反铁磁 EuCd$_2$As$_2$ 中能带拓扑与表面态的应变调控

拓扑半金属反铁磁体提供了可由操纵 Néel 矢量取向或通过应变调节晶格参数来控制的丰富奇异拓扑态来源。我们通过 ${ab\ initio}$ 密度泛函理论计算，研究了剪切应变对具有面外与面内自旋构型的两类反铁磁 EuCd$_2$As$_2$ 相的体态与表面态的影响。当磁矩沿 $\textit{c}$ 轴时，$3\%$ 纵向或对角剪切应变可将狄拉克半金属相调谐至轴子绝缘体相，其以基于宇称的不变量 $\eta_{4I} = 2$ 为特征。对于面内磁序，轴子绝缘体相在所有剪切应变下均保持稳健。我们进一步发现，对两种磁序，(001) 表面的体态带隙增大并打开最高达 16 meV 的表面带隙。由于非零 $\eta_{4I}$ 指数及 (001) 表面上的带隙态，预期在这些带隙表面态之间的侧表面态上会出现铰链模。该结果可为长期寻求的轴子态的实现提供宝贵见解。