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5d过渡金属氧化物—Weyl半金属奇异量子物性研究 被引量:3
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作者 万贤纲 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2014年第1期28-46,共19页
绝缘体系统的拓扑量子行为是当前物理学领域的焦点。那么没有能隙的金属体系是否也有拓扑非平庸行为呢?答案是肯定的,5d过渡金属元素既有着大的自旋轨道耦合,又有着不可忽略的电子关联作用,由其构成的材料体系因而具有奇异的量子物性。... 绝缘体系统的拓扑量子行为是当前物理学领域的焦点。那么没有能隙的金属体系是否也有拓扑非平庸行为呢?答案是肯定的,5d过渡金属元素既有着大的自旋轨道耦合,又有着不可忽略的电子关联作用,由其构成的材料体系因而具有奇异的量子物性。本文先简介人们最近关注的几类5d材料,着重讨论烧绿石结构铱(Ir)氧化物(A2Ir2O7,其中A=Y或稀土元素)。我们通过第一性原理计算结合有效模型成功地预言了这一大类磁阻挫材料的基态磁构型,并预言A2Ir2O7是Weyl半金属。我们发现和拓扑绝缘体一样,作为一种新型拓扑量子态,Weyl半金属态也具有其拓扑性质:Weyl点是受拓扑保护稳定的;Weyl半金属有着受拓扑保护的表面态,即非闭合的费米面(Fermi arc);它对外场的响应也由其拓扑性质决定(只与Weyl点的位置有关,和能带的细节无关)。我们进一步预言尖晶石结构锇(Os)氧化物(AOs2O4,其中A=Ca或Sr)是有着特别磁电响应的Axion绝缘体。最后我们讨论了电子关联、自旋轨道耦合、磁序结构对钙态矿结构锇氧化物的影响,进一步确定NaOsO3是由磁序导致金属–绝缘体相变的Slater绝缘体。 展开更多
关键词 Weyl半金属 Axion绝缘体 5d过渡金属氧化物 fermi arc Slater绝缘体 能带计算
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拓扑半金属表面态的输运特性
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作者 郑悦 陈伟 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期68-79,共12页
拓扑电子体系是近年来凝聚态物理学的研究前沿,它以非平庸的体态拓扑以及奇异的表面态为主要特征.输运测量是研究拓扑电子体系最常用和最有效的手段之一,输运研究与新奇物理效应的探索以及电子器件相关应用都有密切的联系.基于拓扑绝缘... 拓扑电子体系是近年来凝聚态物理学的研究前沿,它以非平庸的体态拓扑以及奇异的表面态为主要特征.输运测量是研究拓扑电子体系最常用和最有效的手段之一,输运研究与新奇物理效应的探索以及电子器件相关应用都有密切的联系.基于拓扑绝缘体的输运研究已经广泛地开展,其中的输运信号仅由拓扑表面态贡献;而拓扑半金属中体态和表面态共存,这在给输运研究带来复杂性的同时,也预示着更为丰富的物理现象有望被发现.大多数针对拓扑半金属输运性质的研究集中于其体态,而其表面态的贡献通常被认为小到可以忽略.需要指出,通过巧妙构筑输运器件结构,表面态可以贡献很强的输运信号并导致新奇而丰富的输运性质.本文介绍了若干典型拓扑半金属体系中表面态导致的新奇输运性质,包括拓扑节线半金属中鼓面表面态导致的共振自旋翻转反射及其输运信号,外尔半金属中费米弧表面态的奇异安德烈夫反射、法布里-珀罗干涉和门电压调控的栗弗席兹相变,以及这些效应对外场的奇特响应.本文介绍的研究成果为拓扑半金属表面态的探测与调控提供了新的思路. 展开更多
关键词 节线半金属 外尔半金属 表面态 费米弧 量子输运
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Coexistence of Dirac and Weyl points in non-centrosymmetric semimetal NbIrTe_(4)
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作者 刘清馨 付阳 +4 位作者 丁鹏飞 马欢 郭朋杰 雷和畅 王善才 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期146-151,共6页
Using angle-resolved photoemission spectroscopy and density functional theory calculations methods,we investigate the electronic structures and topological properties of ternary tellurides NbIrTe_(4),a candidate for t... Using angle-resolved photoemission spectroscopy and density functional theory calculations methods,we investigate the electronic structures and topological properties of ternary tellurides NbIrTe_(4),a candidate for type-II Weyl semimetal.We demonstrate the presence of several Fermi arcs connecting their corresponding Weyl points on both termination surfaces of the topological material.Our analysis reveals the existence of Dirac points,in addition to Weyl points,giving both theoretical and experimental evidences of the coexistence of Dirac and Weyl points in a single material.These findings not only confirm NbIrTe_(4) as a unique topological semimetal but also open avenues for exploring novel electronic devices based on its coexisting Dirac and Weyl fermions. 展开更多
关键词 fermi arc Weyl point Dirac point angle-resolved photoemission spectroscopy
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Tunable Weyl fermions and Fermi arcs in magnetized topological crystalline insulators 被引量:1
