共线反铁磁体 Mn$_5$ Si$_3$ 中的八重简并 Dirac 节线

我们利用对称性分析和第一性原理计算研究了正交 Mn$_{5}$Si$_{3}$ 化合物在 $AF2$ 相中的电子、磁性和自旋输运性质。我们的基态能量计算与实验观测相符，表明在体晶格几何结构中，无论是否存在自旋轨道耦合（SOC），具有 [010] 方向 Néel 矢量的共线反铁磁（AFM）序都是最稳定的磁性构型。我们在费米能级附近发现了一条非传统的八重简并 Dirac 节线（DNL），其特征是 SOC 可忽略不计。该 DNL 受到纯自旋对称性、晶格对称性以及磁空间群对称性的独特组合的鲁棒保护。引入 SOC 后，这种简并度降低为两条四重 DNL，受到磁空间群内时间反演、部分平移和非磁对称性组合的保护。我们还预测了大的本征自旋霍尔电导率（SHC），这与费米能级附近这些八重简并 DNL 的 SOC 诱导分裂有关。这些引人注目的特性使共线反铁磁体 Mn$_{5}$Si$_{3}$ 成为自旋电子学应用（特别是自旋流的产生和探测）的极具潜力的候选材料，同时与现代硅技术保持兼容。