从晶体对称性出发发现拓扑材料
材料科学
2022-03-08 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
自首批非磁性拓扑绝缘体(TI)、拓扑晶体绝缘体(TCI)和三维拓扑半金属(TSM)被确认以来，过去15年间拓扑材料的发现以迅猛的节奏演进。最近，通过对对称性允许的能带结构（包括拓扑量子化学(TQC)理论）的完整分析，研究者确定了非磁性拓扑相的晶体对称性增强的Wilson-loop和完整的基于对称性的指示子，从而发现了高阶TCI和TSM。近期TQC及相关方法在高通量材料发现中的应用表明：已知化学计量比固态非磁性材料中超过一半在费米能级处为拓扑的，超过85%的已知化学计量比材料拥有能量隔离的拓扑能带，且已知材料中能量隔离能带中略低于2/3携带TI或TCI的稳定拓扑。在本综述中，我们考察非磁性晶体固体中拓扑电子材料的发现，从首个二维和三维TI的预言，到近期促成大规模拓扑材料搜索的方法。我们还讨论固态拓扑相识别与调控的未来方向，包括电荷密度波化合物、磁性材料和二维少层器件。
引用
@article{arxiv.2106.00709,
title = {Topological Materials Discovery from Crystal Symmetry},
author = {Benjamin J. Wieder and Barry Bradlyn and Jennifer Cano and Zhijun Wang and Maia G. Vergniory and Luis Elcoro and Alexey A. Soluyanov and Claudia Felser and Titus Neupert and Nicolas Regnault and B. Andrei Bernevig},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.00709},
year = {2022}
}
备注
Final version, 27 pages, 7 figures