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
Observation of Higher Order Nodal Line Semimetal in Phononic Crystals
本文在三维声子晶体中实验实现了二阶节线半金属，观测到体节线、鼓面表面态和平坦铰链态，为声学传感与能量收集提供新途径。
2024-01-13 cond-mat.mes-hall
Quantum anomalies in nodal line semimetals
拓扑半金属是一类新的具有非平凡电子结构拓扑的凝聚态系统。它们不寻常的可观测性质通常可以用量子反常来理解。特别是具有点带接触节点的Weyl和Dirac半金属具有手征反常，手征反常导致费米弧表面态、反常霍尔效应、负纵向磁电阻和平面霍尔效应。本文探讨节线半金属中的类似现象。我们证明，这样的半金属实现了三维模拟的奇偶异常，这是一个已知的属性的二维狄拉克半金属所产生的，例如，在一个三维的拓扑绝缘体的表面上。我们涉及的节线半金属的特性之一，即鼓面表面状态，这种异常，并推导出场论，它编码相应的异常响应。
2018-04-04 cond-mat.mes-hall
Nodal lines and boundary modes in topological Dirac semimetals with magnetism
具有磁序的节线半金属在理论上已经被预测，并且仅在少数化合物中被实验观察到。通过在拓扑狄拉克半金属（TDSM）中引入磁性，我们从理论上研究了这种磁性线态的体相和边界电子结构。TDSM，例如$\mathrm{Cd_3 As_2}$和$\mathrm{Na_3 Bi}$，其特征在于由晶体的旋转对称性保护的一对自旋简并狄拉克点。通过在TDSM的晶格模型中引入与电子自旋耦合的局域磁矩，我们证明了TDSM既可以转变为Weyl半金属，也可以转变为非线性半金属，这取决于交换耦合中的轨道依赖性和由磁矩形成的磁化方向.在这种磁性半金属态中，我们发现了边界处具有鼓面状能带结构的零模，其特征在于拓扑数为$\mathbb{Z}$。通过在晶格模型中引入磁畴壁，数值模拟了这些零模。
2021-06-08 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
Quantum Transport on the Surfaces of Topological Nodal-line Semimetals
本文推导了节线半金属表面格林函数解析式，发现表面金属链的电荷电导和自旋极化随栅极电压变化呈现稳健平台或多个峰，可作为该材料的输运特征。
2023-09-07 cond-mat.mes-hall
Collective modes in imbalanced nodal line semimetal
在这项工作中，我们研究了在自旋布居不平衡的情况下，具有两条自旋极化相反的结线半金属中的集体模。考虑到电子-电子交换作用，我们求出了极化算符的分量，得到了体态和表面态的集体模色散关系。体中存在四种模式，其中一种是无隙模式，另外三种是有隙模式。无间隙表面模式对边界条件很敏感。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall
Conductivity in nodal line semimetals with short-ranged impurity potentials
研究了零温下具有短程杂质势的节线半金属的输运性质。通过计算Drude电导率以及粒子和空穴轨道的干涉修正，我们发现电子在平行和垂直于节环平面的方向上都是局域的。我们进一步计算了弱磁场中的电导率，发现垂直磁场完全破坏了弱局域化，给出了正的量子干涉修正，这与Weyl半金属中的结果相似。但对于平行磁场，由于电子轨道绕节线的$π$ Berry相位，磁导率与$B$成负比例。垂直和平行磁场之间的差异可以通过实验来验证。节线半金属，打破反演和时间反演对称性，并有自旋轨道耦合也被认为是定性产生相同的结果。
2019-08-23 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Carrier Relaxation Dynamics in a Nodal-Line Semimetal PtSn$_4$
