$\mathbb{Z}_{2}$拓扑狄拉克半金属中的正纵向自旋磁电导

近来，一类狄拉克半金属，如$\textrm{Na}_{3}\textrm{Bi}$和$\textrm{Cd}_{2}\textrm{As}_{3}$，被发现携带$\mathbb{Z}_{2}$单极电荷。我们提出一种针对$\mathbb{Z}_{2}$拓扑电荷实现$\mathbb{Z}_{2}$反常的实验机制，并建议通过磁输运测量来探测它。类比外尔半金属中的手性反常，沿磁场方向的自旋偏压对电子的加速可在狄拉克点之间产生$\mathbb{Z}_{2}$电荷不平衡，其弛豫会为系统贡献一个可测量的正纵向自旋磁电导（LSMC）。由$\mathbb{Z}_{2}$反常诱导的LSMC是手性反常所致纵向磁电导（LMC）的自旋版本，具备手性反常诱导LMC的全部特征。虽然拓扑狄拉克半金属中的手性反常对局域磁杂质非常敏感，但发现$\mathbb{Z}_{2}$反常不受局域磁无序影响。我们进一步证明，正LMC的二次或线性场依赖并非手性反常所独有。基于此，我们认为叠加在正LSMC上的周期于$1/B$的量子振荡可作为拓扑狄拉克半金属中$\mathbb{Z}_{2}$反常的指纹。