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作者 Junwei Liu Chen Fang Liang Fu 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第4期41-46,共6页
Based on k · p analysis and realistic tight-binding calculations, we find that time-reversal-breaking Weyl semimetals can be realized in magnetically-doped(Mn, Eu, Cr, etc.) Sn_(1-x)Pb_x(Te, Se) class of topologi... Based on k · p analysis and realistic tight-binding calculations, we find that time-reversal-breaking Weyl semimetals can be realized in magnetically-doped(Mn, Eu, Cr, etc.) Sn_(1-x)Pb_x(Te, Se) class of topological crystalline insulators. All the Weyl points are well separated in momentum space and possess nearly the same energy due to high crystalline symmetry.Moreover, both the Weyl points and Fermi arcs are highly tunable by varying Pb/Sn composition, pressure, magnetization,temperature, surface potential, etc., opening up the possibility of manipulating Weyl points and rewiring the Fermi arcs. 展开更多
关键词 TOPOLOGICAL crystalline insulator magnetic WEYL SEMIMETAL magnetically-doped Sn1-x Pbx(Te Se) fermi arc
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拓扑Weyl半金属简介 被引量:3
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作者 万贤纲 《物理》 CAS 北大核心 2015年第7期427-438,共12页
材料体系的拓扑量子行为是当前凝聚态物理研究的热点。作为一种新型拓扑量子态,Weyl半金属最近引起了人们的关注。文章以烧绿石结构铱氧化物A2Ir2O7(其中A=Y或稀土元素)为例,介绍了Weyl半金属的奇特性质:Weyl点受拓扑保护稳定;Weyl半金... 材料体系的拓扑量子行为是当前凝聚态物理研究的热点。作为一种新型拓扑量子态,Weyl半金属最近引起了人们的关注。文章以烧绿石结构铱氧化物A2Ir2O7(其中A=Y或稀土元素)为例,介绍了Weyl半金属的奇特性质:Weyl点受拓扑保护稳定;Weyl半金属有着受拓扑保护的表面态,即非闭合的费米弧;Weyl半金属的反常霍尔效应与Weyl点的位置有关,和能带的细节无关;Weyl半金属特有的输运性质。文章还介绍了人们预言的几种Weyl半金属以及相关的实验进展。 展开更多
关键词 Weyl半金属 费米弧 Adler-Bell-Jackiw反常 5d过渡金属氧化物
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Pseudogap,Fermi arc,and Peierls-insulating phase induced by 3D-2D crossover in monolayer VSe2 被引量:3
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作者 Yuki Umemoto Katsuaki Sugawara +2 位作者 Yuki Nakata Takashi Takahashi Takafumi Sato 《Nano Research》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第1期165-169,共5页
One of important challenges in condensed-matter physics is to realize new quantum states of matter by manipulating the dimensionality of materials,as represented by the discovery of high-temperature superconductivity ... One of important challenges in condensed-matter physics is to realize new quantum states of matter by manipulating the dimensionality of materials,as represented by the discovery of high-temperature superconductivity in atomic-layer pnictides and room-temperature quantum Hall effect in graphene.Tran sition-metal dichalcogenides(TMDs)provide a fertile platform for exploring novel quantum phenomena accompanied by the dimensionality change,since they exhibit a variety of electronic/magnetic states owing to quantum confinement.Here we report an anomalous metal-i nsulator transition in duced by three-dimensional(3D)-two-dimensional(2D)crossover in mono layer 1T-VSe2 grown on bilayer graphene.We observed a complete insulating state with a finite energy gap on the entire Fermi surface in monolayer 1T-VSe2 at low temperatures,in sharp contrast to metallic nature of bulk.More surprisingly,monolayer 1T-VSe2 exhibits a pseudogap with Fermi arc at temperatures above the charge-density-wave temperature,showing a close resemblanee to high-temperature cuprates.This similarity suggests a common underlying physics between two apparently different systems,pointing to the importance of charge/spin fluctuations to create the novel electronic states,such as pseudogap and Fermi arc,in these materials. 展开更多
