交变磁体中的镜像陈能带与外尔节点环
介观与纳米尺度物理
2025-03-13 v2 材料科学
强关联电子
摘要
由于时间反演对称性与晶体对称性之间独特的相互作用，交变磁体（altermagnets）的电子能谱是非平凡拓扑的沃土。这反映在相反自旋能带之间非常规的塞曼分裂上，这种分裂出现在没有自旋轨道耦合（SOC）的情况下，并在高对称方向上显示出节点。在此，我们认为，即使对于微小的 SOC，交变磁态中磁矩的方向也会对电子能谱产生深远影响，从而使 novel 拓扑现象得以出现。通过研究受金红石材料部分启发的二维（2D）和三维（3D）交变磁体的微观模型，我们证明了此前未被探索的、具有相同自旋但相反子晶格的能带之间的狄拉克交叉的出现。磁矩的方向决定了当开启 SOC 时这些交叉的命运。我们重点关注面外磁矩的情况，这种情况禁止反常霍尔效应，从而确保在交变磁态中不会触发弱磁化。在 2D 模型中，SOC 使狄拉克交叉打开能隙，产生支持量子自旋霍尔效应的镜像陈能带，并且随着磁矩幅度的增加，会发生向平凡能带的拓扑相变。另一方面，在 3D 模型中，即使存在 SOC，交叉依然存在，形成受镜像对称性保护的外尔节点环。最后，我们讨论了在交变磁体候选材料中控制这些效应的可能方法。
引用
@article{arxiv.2402.10201,
title = {Mirror Chern Bands and Weyl Nodal Loops in Altermagnets},
author = {Daniil S. Antonenko and Rafael M. Fernandes and Jorn W. F. Venderbos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.10201},
year = {2025}
}
备注
7 pages, 4 figures; Suppl.: 23 pages, 5 figures