CaFeO$_3$中的外尔节线-节面半金属

操纵电子的自旋自由度为准凝聚态物理与材料科学中探索新奇量子态提供了优良平台。基于第一性原理计算与晶体对称性分析，我们在半金属材料 CaFeO$_3$ 中提出了一种完全自旋极化的复合半金属态，其由一维节线与二维节面组合而成。在节线-节面态中，类 Baguenaudier 的节线呈现六个相互连接的环，受三种独立对称操作保护：$\mathcal{PT}$、$\mathcal{M}_{y}$ 和 $\mathcal{\widetilde{M}}_{z}$。在费米能级附近，自旋极化的节面态由 $k_{i(i=x,y,z)}=\pi$ 平面内的联合操作 $\mathcal{T}\mathcal{S}_{2i}$ 所保证。此外，高质量 CaFeO$_3$ 具有超洁净的能带色散，其对强三轴压缩应变与关联效应均相当稳健。外尔节线-节面半金属的实现为高速、低功耗自旋电子学应用展现了巨大潜力。