磁场操控 Dirac 半导体中的 Weyl 模态
介观与纳米尺度物理
2025-12-10 v1 材料科学
摘要
具有破坏时间反演对称性或反演对称性的涌现 Weyl 模态可为载流子提供较大的 Berry 曲率和手性，提供了探索三维系统中电子拓扑性的真实平台。然而，由于晶体中固有对称性的限制，实现单一材料中不同类型 Weyl 模态之间的反转转变稀少出现，这在 Weyl 物理的基础研究及其在自旋电子学中的潜在应用方面尤为感兴趣。本文通过调节磁场的方向和强度，在理想 Dirac 半导体 Bi4(Br0.27I0.73)4 中报告实现了多种 Weyl 模态，包括带隙 Weyl 模态、Weyl 节点环和耦合 Weyl 模态，并通过磁性阻率测量和电子结构计算进行验证。具体而言，在破坏镜面对称性的磁场下，带有分段特征的异常霍尔效应源于带隙 Weyl 模态的较大 Berry 曲率。在保持镜面对称性的低磁场下观察到显著的负磁阻率，而在高磁场下则消失，这与 Weyl 节点环的手性异常及其消亡有关。我们的结果揭示了晶体对称性与时间反演破坏相互交织下不同 Weyl 模态的特性，为操控 chiral 自旋电子网络中的多模态 Weyl 奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2512.08236,
title = {Field manipulation of Weyl modes in an ideal Dirac semimetal},
author = {Jingyuan Zhong and Jianfeng Wang and Ming Yang and Jie Liu and Zhizhen Ren and Anping Huang and Zhixiang Shi and Zengwei Zhu and Yan Shi and Weichang Hao and Jincheng Zhuang and Yi Du},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.08236},
year = {2025}
}