在中心对称体系中通过打破时间反演对称性诱导三分量费米子

近期研究表明，通过打破反演对称性，狄拉克费米子可以分裂为具有三分量的新型费米子。在本文中，我们证明狄拉克费米子也可以在保持反演对称性的同时，通过打破时间反演对称性（TRS）分裂为三分量费米子。首先，我们利用狄拉克半金属所有对称算符之间的对易关系进行对称性分析，并找出狄拉克费米子分裂为三分量费米子的对称性条件。基于这些对称性条件，我们推导了 TRS 破缺的 $k\cdot P$ 有效哈密顿量，并将其与反演对称性破缺的哈密顿量进行比较。我们发现它们在 $\Gamma$ 点的本征能量上有所不同。这可以视为克拉默斯简并破缺的结果，而这是 TRS 破缺的一个明确特征。此外，利用该体系的 $k\cdot P$ 有效哈密顿量，我们表明，当施加一个小磁场时，TRS 破缺诱导的三分量费米子可以分裂为外尔费米子。最后，我们展示了第一性原理计算结果与对称性分析及 $k\cdot P$ 预测的一致性。我们的工作阐明了 TRS 破缺诱导的三分量费米子与反演对称性破缺诱导的三分量费米子之间的异同，并拓展了三分量费米子行为的范围。