拓扑狄拉克半金属中光诱导外尔半金属相与自旋滤波效应

最近发现的具有两个狄拉克节点的狄拉克半金属(DSMs),如 Na$_{3}$Bi 和 Cd$_{2}$As$_{3}$,被认为除了手性电荷外还带有 $\mathbb{Z}_{2}$ 拓扑荷。在此,我们研究了受圆偏振光束作用的 $\mathbb{Z}_{2}$ 拓扑 DSMs 的 Floquet 相变。由于手性和 $\mathbb{Z}_{2}$ 电荷的相互作用,外尔节点不仅依赖于手性,也依赖于自旋,这约束了外尔节点成对产生和湮灭的行为。有趣的是,我们发现了一种新相:一个自旋带处于外尔半金属相而另一个自旋带处于绝缘体相,我们称之为外尔半金属(WHM)相。我们进一步研究了狄拉克-外尔半金属结中自旋依赖的输运,并发现了作为 WHM 相存在特征的自旋滤波效应。所提出的基于 WHM 体能带的自旋滤波效应在宽广参数区间内高度可调且对磁无序具有鲁棒性,有望克服先前基于拓扑边缘/表面态提出的自旋滤波器的缺点。我们的结果为探索拓扑 DSMs 在自旋电子学中的潜在应用提供了独特机会。