本研究利用时间分辨角分辨光电子能谱揭示了狄拉克节线半金属PtSn4的体导带线性色散与节线演化，发现其载流子超快弛豫源于电子-声子耦合的多通道散射及各向异性节线结构的独特机制。
2024-05-20 cond-mat.mes-hall
Loop-nodal and Point-nodal Semimetals in Three-dimensional Honeycomb Lattices
蜂窝结构具有向三维的自然延伸。简单的例子是超蜂窝和带状蜂窝晶格，它们分别在$β$ IrO $_{3}$和$γ$ $_{2}$ IrO $_{3}$中实现。我们提出了一个广泛的类的三维（3D）蜂窝晶格是环结半金属。它们的边缘态具有类似于二维蜂窝晶格的有趣性质，尽管维度不同。在三维蜂窝晶格的锯齿形或胡须边缘出现部分平坦带，其边界由体谱中的费米环给出。解析解被明确地构造为它们。另一方面，当各向异性较大时，在锯齿边缘处会出现完美的平坦带。所有这些三维蜂窝晶格成为强拓扑绝缘体的自旋轨道相互作用的纳入。此外，点结半金属可以在反铁磁序和自旋轨道相互作用的存在下实现。
2015-11-10 cond-mat.mes-hall
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 Nodal Line Semimetals in Rashba Spin-Orbit Coupled Atomic Chains
研究了在等周期的调制电荷势和调制Rashba自旋轨道耦合（RSOC）作用下的原子链。我们表明，公度周期$λ=4 n$与整数$n$，通过滑动的两个阶段的电荷电位和RSOC功能的拓扑节线半金属保护的反酉粒子-空穴对称性的三维合成空间。节点线的位置和形状强烈地依赖于电荷电势和RSOC之间的相对幅度。
2019-12-09 cond-mat.mes-hall
Electrodynamics on Fermi Cyclides in Nodal Line Semimetals
本文研究了节线半金属的频率依赖电导率，着重研究了载流子密度和能量色散对节线的影响。我们发现，低频电导率具有丰富的光谱结构，可以理解使用的缩放规则，从他们的Dupin cylide费米面的几何形状。我们确定不同的频率制度，发现在每个缩放规则的光学电导率，并证明他们与数值计算的带间和带内贡献的光学电导率使用一个通用的NLSM的低能量模型。
2017-10-11 cond-mat.mes-hall
Weyl nodes with higher-order topology in an optically driven nodal-line semimetal
创建和操纵拓扑态是凝聚态物理的一个关键目标。周期驱动提供了一种强大的方法来操纵电子状态，甚至在固体中创建拓扑状态。在这里，我们调查的可调Floquet状态在一个周期性驱动的高阶节线半金属与空间反转和时间反转对称性。我们发现，通过圆偏振光照射，可以在高阶半金属中诱导出同时支持一维铰链费米弧和二维表面费米弧态的Floquet Weyl半金属态.此外，我们还证明了外尔节点的位置和表面费米弧的曲率可以通过调节光的传播方向和入射角来调节。
2022-01-22 cond-mat.mes-hall
Nodal-line semimetal superlattices
空间调制，如多层膜，实现拓扑材料，最近在理论和实验工作中进行了研究。本文研究了半金属多层膜和正常绝缘体多层膜的性质。我们考虑两种类型的多层膜，与堆叠方向是垂直或平行于平面的节线所在。特别是，我们表明，当堆叠方向是平行于平面，节线仍然存在，但他们改变自己的形状，因为布里渊区的折叠。我们还研究了具有磁化的多层膜。人们可以预期，量子反常霍尔（QAH）相位出现在某些情况下，这取决于磁化方向。当磁化强度沿$C_2$不变轴时，当$C_2$不变轴与节线相交时，多层膜为外尔半金属相，否则为QAH相。
2018-11-21 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Hall responses in tunable nodal Dirac semimetals
National Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究时间反演对称狄拉克半金属中由量子几何驱动的二阶和三阶非线性霍尔响应，发现单节点相中二阶响应增强，而节点环相中三阶响应显著增大。
2026-06-24 cond-mat.mes-hall
