230 个空间群中对称性强制的能带节点
材料科学
2021-07-14 v1
摘要
在布里渊区(BZ)中由晶体学对称性强制的能带接触(BTs)已被用于分类和预测拓扑半金属。尽管早期提出的拓扑半金属在 BZ 中包含孤立的节点点，但后来提出的节点线半金属可具有多种节点线/环结构：节点链、节点网或 Hopf 链等。本工作中，利用相容关系，我们首先列出所有 230 个空间群(SGs)中本身可为节点线的高对称线(HSLs)、可容纳节点环的高对称面(HSPLs)、以及作为节点面的高对称面(HSPLs)，并考虑或不考虑自旋轨道耦合与时间反演对称性。然后我们展示如何由 HSL 中的能带交叉诊断节点环，或由高对称点(HSP)的不可约表示(irrep)诊断节点线/面，而其余情形对应于节点点。在我们的结果中，那些节点点/线/环/面必定存在的本质情形被着重标出，因为它们有望实现（近）理想节点点/线/环/面半金属，以及具有固定拓扑节点点/线/环/面结构且可灵活调控的系统。基于我们的结果，允许具有一条直线节点线穿过一个节点环的 Hopf 链结构，或分别位于两个高对称面中的两个嵌套节点环的 SGs 被突出显示，预测材料分别为 SG 34 中的 BPbIO 和 SG 62 中的 SrAlAu。我们详尽的结果可作为基于结构对称性高效预测和设计具有奇异几何能带节点结构的材料或人工系统的有用指南。
引用
@article{arxiv.2102.09515,
title = {Symmetry-enforced Band Nodes in 230 Space Groups},
author = {Lin Wu and Feng Tang and Xiangang Wan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.09515},
year = {2021}
}