无自旋轨道耦合反铁磁半金属中的手性狄拉克类费米子
材料科学
2022-11-04 v3 计算物理
量子物理
摘要
狄拉克半金属是一种物质相，其元激发由相对论狄拉克方程描述。在零质量极限下，其宇称-时间对称性迫使动量空间中的狄拉克费米子（由两个具有相反手性的外尔费米子组成）为非手性的。受粒子物理中味对称性的启发，我们通过假设 SU(2) 同位旋对称性，在独立于交换两场的时空转动的条件下，理论提出了一个无质量狄拉克类方程，其关联两个具有相同手性的外尔场。引人注目的是，这种对称性隐藏于某些自旋-轨道耦合可忽略的固态自旋-1/2 系统中，其中自旋自由度与晶格解耦。因此，相应准粒子（称为味外尔费米子）的存在无法由常规的（磁性）空间群框架解释。四重简并的味外尔费米子呈现线性色散和陈数为 2，导致在整个布里渊区形成受拓扑保护的费米弧的稳健网络。在材料实现方面，我们表明经实验确认具有共线反铁磁序的过渡金属硫族化物 CoNb3S6，在自旋-轨道耦合可忽略的近似下是味外尔半金属的理想候选。我们的工作揭示了磁性电子系统中味对称性的对应物，为量子材料中涌现现象提供了更多可能。
引用
@article{arxiv.2107.09984,
title = {Chiral Dirac-like fermion in spin-orbit-free antiferromagnetic semimetals},
author = {Pengfei Liu and Ao Zhang and Jingzhi Han and Qihang Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.09984},
year = {2022}
}
备注
27 pages and 5 figures