論文の概要: Chiral Dirac-like fermion in spin-orbit-free antiferromagnetic semimetals

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.09984v3
• Date: Thu, 3 Nov 2022 16:53:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-21 07:49:19.247577
• Title: Chiral Dirac-like fermion in spin-orbit-free antiferromagnetic semimetals
• Title（参考訳）: スピン軌道フリー反強磁性半金属におけるキラルディラック様フェルミオン
• Authors: Pengfei Liu, Ao Zhang, Jingzhi Han, and Qihang Liu
• Abstract要約: ディラック半金属は物質相であり、その基本的な励起は相対論的ディラック方程式によって記述される。 粒子物理学のフレーバー対称性に着想を得て、2つのワイル場と同一のキラリティーを結び付ける無質量ディラック様方程式を提案する。 我々の研究は、磁気電子系におけるフレーバー対称性の相似性を明らかにし、量子材料における創発的現象のさらなる可能性をもたらす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.85167942898987
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Dirac semimetal is a phase of matter, whose elementary excitation is described by the relativistic Dirac equation. In the limit of zero mass, its parity-time symmetry enforces the Dirac fermion in the momentum space, which is composed of two Weyl fermions with opposite chirality, to be non-chiral. Inspired by the flavor symmetry in particle physics, we theoretically propose a massless Dirac-like equation yet linking two Weyl fields with the identical chirality by assuming SU(2) isospin symmetry, independent of the space-time rotation exchanging the two fields. Dramatically, such symmetry is hidden in certain solid-state spin-1/2 systems with negligible spin-orbit coupling, where the spin degree of freedom is decoupled with the lattice. Therefore, the existence of the corresponding quasiparticle, dubbed as flavor Weyl fermion, cannot be explained by the conventional (magnetic) space group framework. The four-fold degenerate flavor Weyl fermion manifests linear dispersion and a Chern number of 2, leading to a robust network of topologically protected Fermi arcs throughout the Brillouin zone. For material realization, we show that the transition-metal chalcogenide CoNb3S6 with experimentally confirmed collinear antiferromagnetic order is ideal for flavor Weyl semimetal under the approximation of vanishing spin-orbit coupling. Our work reveals a counterpart of the flavor symmetry in magnetic electronic systems, leading to further possibilities of emergent phenomena in quantum materials.
• Abstract（参考訳）: ディラック半金属は物質相であり、その基本的な励起は相対論的ディラック方程式によって記述される。 零質量の極限において、そのパリティ時対称性は運動量空間におけるディラックフェルミオンを強制する。 粒子物理学におけるフレーバー対称性に着想を得て、理論上は2つのワイル場を同一のキラリティで連結する無質量ディラック型方程式を提案し、この2つの場を交換する時空回転とは無関係にSU(2)アイソスピン対称性を仮定する。 劇的に、そのような対称性は、スピン軌道結合が無視できるある固体スピン1/2系に隠されている。 したがって、対応する準粒子の存在はフレーバーワイルフェルミオンと呼ばれ、従来の(磁気的な)空間群フレームワークでは説明できない。 4倍縮退したフレーバーワイルフェルミオンは線形分散とチャーン数2を示し、ブリルアンゾーン全体にわたって位相的に保護されたフェルミアークの堅牢なネットワークを形成する。 材料実現のために,コリニア反強磁性秩序を実験的に確認した遷移金属カルコゲナイドconb3s6は,スピン軌道結合の消滅を近似したフレーバーワイル半金属に理想的であることを示す。 我々の研究は、磁気電子系のフレーバー対称性の相似性を明らかにし、量子材料における創発的現象のさらなる可能性をもたらす。

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