关键词 TRANSITION-METAL dichalchogenides 1T-VSe2 charge density wave electronic states PSEUDOGAP fermi arc
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High-pressure phases of Weyl semimetals NbP, NbAs, TaP,and TaAs 被引量:2
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作者 ZhaoPeng Guo PengChao Lu +3 位作者 Tong Chen JueFei Wu Jian Sun DingYu Xing 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第3期47-55,共9页
In this study, we used the crystal structure search method and first-principles calculations to systematically explore the highpressure phase diagrams of the TaAs family (NbP, NbAs, TaP, and TaAs). Our calculation r... In this study, we used the crystal structure search method and first-principles calculations to systematically explore the highpressure phase diagrams of the TaAs family (NbP, NbAs, TaP, and TaAs). Our calculation results show that NbAs and TaAs have similar phase diagrams, the same structural phase transition sequence I41md→Pδm2→}P21/c→Pm3m, and slightly different transition pressures. The phase transition sequence of NbP and TaP differs somewhat from that of NbAs and TaAs, in which new structures emerge, such as the Cmcm structure in NbP and the Pmmn structure in TaP. Interestingly, we found that in the electronic structure of the high-pressure phase Pδm2-NbAs, there are coexisting Weyl points and triple degenerate points, similar to those found in high-pressure Pδm2-TaAs. 展开更多
关键词 high pressure phase transition crystal structure prediction topological materials Dirac/Weyl/node-line semimetals fermi arc
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外尔轨道及三维量子霍尔效应研究进展
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作者 张成 《中国基础科学》 2023年第3期29-35,共7页
由于体边对应关系,拓扑半金属表面态呈现一种特殊的开放式费米弧结构。在磁场下,处于相对表面的费米弧可通过体态手性朗道能级耦合,形成穿越三维空间的外尔轨道,可在高维度材料中实现超越传统二维体系的量子霍尔效应。重点介绍外尔轨道... 由于体边对应关系,拓扑半金属表面态呈现一种特殊的开放式费米弧结构。在磁场下,处于相对表面的费米弧可通过体态手性朗道能级耦合,形成穿越三维空间的外尔轨道,可在高维度材料中实现超越传统二维体系的量子霍尔效应。重点介绍外尔轨道和三维量子霍尔效应的物理机制、实验验证和潜在应用等方面的研究进展。根据理论预测的外尔轨道模型,在实验上通过变角度探测费米面维度、厚度调控回旋相位和双栅极构型验证表面态耦合等方式研究外尔轨道的输运特性。拓扑边界态与量子霍尔效应的结合在拓扑电子材料研究领域开辟了一个全新的前沿阵地,为量子霍尔效应在三维体系中的发展奠定了重要基础。 展开更多
关键词 拓扑半金属 费米弧 量子输运 三维量子霍尔效应 外尔轨道
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拓扑声子晶体 被引量:1
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作者 彭湃 刘正猷 《物理实验》 2021年第5期1-9,共9页
拓扑物态是当前凝聚态及材料物理领域的关注焦点.声子晶体是具有周期性结构的人工材料,其中的声子态或声波态也可具有拓扑性质.从声子晶体的背景知识出发,介绍了2类拓扑声子晶体的研究进展,即能谷声子晶体和外尔声子晶体,它们具有良好... 拓扑物态是当前凝聚态及材料物理领域的关注焦点.声子晶体是具有周期性结构的人工材料,其中的声子态或声波态也可具有拓扑性质.从声子晶体的背景知识出发,介绍了2类拓扑声子晶体的研究进展,即能谷声子晶体和外尔声子晶体,它们具有良好鲁棒性及超导传输特性的拓扑界/表面波,这种无障碍的传输特性具有广阔的应用前景. 展开更多
关键词 声子晶体 拓扑 鲁棒性 狄拉克锥 声谷态 外尔声子晶体 外尔半金属 费米弧
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拓扑半金属的角分辨光电子能谱研究
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作者 高顺业 钱天 +2 位作者 杨乐仙 柳仲楷 陈宇林 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2023年第6期93-114,共22页
