对称性强制的 Weyl 声子

在自旋满电子系统中，时间反演对称性使得时间反演不变动量处的所有 Kramers 对在手性晶体中均为 Weyl 点（WPs）。本文中，我们发现由于非对称对称性，此类对称性强制的 WPs 也可在玻色系统（如声子与光子）中出现。我们证明，对于某些非对称手性空间群，若干高对称 k 点在声子系统中可仅容纳 WPs，称为对称性强制 Weyl 声子（SEWPs）。表 I 中枚举的 SEWPs 被钉扎在三维（3D）布里渊区（BZ）边界，并受非对称晶体对称性保护。通过第一性原理计算与对称性分析，我们提出以空间群 199 的 K$_2$Sn$_2$O$_3$ 为例，P 点处的二重简并是单极 Weyl 声子。两个不等价 P 点上同手性的两个 WPs 由时间反演对称性关联。特别地，在约 17.5 THz 处，H 点也发现一个自旋-1 Weyl 声子，因为携带非零净陈数的两个 P 点 Weyl 声子不能单独存在于 3D BZ 中。P 与 H 点间的显著分离使表面弧线长且清晰可见。我们的发现不仅提供了在玻色系统中搜寻 WPs 的有效途径，也为研究真实材料中单极 Weyl 与自旋-1 Weyl 声子提供了有前景的候选。