Crossing points of nodal lines in topological semimetals and Fermi surface of ZrSiS
本文研究了半金属中两条带接触线交叉点附近的电子能谱、费米面及其特性。特别是，极值截面积，和适当的回旋质量进行了计算。我们还发现了量子振荡的相位与电子轨道附近的交叉点。所有这些量的分析进行了没有和考虑自旋轨道相互作用。为了说明所获得的结果，我们将其应用到ZrSiS中的交叉的节线发生。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall
Dispersive Drumhead States in Nodal-Line Semimetal Junctions
本文研究节线半金属与绝缘体或不同半径节环半金属的平滑界面，用低能有效模型证明存在二维零能级和色散界面态，并给出光电导与红外吸收探测方案。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall
Three-dimensional graphdiyne as a topological nodal-line semimetal
研究了一种新的平面碳同素异形体--三维ABC叠层（菱面体）石墨二炔的电子能带结构。利用第一性原理计算，我们证明了该系统是一个导带和价带在动量空间中相交于一个封闭环的单线半金属。我们导出了最小紧束缚模型和$4\times 4$矩阵形式的低能有效哈密顿量。节点线被一个非平凡的缠绕数所保护，它保证了有限厚平板中拓扑表面状态的存在。掺杂系统的费米面呈现出一种特殊的自相交沙漏结构，这与以前提出的节点半金属中的环面或管道形状有很大不同。尽管其结构简单，三维石墨二炔提供了独特的电子性质，不同于任何其他碳同素异形体。
2018-04-10 cond-mat.mes-hall
Topological semimetal with coexisting nodal points and nodal lines
本文提出一种构造同时具有节点和节线的拓扑半金属方案，并通过周期性驱动发现混合阶拓扑半金属及其向一阶拓扑半金属的转变，丰富了拓扑半金属家族。
2025-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Barrier tunneling of the Loop-Nodal Semimetal in the Hyperhoneycomb lattice
本文从理论上研究了超蜂窝晶格三维模型中的势垒隧穿。超蜂窝晶格是一种具有零能Dirac环的半金属材料。在矩形势存在的情况下，利用有效模型的解析处理和紧束缚模型的数值模拟，计算了节环周围不同注入态的散射振幅。在低能区，具有显著传输的态仅集中在环平面周围的小范围内。当注入电子的动量与节环共面时，如果电势不高，则在大范围的注入方位角下可以发生几乎完美的传输。对于更高的势能，透射显示出与电势的共振振荡，但仍然具有不随电势宽度衰减的完美透射的峰值。这些鲁棒输运的环结半金属可以近似解释的动量依赖狄拉克哈密顿量。
2018-01-09 cond-mat.mes-hall
Nodal-line semimetals from Weyl superlattices
低维费米面的存在性和拓扑分类通常与晶格系统的晶体对称性有关。化学工程晶格，如异质结构和其他超晶格，提供了有希望的途径来实现所需的晶体对称性，保护低维费米表面，如节线。在这项工作中，我们调查了外尔半金属受到空间周期性的现场电位，产生几个阶段，包括一个线半金属相。与纯粹关注晶格对称性的建议相反，在这种设置中节线的出现不需要小的自旋轨道耦合，而是依赖于它的存在。我们表明，节线的稳定性是从反射对称性和分数晶格平移和电荷共轭对称性的组合来理解的。根据参数的选择，该模型表现出鼓面表面状态，指数本地化的表面，或弱本地化的表面状态，衰减到散装在所有的能量。
2017-12-07 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric response of nodal-line semimetals: probe of the Fermi surface topology
我们在半经典玻尔兹曼理论框架下研究了三维三线半金属的低温热电性质。考虑到电子与散射剂的短程相互作用，计算了各向异性弛豫时间，得到了相对于中线平面沿径向和轴向的电荷电导率和热电势。随着载流子浓度的增加，费米面的形状从环面到椭球面的拓扑转变是热电势的急剧变化。对弛豫时间的能量和方向依赖性的适当处理是观察热电性质中费米面拓扑转变的必要条件。
