Pb10(PO4)6O4 中的平带与多维费米子

结合第一性原理计算与低能有效模型，我们对 Pb$_{10}$(PO$_{4}$)$_{6}$O$_{4}$ 的电子结构进行了全面研究，其在费米面附近呈现出显著的准一维平带，包含新颖的多维费米子。这些平带主要源于位于 $4e$ Wyckoff 位的氧分子链的 $p_x/p_y$ 轨道，因此可被四带紧束缚模型很好地描述。此外，Pb$_{10}$(PO$_{4}$)$_{6}$O$_{4}$ 固有的丰富晶体对称性为各类多维费米子的出现提供了理想平台，包括具有二次色散的 0D 四重简并 Dirac 费米子、沿对称 $k$ 路径的 1D 二次/线性节线（QNL/LNL）费米子、与 Dirac 费米子相连的 1D 沙漏节线（HNL）费米子，以及在 $k_z$=$\pi$ 平面上发现的 2D 对称性强制节面（NS）。而且，当考虑弱铁磁序时，Pb$_{10}$(PO$_{4}$)$_{6}$O$_{4}$ 转变为一种罕见的半半金属，其特征是单一自旋通道在费米面处存在 Dirac 费米子与 HNL 费米子并展现 100$\%$ 自旋极化。我们的发现揭示了 Pb$_{10}$(PO$_{4}$)$_{6}$O$_{4}$ 中平带、多样拓扑半金属态与铁磁性的共存，可为进一步探索超导与奇异电子态之间有趣的相互作用提供有价值的见解。