拓扑半金属是一类新奇的量子材料,它存在受拓扑保护的无能隙体态能带交叉和特征表面态.根据能带交叉的维度和简并度,拓扑半金属可以简单分为:零维的四重简并狄拉克半金属、二重简并外尔半金属、三重/六重/八重简并点半金属,和高维度的节... 拓扑半金属是一类新奇的量子材料,它存在受拓扑保护的无能隙体态能带交叉和特征表面态.根据能带交叉的维度和简并度,拓扑半金属可以简单分为:零维的四重简并狄拉克半金属、二重简并外尔半金属、三重/六重/八重简并点半金属,和高维度的节线/节面半金属.近十年来,基于角分辨光电子能谱(ARPES)实验技术,人们可以直接测量拓扑半金属中的体态能带简并和特征表面态,清楚地揭示材料的拓扑本质.本文系统性回顾了使用ARPES研究各种类拓扑半金属的成果与进展,有助于理解其物理性质、拓扑起源以及探索更多新奇拓扑半金属. 展开更多
关键词 拓扑半金属 角分辨光电子能谱 电子结构 能带简并 费米弧
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Chiral symmetry protected topological nodal superconducting phase and Majorana Fermi arc
11
作者 卢美玲 王瑶 +3 位作者 张鹤之 陈昊林 崔天元 罗熙 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期442-448,共7页
With an external in-plane magnetic field, we show the emergence of a topological nodal superconducting phase of the two-dimensional topological surface states. This nodal superconducting phase is protected by the chir... With an external in-plane magnetic field, we show the emergence of a topological nodal superconducting phase of the two-dimensional topological surface states. This nodal superconducting phase is protected by the chiral symmetry with a non-zero magnetic field, and there are corresponding Majorana Fermi arcs(also known as flat band Andreev bound states) connecting the two Majorana nodes along the edges, similar to the case of Weyl semimetal. The topological nodal superconductor is an intermediate phase between two different chiral superconductors, and is stable against the effects of substrates. The two-dimensional effective theory of the nodal superconducting phase also captures the low energy behavior of a three-dimensional lattice model which describes the iron-based superconductor with a thin film geometry. The localizations of the Majorana nodes can be manipulated through external in-plane magnetic fields, which may introduce a non-trivial topological Berry phase between them. 展开更多
关键词 superconducting topological surface states chiral symmetry topological nodal superconductor Majorana fermi arc
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磁性外尔半金属的发现
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作者 刘德发 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期844-851,共8页
外尔半金属是一种新奇的拓扑量子物态,具有手性相反的外尔点和表面态费米弧结构.这种独特的电子结构赋予了外尔半金属奇特的物理性质,如手性反常和量子振荡等.外尔半金属按照对称性不同的破缺方式可以分为中心反演对称性破缺的非磁性外... 外尔半金属是一种新奇的拓扑量子物态,具有手性相反的外尔点和表面态费米弧结构.这种独特的电子结构赋予了外尔半金属奇特的物理性质,如手性反常和量子振荡等.外尔半金属按照对称性不同的破缺方式可以分为中心反演对称性破缺的非磁性外尔半金属和时间反演对称性破缺的磁性外尔半金属.其中磁性外尔半金属的电子结构对磁结构的具体形式非常敏感,因此可以通过外加磁场或电场来改变磁矩的方向,以达到操控其拓扑相变和物理性质的变化.这一特性在自旋电子学领域具有潜在的应用价值.具有笼目结构的铁磁体Co3Sn2S2是首个被实验证实的磁性外尔半金属.本文主要综述了磁性外尔半金属Co3Sn2S2的发现,包括输运性质、理论计算和电子结构的测量,并对磁性外尔半金属未来的研究进行了展望. 展开更多
关键词 磁性外尔半金属 费米弧 自旋轨道耦合 拓扑相变 电子结构 角分辨光电子能谱
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外尔超构材料里频率分离外尔点的数值设计
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作者 周萧溪 胡传灯 +2 位作者 陆伟新 赖耘 侯波 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第15期123-128,共6页
外尔半金属是指三维能带结构具有手性拓扑点简并特征的无能隙固体材料,并且简并点附近的色散关系遵从外尔方程的描述.它具有很多独特的电子输运性质,比如:费米弧表面态、负磁阻效应、手性朗道能级等.类比电子系统的外尔半金属材料,人们... 外尔半金属是指三维能带结构具有手性拓扑点简并特征的无能隙固体材料,并且简并点附近的色散关系遵从外尔方程的描述.它具有很多独特的电子输运性质,比如:费米弧表面态、负磁阻效应、手性朗道能级等.类比电子系统的外尔半金属材料,人们设计出理想外尔超构材料,在电磁波体系里实现了频率一致的外尔点简并.本文打破这种超构材料的镜面对称性,通过数值计算发现了原本频率一致的外尔点出现了依赖手性的频移,频移的正负由外尔点的手性决定,因此实现了手性不同的外尔点在频率上的分离,同时也检验了<001>晶面上外尔点之间的费米弧表面态. 展开更多
关键词 外尔点 手性 频移 费米弧
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