2020-01-28 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
Interfaces of nodal-line semimetals: drum states, transport and refraction
该研究分析拓扑节线半金属界面与薄板结构，揭示边界条件对表面态、鼓态杂化及输运特征的影响，并发现弹道输运中的完美透射共振角与径向非均匀电流分布。
2024-04-21 cond-mat.mes-hall
Time dependent electric transport in nodal-loop semimetals
在费米能附近，节环半金属有一个圆环形的、强各向异性的费米面，这影响了它们的输运性质。在这里，我们调查的非平衡动力学的节环半金属超越线性响应，并确定在一个均匀的电场切换后的电流的时间演化。对于垂直于节环平面的电场，电流随时间单调增长，但对于平面内对齐的场方向，电流表现出非单调行为。在初始非通用增长$\sim Et$之后，电流首先达到平稳状态$\sim E$。然后，对于垂直方向，它增加，而对于面内方向，它随时间减小到另一个平台，仍然是$\sim E$。这些特征源于带间过程。对于长时间或强电场，对于垂直或平行电场，电流分别以$\sim E^{3/2}t$或$\sim E^3t^2$形式增长。这种非线性响应表示带内效应，其中大量的激发准粒子响应于电场。我们的分析结果是基准的数值评估的电流从连续和紧束缚模型的节环半金属。
2021-07-21 cond-mat.mes-hall
Chiral topological insulating phases from three-dimensional nodal loop semimetals
我们确定了一个拓扑Z指数的三维手征绝缘体的P*T对称性，其中两个哈密顿项定义了一个节环。这样的系统可能属于AIII或DIII对称类。Z不变量是分配给节环的缠绕数，并且对应于节环与间隙项的零点之间的几何关系。开边界条件下的狄拉克锥边缘态与节点环的缠绕数相对应。我们验证了我们的方法与低能量的有效哈密顿量的三维材料的拓扑绝缘体的Bi $_2$ Te $_3$家庭。
2017-01-22 cond-mat.mes-hall
Topological insulating phases from two-dimensional nodal loop semimetals
从二维节环半金属的极小模型出发，研究了手征质量间隙项的影响。由此产生的狄拉克环反常霍尔绝缘体的陈数是环上的质量间隙项的相绕组数。我们提供了简单的晶格模型，分析了拓扑相位和推广以前的指数表征拓扑转变。狄拉克环反常霍尔和量子自旋霍尔绝缘体的磁场的矢量势的响应也研究了在弱场和强场制度，以及在带状几何的边缘状态。
2016-08-15 cond-mat.mes-hall
Magnetic susceptibility in three-dimensional nodal semimetals
我们研究了各种三维无带隙系统的磁化率，包括狄拉克和外尔半金属和线结半金属。将极化率分解为轨道项、自旋项和由自旋轨道相互作用引起的自旋轨道交叉项。我们发现，在点节点的情况下，轨道磁化率在带接触能量处发散，而在线节点的情况下，它表现出更强的δ函数奇异性。自旋-轨道交叉项在电子侧是顺磁性的，而在空穴侧是反磁性的，与其他两项都是费米能的偶函数相反。结状半金属中的自旋-轨道交叉项与拓扑表面模诱导的手征表面电流直接相关。
2015-10-08 cond-mat.mes-hall
Characterization of Lifshitz transitions in topological nodal line semimetals
本文介绍了一种三维节线半金属的双带模型，其费米面在半填充时可以形成各种不同拓扑的一维构型。我们研究了模型的对称性和“鼓面”表面状态，发现不同配置之间的转换，即Lifshitz转换，可以单独识别的一些高对称平面上的布里渊区的间隙闭合点的数量。并据此得到了该模型的全局相图。然后，我们调查的效果，一些额外的条款类似于一个二维的Rashba型自旋轨道耦合。引入的额外条款打开了一个缺口的节线半金属，可以在工程上不同的拓扑绝缘相有用。我们证明了在没有间隙项的情况下，所得到的绝缘系统中的表面狄拉克锥的行为与原始节线的不同配置有明确的对应关系。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall
Semimetals without correspondence between the topological charge of nodal line/surface and Fermi arc
本文通过$\mathcal{P}\mathcal{T}$不变系统示例，证明节点线/面拓扑荷与费米弧的对应关系并非普遍成立，并发现静态和Floquet半金属在无$Z_2$荷时仍可存在费米弧。
2025-04-23 cond-mat.mes-hall
Nodal Semimetals: A Survey on Optical Conductivity
在凝聚态物质的不同拓扑和相关相态中，节半金属占据了特殊的位置-这些材料中的电子能带拓扑与三维体相态有关，而不是表面态。电子能带交叉（节点）的各种不同实现导致了过多的不同电子性质，从手征异常到黑洞视界的固态实现。不同的节相具有相似的低能能带结构和准粒子动力学，这两者都可以通过多种方法在实验上获得。具有大穿透深度和高能量分辨率的光学测量非常适合作为这种散装探针;特别是在其他光谱方法通常缺乏所需分辨率的低能量下。在这篇文章中，我们回顾了最近的光导研究不同的节点半金属，讨论可能的限制，这种测量，并提供了实验结果之间的比较，简单的理论模型，和基于能带结构的计算。
2020-03-23 cond-mat.mes-hall
Quantized Hall conductance in 3D topological nodal-line semimetals without chiral symmetry
针对三维量子化霍尔电导长期未解的问题，本文在无手性对称的拓扑节线半金属中证明鼓面表面态可产生量子化霍尔效应，并给出Kubo数值验证及区分表面与体态贡献的实验方案。
2024-01-27 cond-mat.mes-hall
Spin and charge transport in topological nodal-line semimetals
研究了拓扑Weyl线半金属的输运性质。从一个最小的晶格模型与一个单一的节环，并通过专注于正常金属NLS正常金属结，我们调查的依赖关系的新的传输行为的节环的方向。当环平行于结界面时，发现传输的电流几乎完全自旋极化。相应地，存在一个自旋取向，入射电子将沿该取向被全反射。一对自旋方向相反的入射电子在表面态的参与下也发生了不寻常的半透射共振。所有这些现象已被证明是源于存在一个单一的前向传播模式的NLS的结，并认为生存在更通用的多频带外尔NLS。
2019-11-25 cond-mat.mes-hall
Quantum oscillations and nonsaturating magnetoresistivity in nodal-line semimetals
School of Optoelectronic Information and Physical Science, Jiangnan University（江南大学光电信息与物理科学学院）
研究节点线半金属的磁输运特性，揭示量子振荡和非饱和磁电阻的起源，发现两种振荡频率与特征环费米面有关，为该类材料提供实验标志。
2026-05-07 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
Topological nodal semimetals
我们提出了一个研究“节点半金属”阶段，其中非简并的导电带和价带接触点（“外尔半金属”）或线（“线节点半金属”）在三维动量空间。我们讨论了一个一般的方法，这样的国家之间的正常绝缘体（NI）和拓扑绝缘体（TI）的临界点的扰动，打破时间反转（TR）或反转对称。我们给出了一个明确的模型实现的两种类型的国家在一个NI-TI超晶格结构的TR对称性破缺。外尔半金属和线-节点半金属都具有拓扑保护的表面态，尽管在线-节点的情况下，必须施加一些额外的对称性来保持这种拓扑保护。在外尔半金属的情况下，边缘态具有“费米弧”的形式：这些是手征无隙边缘态，存在于动量空间中的有限区域中，由体外尔节点的动量空间分离决定。边缘态的手征特征导致有限的霍尔电导率。相比之下，线节点半金属的边缘状态是“平带”：这些状态在二维边缘布里渊区的子集中近似无色散，由线节点在边缘平面上的投影给出。我们讨论了不寻常的节点半金属的输运性质，并特别指出量子临界样缩放的DC和光学电导率的Weyl半金属，和石墨烯的导电性的相似之处，在线节点的情况下。
