Room-temperature magnetic topological Weyl fermion and nodal line semimetal states in half-metallic Heusler Co(2)TiX (X=Si, Ge, or Sn).
Room-temperature magnetic topological Weyl fermion and nodal line semimetal states in half-metallic Heusler Co(2)TiX (X=Si, Ge, or Sn).
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DOI：
10.1038/srep38839
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发表时间：
2016-12-15
影响因子：
4.6
通讯作者：
Hasan MZ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chang G;Xu SY;Zheng H;Singh B;Hsu CH;Bian G;Alidoust N;Belopolski I;Sanchez DS;Zhang S;Lin H;Hasan MZ
拓扑半金属（TSMs）包括Weyl半金属和节点线半金属有望打开凝聚态和材料科学的下一个前沿。虽然最近在TaAs中发现了第一个反转破坏Weyl半金属，但它的磁性对应物，即时间反转破坏Weyl和节点线半金属，仍然难以捉摸。预计它们将表现出不同于包括TaAs在内的反转破坏tsm的奇异性质。本文研究了居里温度高于350 K的铁磁性半金属化合物Co2TiX （X = Si， Ge或Sn）的磁性拓扑半金属态。我们的第一性原理能带结构计算表明，在没有自旋-轨道耦合的情况下，Co2TiX具有三个拓扑节点线。自旋轨道耦合的加入产生了Weyl节点，其动量空间位置可以作为磁化方向的函数来控制。我们的研究结果不仅为磁性材料在室温下拓扑半金属态的实验实现打开了大门，而且还提出了在高温下Co2TiX化合物的工程单层中的异常霍尔效应等潜在应用。
Topological semimetals (TSMs) including Weyl semimetals and nodal-line semimetals are expected to open the next frontier of condensed matter and materials science. Although the first inversion breaking Weyl semimetal was recently discovered in TaAs, its magnetic counterparts, i.e., the time-reversal breaking Weyl and nodal line semimetals, remain elusive. They are predicted to exhibit exotic properties distinct from the inversion breaking TSMs including TaAs. In this paper, we identify the magnetic topological semimetal states in the ferromagnetic half-metal compounds Co2TiX (X = Si, Ge, or Sn) with Curie temperatures higher than 350 K. Our first-principles band structure calculations show that, in the absence of spin-orbit coupling, Co2TiX features three topological nodal lines. The inclusion of spin-orbit coupling gives rise to Weyl nodes, whose momentum space locations can be controlled as a function of the magnetization direction. Our results not only open the door for the experimental realization of topological semimetal states in magnetic materials at room temperature, but also suggest potential applications such as unusual anomalous Hall effect in engineered monolayers of the Co2TiX compounds at high temperature.
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