烧绿石铌酸铊 Tl$_2$Nb$_2$O$_{6+x}$ 中的拓扑相

新型拓扑电子材料的发现为揭示新物理带来了机遇，并在观测和控制各种引人入胜的现象中发挥着关键作用。迄今为止，许多材料已被理论预言并经实验证明可承载不同类型的拓扑态。遗憾的是，关于拓扑氧化物的存在，目前几乎没有令人信服的实验证据。其原因在于，氧的氧化通常会导致离子晶体，并使得能带反转难以发生。此外，在单一材料中实现不同的拓扑态相当困难，但这对于探索拓扑相变又极为需要。在本工作中，利用第一性原理计算和对称性分析，我们提出在烧绿石 Tl$_2$Nb$_2$O$_{6+x}$（$0\leq x \leq 1.0$）中实验可调的氧连续固溶体可导致各种拓扑态。通过改变氧含量和/或调节晶体对称性，可以在其中实现拓扑绝缘体、Dirac 半金属和三重简并节点半金属。当 $x = 1$ 时，它是一种在费米能级处具有二次能带接触点的半金属。根据面内应变的不同，它会转变为 Dirac 半金属或拓扑绝缘体。当 $x = 0.5$ 时，Tl$_2$Nb$_2$O$_{6.5}$ 中的空间反演对称性自发破缺，导致三重简并节点。当 $x = 0$ 时，Tl$_2$Nb$_2$O$_6$ 成为带窄带隙的平庸绝缘体。这些由氧固溶体驱动的拓扑相变是独特的，且在物理上是合理的，这归因于 $Tl^{1+}$ 和 $Tl^{3+}$ 价态的变化。这种拓扑氧化物在研究关联诱导的拓扑态及潜在应用方面将大有可为。