具有高阶费米弧的可调狄拉克半金属 | Science Bulletin

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速递

Tunable Dirac semimetals with higher-order Fermi arcs in kagome lattices Pd₃Pb₂X₂ (X=S, Se)

Simin Nie, Jia Chen, Changming Yue, Congcong Le, Danwen Yuan, Zhijun Wang, Wei Zhang, Hongming Weng

Science Bulletin, 2022, 67(19): 1958–1961

doi: 10.1016/j.scib.2022.09.003

01

简介

近十年来, 狄拉克半金属因其独特的物性而受到了广泛的关注和研究. 然而它的特征仍然不清楚. 体-边界对应关系在识别拓扑态方面取得了巨大成功, 但是人们在理论上发现该对应关系并不适用于狄拉克半金属. 本文通过第一性原理计算和低能有效模型分析提出kagome晶格材料Pd₃Pb₂X₂ (X = S, Se) 是独特的第一类狄拉克半金属. 它们的表面没有费米弧, 这不同于人们所熟知的狄拉克半金属Na₃Bi和Cd₃As₂. 该结果充分表明表面费米弧的存在不是狄拉克半金属的必要条件. 由于体-铰链对应, 非平庸的拓扑不变量保证在它们的特定铰链上存在高阶费米弧和分数电荷. 这些铰链上的独特性质是三维狄拉克点的直接和拓扑结果. 此外, Pd₃Pb₂X₂也可以通过外部应力驱动为第二类狄拉克半金属或弱拓扑绝缘体. 本工作为这些独特的狄拉克半金属以及其相关拓扑相变的研究提供了可行的平台.

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图文速览

Fig. 1  Bulk and surface electronic structure of Pd₃Pb₂S₂. 

Fig. 2 The HOFAs in Pd₃Pb₂S₂ and band structures of strained Pd₃Pb₂S₂.

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本文通讯作者

张薇  福建师范大学物理能源学院教授。研究兴趣：拓扑材料设计和2D材料的独特特性研究。

翁红明  研究员  中国科学院物理研究所.  主要研究方向拓扑量子态及其材料计算研究，磁光效应，非线性光学效应等第一性原理计算等.

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