2011-12-21 cond-mat.mes-hall
Observation of Topological Nodal Fermion Semimetal Phase in ZrSiS
揭示物质的新拓扑相是当前凝聚态物理的目标之一。最近狄拉克和外尔半金属的实验发现促使人们寻找物质的其他奇异相。在这里，我们提出了一个系统的角分辨光电子能谱（ARPES）研究的ZrSiS，一个总理拓扑节点半金属候选人。我们的更宽的布里渊区（BZ）映射显示了多个费米表面口袋，如菱形费米表面，椭圆形费米表面，和一个小的电子口袋包围在区中心（G）点，M点和X点的BZ，分别。我们在实验上建立了ZrSiS中的无自旋节结费米子半金属相，这得到了我们的第一性原理计算的支持。我们的研究结果表明，ZrSiS型材料家族是一个新的平台，探索量子物质的奇异态，而这些材料有望为工程二维拓扑绝缘体系统提供一条途径。
2016-04-04 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
Electronic properties of graphyne-$N$ monolayer and its multilayer: even-odd effect and topological nodal line semimetalic phases
本文研究了石墨炔- $N$（由$sp$和$sp_2$键组成的平面碳片）的单层和ABC叠层的电子结构和拓扑性质。利用密度泛函理论和有效连续介质模型，我们发现苯环间碳-碳三键数$N$对能带结构的依赖性存在显著的奇偶效应.具体地说，偶- $N$石墨炔单层在费米能级附近具有双简并导带和价带，并且在其ABC多层中，双简并带的带反转导致具有非平凡$\mathbb{Z}_2$电荷的半金属相。相反，奇$N$单层在单独的谷中具有单简并带，并且其ABC多层可以仅具有$\mathbb{Z}_2$ -平凡节线。具有较大$N$的ABC石墨烯由于较小的层间耦合而倾向于平凡绝缘体，而外部压力诱导从平凡相到节线半金属相的拓扑相变。
2020-09-23 cond-mat.mes-hall
Prediction of $\mathrm{TiRhAs}$ as a Dirac Nodal Line Semimetal via First-Principles Calculations
使用第一性原理计算，我们预测，$\mathrm{TiRhAs}$，以前合成的化合物，是一个狄拉克节线（DNL）半金属。在这种化合物中的DNL被发现是由反转和时间反演对称性的组合，并通过反射对称性，在没有自旋轨道耦合（SOC）的保护。我们的计算表明，与节线相关的带速度具有高度的方向各向异性，垂直于节线的面内速度$v_\perp$在$1.2-2.8\times10^5$ m/s之间。进一步发现，沿DNL的交叉点沿垂直于节线的方向表现出突出的和位置相关的倾斜。我们计算$\mathbb{Z}_2$指数的宇称特征值的时间反演不变动量的基础上，$\mathrm{TiRhAs}$是拓扑的。通过第一性原理计算得到的紧束缚模型证明了在表面布里渊区存在二维鼓面表面态。由于引入SOC后DNL的能隙很小，且费米面干净，没有多余的能带，$\mathrm{TiRhAs}$有望成为进一步研究拓扑半金属性质的候选材料.
2017-12-30 cond-mat.mes-hall
Tuning nodal line semimetals in trilayered systems
我们研究二维三层量子系统的多轨道导带的层自由度所发挥的作用，在设置节线半金属的字符。层索引可以标记电子驻留在晶胞中的电子状态，并且可以通过保护能带交叉来加强电子结构中的对称性约束。我们证明了原子自旋轨道耦合和去除局部轨道简并都可以导致不同类型的电子跃迁，其节线从包围布里渊区中心的环形结构转变为围绕多个高对称点缠绕的口袋。我们引入并采用了一个标准，以找到节点线过渡。在零维拓扑不变量的基础上，对于选定的电子和能量流形，计算在布里渊区的高对称点中具有给定层反转本征值的费米能级以下的能带的数量，可以确定节点环的结构和随后的拓扑转变。
2018-07-30 cond-mat.mes-hall
