具有 $S_4$ 对称性的 Weyl 半金属

在破缺时间反演的中心对称系统中，Weyl 点的出现可由八个反演对称不变动量处所有偶/奇宇称占据能带的奇数个来保证。在此，基于对称性分析和第一性原理计算，我们证明对于具有 $S_4$ 对称性的时间反演不变系统，Weyl 半金属相可由一个定义良好的不变量 $\eta$ 与 $S_4$ 指示子 $z_2$ 之间的不等式来表征。应用该判据，我们发现一些先前被预测为拓扑绝缘体的候选材料，实际上是非中心对称且具 $S_4$ 对称性的空间群中的 Weyl 半金属。我们的第一性原理计算表明，四对 Weyl 点位于 $k_{x,y}$ = 0 平面内，每个平面包含四个同手性 Weyl 点。我们建立了有效模型并捕捉了这些材料中的非平凡拓扑。我们利用对称性指示子和不变量寻找 Weyl 点的策略，为在时间反演不变系统中搜索 Weyl 半金属开辟了新途径。