关联拓扑半金属中的Lifshitz相变
强关联电子
2025-08-13 v1
摘要
当化学势位于能带交叉点附近时产生的拓扑准粒子，对于下一代量子器件的发展至关重要。它们被认为存在于半赫斯勒关联拓扑半金属中。然而，空穴载流子的出现会使化学势偏离二次能带接触点，其机制尚不清楚。在此，我们通过从头算多体微扰GW理论与动力学平均场理论相结合的方法，研究了YPtBi和GdPtBi的电子结构，并揭示了4d或4f电子的关联效应可导致空穴载流子的形成。在YPtBi中，弱关联的Y-4d电子构成了拓扑能带，高温下二次能带接触点位于费米能级。在低温下，增强的Y-4d关联效应重整化了拓扑能带，导致空穴口袋的形成。在GdPtBi中，强关联的Gd-4f电子形成了源自与拓扑奇点相关的自能效应的类哈伯德能带。这些局域能带包含了巡游的4f能带，它们与拓扑能带杂化，诱导出明显的空穴能带。这种协同效应减少了空穴掺杂，使得化学势在温度降低时更接近二次能带接触点。温度诱导的Lifshitz相变应是低温角分辨光电子能谱测量中在这两种拓扑半金属里观察到的大空穴能带的原因。我们的发现表明，在拓扑框架内整合关联费米子可以调制拓扑能带的能量景观。
引用
@article{arxiv.2508.08598,
title = {Lifshitz transition in correlated topological semimetals},
author = {Byungkyun Kang and Myoung-Hwan Kim and Chul Hong Park and Anderson Janotti and Eunja Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.08598},
year = {2025}
}