle-torus费米面，通过带填充变化可实现相变，预测量化的光学电导和反常霍尔效应。
2025-03-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
