非对称材料——非常规拓扑相变

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了解物质不同阶段的基本物理，这是凝聚态物理最重要的目标之一。了解未发现相的有效方法是研究相变的本质。拓扑相变和拓扑相变是不同于朗道相变的新现象。由于它们不同寻常的基本物理特性和在下一代电子设备中的潜在应用前景，它们吸引了足够的关注。因此，在真实材料中发现新的拓扑相并研究其相变已经成为凝聚态物理和材料科学的研究前沿。传统的拓扑相变描述了从拓扑平凡状态到拓扑非平凡状态的演变，但是两个拓扑非平凡绝缘状态之间的非常规拓扑相变如何进行仍然是未知的。

张泰荣和洪泰贞，来自中国台湾等地的两所大学。提出了由狄拉克无隙态介导的两个拓扑非平凡绝缘态之间的非常规拓扑相变系统。该体系源于不对称晶体对称性，不同于传统的拓扑相变。KHgX(X = As，Sb，Bi)族是第一个实验实现的拓扑非同态晶体绝缘体，其拓扑表面态由Mobius扭曲连接表征他们在第一原理的基础上进行计算，并通过引入两个新的相位，使KGx的拓扑相图多样化。通过施加应力，KGx经历了拓扑绝缘体-金属的转变，从拓扑非均匀晶体绝缘体相转变为Cm = -2的DSM相，并且非对称晶体结构中的非平凡镜Chern数Cm = -3通过对称性破缺，DSM相转变为另一种拓扑非同态晶体绝缘体相，其中Cm = -3主导QSH效应表面能带连通性的变化提供了拓扑相变的直接证据，而带隙的控制是实现这些预测的新拓扑相的关键

这篇文章最近发表在《NPJ计算材料》5: 65 (2019)上。英文标题和摘要如下。点击左下角的“阅读原文”，自由获取文章的PDF格式

非对称材料KHgX (X = As，Sb，bi)

chin-沈括，张泰荣，苏-杨旭& amp传统的拓扑相变描述了从拓扑平凡到拓扑非平凡状态的演变。从非对称晶体对称性出发，我们在这项工作中提出了一个非常规的拓扑相变方案，它是由一个狄拉克无隙态介导的两个拓扑非平凡绝缘态之间的相变，不同于传统的拓扑相变。KHgX (X = As，Sb，Bi)族是第一个实验实现的拓扑非对称晶体绝缘体(TNCI ),其中拓扑表面态的特征是Mobius-twisted连通性。基于第一性原理的计算，我们提出了一个拓扑绝缘体——金属从TNCI到狄拉克半金属(DSM)的过渡，通过对KGx施加一个外部压力。我们发现在非对称晶体结构中，KHgX的DSM相有一个不寻常的镜像Cm = −3数，它在拓扑上不同于传统的DSM，如Na332。此外，我们通过对称性破缺预测了一个新的TNCI相位。在这个新的TNCI相位中的拓扑表面状态显示出之字形连通性，我们的结果提供了一个全面的研究。