拓扑量子材料中的 Weyl、Dirac 与高重简并手性费米子
材料科学
2021-04-28 v1
摘要
承载 Weyl 费米子的量子材料开创了凝聚态物理研究的新纪元。Weyl 费米子于 1929 年首次在粒子物理中被提出，但至今尚未作为基本粒子被观测到。2015 年，Weyl 费米子作为强自旋轨道耦合材料砷化钽 TaAs 中的集体电子激发被探测到。这一发现之后，引发了材料中 Weyl 现象的实验与理论探索热潮。Weyl 材料天然适合于探索与 Weyl 费米子相关的拓扑指数及其发散的 Berry 曲率场，以及产生受保护导电表面态的拓扑体-边界对应关系。在此，我们综述材料中更广泛的 Weyl 拓扑现象，从通过光电子能谱在 TaAs 族晶体块体中观测到涌现的 Weyl 费米子以及表面费米弧态开始。接着我们讨论在这些材料中观测到的一些奇异光学与磁响应，以及在开发某些相关手性材料方面的进展。我们讨论推广 Weyl 费米子的高重简并手性费米子的概念发展，并以硅化铑 RhSi 族晶体为主要范例综述高重简并手性费米子相的观测。最后，我们讨论磁性拓扑材料中 Weyl 线相的最新进展。通过本综述，我们旨在介绍凝聚态中 Weyl 物理基本概念，以及由谱学研究所揭示的代表性材料及其电子结构与拓扑。我们希望本工作可作为未来对手性费米子及具有潜在增强功能的 related 拓扑量子系统的理论与实验探索的指南。
引用
@article{arxiv.2103.01714,
title = {Weyl, Dirac and high-fold chiral fermions in topological quantum materials},
author = {M. Zahid Hasan and Guoqing Chang and Ilya Belopolski and Guang Bian and Su-Yang Xu and Jia-Xin Yin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.01714},
year = {2021}
}
备注
To appear in Nature Review Materials