三维非中心对称拓扑狄拉克半金属

拓扑狄拉克半金属是一类在费米能级附近具有对称性保护的狄拉克点的半金属，其源于导带与价带的能带反转。本工作中，我们研究较少被探索的三维非中心对称拓扑狄拉克半金属类。我们确定了稳定四重简并能带交叉所需的不中心对称结晶点群，并推导了对称性所允许的所有不同类型能带反转的模型哈密顿量。利用这些强调所允许耦合的物理本质的模型哈密顿量，我们建立了非中心对称狄拉克半金属的通用电子相图，并表明其通常包含具有共存外尔点节点或外尔线节点的相。特别地，对于六重对称系统中一种特定类型的能带反转，我们表明外尔线节点总是存在。基于第一性原理计算，我们预测 BiPd$_2$O$_4$ 在 20 Gpa 压力下是一种非中心对称狄拉克半金属，并在四重旋转轴上具有 II 型拓扑狄拉克点。此外，我们提出六方极性合金 LiZnSb$_{x}$Bi$_{1-x}$ 实现了具有共存外尔点的狄拉克半金属。有趣的是，外尔点的出现与位置高度可调，并可由合金浓度 $x$ 控制。更一般地，我们的结果不仅将能带反转的非中心对称系统确立为一类广泛且多功能的拓扑半金属，还为研究狄拉克半金属中的量子非线性霍尔效应和非线性光学性质提供了框架。