面心立方碱土金属中的拓扑狄拉克节点线与表面电荷

在节点线半金属中，能隙在${\bf k}$空间中的环路处闭合，这些环路不在高对称点上。节点线出现的典型机制涉及镜像对称性和$\pi$ Berry相位。此处，我们通过第一性原理计算表明，当忽略自旋轨道相互作用时，面心立方钙(Ca)、锶(Sr)和镱(Yb)在费米能级附近具有带$\pi$ Berry相位的拓扑节点线。特别地，Ca在高压下成为节点线半金属。由于节点线，Zak相位根据波矢${\bf k}$变为$\pi$或0，且$\pi$ Zak相位导致表面极化电荷。载流子最终屏蔽该电荷，留下大的表面偶极子。在具有节点线的材料中，当存在重吸附原子时，大的表面极化电荷和涌现的鼓面表面态均增强Rashba分裂，正如我们在Bi/Sr(111)和Bi/Ag(111)中所展示的那样。