基于 Wannier 函数紧束缚模型的磁场诱导 Weyl 半金属
介观与纳米尺度物理
2018-08-22 v1 材料科学
摘要
Weyl 半金属（WSMs）在空间反演或时间反演对称性（TRS）破缺，或两者皆破缺时，具有导带与价带相交的 Weyl 节点。WSMs 中预期会出现诸多有趣的现象，如手征磁效应、反常霍尔电导率或能斯特效应，以及独特的量子振荡。考虑到拓扑 Dirac 半金属（DSM）具有由旋转对称性稳定的简并 Weyl 节点（即 Dirac 节点），可通过磁场或磁性掺杂从拓扑 DSM 驱导出 TRS 破缺的 WSM 相。本文构建了一个基于 Wannier 函数的紧束缚（WF-TB）模型，以研究 B 场在拓扑 DSM NaBi 中诱导的 Weyl 节点与节环的形成。磁场沿旋转轴施加。值得注意的是，我们基于 WF-TB 模型的研究表明，施加 B 场后，费米能级附近的每个 Dirac 节点沿旋转轴分裂为四个独立的 Weyl 节点；其中两个具有单一手征荷（单 Weyl 节点），两个具有双手征荷（双 Weyl 节点）。该结果与每个 Dirac 节点分裂为两个 Weyl 节点的普遍认知相悖。在有效模型中，双 Weyl 节点的存在确保了动量中存在非零的三次项。我们进一步研究了侧表面上费米弧随化学势的演化。费米弧的数量与相应的费米面陈数一致，证实了我们对双 Weyl 节点的发现。此外，我们的研究揭示了施加 B 场后费米能级以下的镜像面中存在节环。与典型的节环半金属不同，这些节环在自旋轨道耦合下依然存在。我们的 WF-TB 模型可用于计算由 Berry 曲率引发的有趣特征，如反常霍尔电导率和热导率，且我们的发现可应用于 CdAs 等其他拓扑 DSM。
引用
@article{arxiv.1805.09848,
title = {Magnetic Field Induced Weyl Semimetal from Wannier-Function-based Tight-Binding Model},
author = {John W. Villanova and Kyungwha Park},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.09848},
year = {2018}
}