铁电控制的 Weyl 准粒子手性开关
材料科学
2025-11-19 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
Weyl 准粒子作为具有非平凡手性的无能隙低能激发,近年来受到广泛关注。然而,实现对其手性(拓扑电荷)的有效且可逆的控制仍是一个主要挑战,由于其拓扑保护。本文提出了一种铁电机制来切换 Weyl 声子的手性,铁电极化的反转在本质上与 Weyl 点的手性反转同步。这使得通过电场驱动控制声子激发的拓扑特性成为可能。通过对极性空间群的全面对称性分析,我们识别出27个能够承载具有手性电荷 , , 和 的对称性保护 Weyl 声子的群,其手性可以通过极化开关来反转。进行第一性原理计算以筛选每种手性类型的可行材料候选,从而得到一组实现该机制的原型铁电化合物。以 KZnBr 为代表的例子,该物质承载最简配置的两对 Weyl 声子。随着极化的反转,所有 Weyl 点的手性均被反转,伴随着 Berry 曲率和表面弧等相关拓扑特征的反转。这些发现为动态、电气控制拓扑带交叉提供了可行途径,为手性声子应用开辟了新的方向。
引用
@article{arxiv.2507.04826,
title = {Ferroelectrically Controlled Chirality Switching of Weyl Quasiparticles},
author = {Zeling Li and Yu liu and Le Du and Fengyu Li and Zhifeng Liu and Lei Li and Lei Wang and Botao Fu and Xiao-Ping Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.04826},
year = {2025}
}