源自非中心对称拓扑绝缘体的外尔半金属

我们研究了无反演对称性的三维拓扑绝缘体到正常绝缘体的相变问题。与某些先前工作的结论相反，我们表明无论晶格对称性有何约束，外尔半金属总是作为中间相存在，尽管临界区域的区间对参数空间中的路径选择敏感且可能非常窄。我们通过对非中心对称拓扑绝缘体 LaBiTe$_3$ 和 LuBiTe$_3$ 以及平凡绝缘体 BiTeI 进行第一性原理计算来演示这种行为。我们发现，在固溶体 LaBi$_{1-x}$Sb$_x$Te$_3$ 和 LuBi$_{1-x}$Sb$_x$Te$_3$ 中分别对于 $x\!\approx\!38.5-41.9$\% 和 $x\!\approx\!40.5-45.1$\% 存在稳健的外尔半金属相。我们还构建了一个低能有效模型来描述这两种材料中的临界行为。在 BiTeI 中，施加压力也会出现外尔半金属，但仅在非常小的压力范围内，这或许解释了为何尚未在实验中观察到它。