具有破缺时间反演和空间反演对称性的外尔半金属
介观与纳米尺度物理
2013-05-30 v2
摘要
外尔半金属 (Weyl semimetal) 是一种新的拓扑物态，其特征是在能带结构中存在动量空间分离的非简并能带接触节点。在此，我们讨论一种特定的外尔半金属实现方案：由拓扑绝缘体 (TI) 和普通绝缘体 (NI) 材料交替层构成的超晶格异质结，该方案此前由我们中的一位提出。在该系统中，通过打破时间反演 (TR) 对称性（例如通过磁性掺杂）最容易实现外尔节点分裂。然而，如果空间反演 (I) 对称性仍然保持，外尔节点将出现在同一能量处，从而使得费米能级可以同时与两个节点对齐。本工作的目标是探索在该系统中打破 I 对称性的后果。我们证明，虽然这通常会将外尔节点移至不同能量，从而消除节点半金属态并产生具有电子和空穴费米面的态，但外尔半金属态的拓扑性质（即手性边缘态和相应的霍尔电导率）在适度的 I 对称性破缺下依然存在。此外，我们证明，如果沿异质结生长方向施加外部磁场，在这种情况下会出现一种新的拓扑现象。具体而言，这会导致沿磁场方向流动的平衡无耗散电流，其大小与外尔节点之间的能量差及磁场成正比，比例系数为一个由基本常数组合给出的普适系数。
引用
@article{arxiv.1201.3624,
title = {Weyl semimetal with broken time reversal and inversion symmetries},
author = {A. A. Zyuzin and Si Wu and A. A. Burkov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1201.3624},
year = {2013}
}
备注
9 pages, 5 figures; minor corrections and extensions, published version