Semimetallic carbon allotrope with topological nodal line in mixed $sp^2$-$sp^3$ bonding networks
石墨烯被称为二维狄拉克半金属，其中电子状态由相对论性量子力学的狄拉克方程描述。石墨烯的三维类似物的特征在于动量空间中的狄拉克点或线，它们受到对称性的保护。在这里，我们报告了一种新的三维碳同素异形体属于一类拓扑节线半金属，发现使用进化结构搜索方法。单斜$C$ 2 $/m$空间群中的新碳相，称为$m$ - $C_8$，由通过$sp^2$键合的碳网络互连的具有$sp^3$键合的五元环组成。焓计算结果表明，$m$ - $C_8$比最近报道的拓扑半金属碳同素异形体更有利，声子谱和分子动力学模拟证实了$m$ - $C_8$的动力学稳定性.模拟的X射线衍射谱表明，$m$ - $C_8$是在爆轰射击中观察到的未识别碳相之一。电子性质的分析表明，$m$ - $C_8$在没有自旋轨道耦合的情况下，显示出由反转对称性和时间反演对称性保护的节线，以及连接投影节点的表面能带.我们的研究结果可能有助于设计新的碳同素异形体与异国情调的电子性能。
2016-10-14 cond-mat.mes-hall
Non-Hermitian nodal-line semimetals with an anomalous bulk-boundary correspondence
近年来，非厄米系统的拓扑量子态因其丰富的奇异态而引起了凝聚态物理的极大关注。在证明方面，以往研究的非厄米拓扑现象大多集中在一维和二维系统中。在这里，我们研究三维非厄米线半金属中存在的粒子的增益和损耗扰动。发现这种扰动会将原节环分裂成两个例外环。体电子结构的拓扑性质的特点是由两个不同的拓扑不变量，即，涡度和缠绕数定义的一个一维回路中的动量空间，这两个都示出采取半整数（整数）值时，奇数（偶数）的ER线程通过循环。在非厄米线半金属中，传统的体-面对应关系被打破，表面零能平带不再受体ER投影的约束。或者，宏观分数的体本征态可以被定位在表面附近，从而导致所谓的非厄米趋肤效应。
2019-02-14 cond-mat.mes-hall
Disorder-driven exceptional lines and Fermi ribbons in tilted nodal-line semimetals
我们考虑了无序对三维半金属谱的影响。我们表明，无序和倾斜的光谱的组合自然会导致一个非厄米自能的贡献，可以分裂成一对特殊的线的节线。这些特殊的线形成了一个开放的和可定向的体费米带在倒易空间的能隙消失的边界。我们发现这种无序诱导的体费米带的取向和形状由倾斜方向和无序特性控制，这也可以用来实现具有非平凡缠绕数的扭曲体费米带。我们的结果为探索物质的非厄米拓扑相提供了一个范例。
2019-01-22 cond-mat.mes-hall
Scattering on a rectangular potential barrier in nodal-line Weyl semimetals
本文研究了单粒子在矩形势垒上的弹道散射。由于所研究的系统具有晶体学各向异性，散射特性取决于晶轴和势垒的相互取向。为了解释各向异性，我们研究了两种不同的势垒取向。它表明，对于一定的入射角，入射粒子通过势垒的概率为1。这是克莱因隧穿的表现，这是石墨烯和具有Weyl点的半金属背景下的一种常见现象。然而，当入射角不同于90 ° $^\circ$时，会观察到外尔环系统中的克莱因隧道效应，这与石墨烯和外尔点半金属的情况不同。无反射传输也发生在所谓的“魔角”。“魔角”的值由散射粒子的势垒宽度和德布罗意长度之间的几何共振决定。此外，我们还证明了在一定条件下透射粒子和反射粒子的波函数可以是两个动量不等的平面波的叠加。这样的功能是一个后果的非平凡结构的等能表面的的线半金属。
2018-02-23 cond-mat.mes-hall
Dynamical conductivity in multiply-degenerate point-nodal semimetal CoSi
研究了多重简并点节半金属CoSi的动态电导率。在半金属中，能带结构在布里渊区中的$Γ$和R点处保持点节点，并且多于三个能带在节点处接触。在节点附近，电子态被预测为多重手征费米子，一类新的费米子。结果表明，动态电导率具有与能带结构和手征费米子态相对应的特征光谱。利用第一性原理能带计算和线性响应理论计算了CoSi的动态电导率随光子能量的变化。我们发现，在低光子能量区的下降结构不仅归因于能带结构，但也手征的电子态。手征性导致三重手征费米子的上带和下带之间的跃迁被禁止，因此中带和下带之间的跃迁与动态电导率有关。这种跃迁性质不同于Dirac和Weyl半金属，其他点结半金属，其中上下带之间的激发与动态电导率有关。利用描述三重手征费米子的有效哈密顿量，讨论了禁戒与倾斜结构之间的关系。
