拓扑绝缘体多层结构中的外尔半金属

我们提出了一种三维（3D）外尔半金属相的简单实现方案，利用由磁性掺杂的3D拓扑绝缘体（TI）相同薄膜组成的多层结构，薄膜之间由普通绝缘体间隔层隔开。我们证明了该系统的相图包含一种最简单可能类型的外尔半金属相，在其能带结构中，动量空间中仅分离出两个具有相反手性的Dirac节点。这种特定类型的外尔半金属具有有限的反常霍尔电导率、手性边缘态，并且作为普通绝缘体与具有量子化霍尔电导率（等于每TI层$e^2/h$）的3D量子反常霍尔绝缘体之间的中间相出现。我们发现外尔半金属在零温下具有非零的直流电导率，因此是一种非寻常的金属相，其特征是具有有限的反常霍尔电导率和拓扑保护的边缘态。