由晶体对称性稳定的二次与三次节线

在电子能带结构中，当两个（或更多）能带接触并在布里渊区中形成一维简并流形时，可能出现节线。在节线周围，能带间能量差的色散通常在垂直于该线的任意平面内呈线性。本文中，我们对全部 230 个空间群进行穷举搜索，寻找可由固态系统中具有自旋轨道耦合和时间反演对称性的晶体对称性稳定的高阶色散节线。我们发现，除传统的线性节线外，仅可能存在具有二次或三次色散的节线，其允许的简并度不大于二。我们推导有效哈密顿量以表征二次与三次节线处的新型低能费米子激发，并显式构造最小晶格模型进一步证明其存在。它们的特征可表现于多种物理性质中，如（联合）态密度、磁响应、输运行为与拓扑表面态。利用第一性原理计算，我们还确定了实现这些奇异节线的可能材料候选。