2019-07-29 cond-mat.mes-hall
Realistic Floquet semimetal with exotic topological linkages between arbitrarily many nodal loops
结环半金属中的价带和导带在动量空间中沿着闭合环接触。如果这样的循环可以增殖和连接错综复杂，NLSM成为具有非常规拓扑特征和潜在的特殊传输特性的奇异拓扑相。在传统的量子材料或冷原子系统中，这种奇异相必然需要非局域跳跃，因此本质上是不现实的。在这项工作中，我们将展示如何通过实验可行的周期性驱动方案克服这一障碍。特别是，通过调整两步周期性驱动的周期或一些实验可访问的参数，我们展示了如何生成任意多个节点循环，这些节点循环与各种复杂程度相关联。此外，我们建议使用Berry相绕组和亚历山大多项式拓扑不变量来表征节点回路之间的迷人联系。因此，这项工作提出了一类异国情调的Floquet拓扑相位，迄今尚未提出在任何现实的设置。
2018-07-20 cond-mat.mes-hall
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
Nodal-link semimetals
在拓扑半金属中，价带和导带在零维节点或一维节点环处相遇，它们受到能带拓扑和对称性的保护。在这个快速通信中，我们介绍了“半金属连接”，它在布里渊区的主机连接节点环。本文提出了一种基于Hopf映射的构造连杆半金属模型的通用方法。研究了朗道能级结环连接的结果和Floquet性质。
2017-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Collective modes in nodal line semimetals
近年来，节线半金属在凝聚态物理中引起了广泛的兴趣。我们发现，它们独特的能带结构可以通过测量集体模式来检测。特别地，我们发现等离子体频率$ω_p$对电子密度$n$的依赖性在长波长极限下遵循$ω_p \sim n^{1/4}$定律。我们的研究结果将是有用的，在正在进行的搜索新的候选人的节线半金属。
2016-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spinless hourglass nodal-line semimetals
节线半金属是拓扑半金属的一种，在带隙闭合的节线上具有简并性。在许多情况下，节线是偶然出现的，在这种情况下，仅仅从晶体的对称性和电子填充是不可能确定节线是否出现的。在本文中，对于无自旋系统，我们表明，在特定的空间群在$4N+2$填充（$8N+4$填充，包括自旋自由度），存在的节线是必需的，无论系统的细节。在这里，无自旋系统是指自旋轨道耦合可以忽略不计，并且由于SU（2）自旋简并，自旋自由度可以省略的晶体。在这种情况下，这些节线周围的能带结构的形状就像一个沙漏，我们称之为无自旋沙漏型半金属。我们构造了一个模型哈密顿量作为一个例子，我们表明，它总是在无自旋的沙漏形线半金属相，即使当模型参数的变化，而不改变系统的对称性。我们还建立了所有中心对称空间群的列表，在这些空间群下，无自旋系统总是有沙漏形的节线，并说明了节线的位置。我们认为Al $_3$ FeSi $_2$是由这种机制产生的一种半金属。
2017-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kerr effect in tilted nodal loop semimetals
研究了倾斜节环半金属的旋光性。我们计算了完整的电导率矩阵的能带结构包含一个节环与可能的倾斜在$x-y$平面，这使我们能够研究克尔旋转和椭圆率为薄膜和散装材料。我们发现在克尔信号的签名，提供有关的倾斜速度和方向，节环的半径和系统的内部化学势的直接信息。这些研究结果应作为指导，以了解光学测量的节环半金属，并作为一个额外的工具来表征它们。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
