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【2h】

Topological surface Fermi arcs in magnetic Weyl semimetal Co$_3$Sn$_2$S$_2$

机译：磁性Weyl半金属中的拓扑表面费米弧   共$ _3 $ $锡_2 $ s $ _2 $

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摘要

Weyl semimetals (WSMs) can exist in a system with inversion or time reversalsymmetry breaking. Though the inversion symmetry broken WSMs have beenexperimentally verified, there is still not a conclusive experimental evidencefor the existence of magnetic WSMs. Very recently, the half metallicCo$_3$Sn$_2$S$_2$ was predicted to be a magnetic WSM with Weyl points only 60meV above Fermi level ($E_F$). Owing to the low charge carrier density andtopological band structure induced large Berry curvature, Co$_3$Sn$_2$S$_2$possesses both large anomalous Hall conductivity (AHC) and large anomalous Hallangle (AHA) in bulk transport, which provides strong evidence for the existenceof Weyl points. In this work, we have theoretically studied the othertopological feature of WSM Co$_3$Sn$_2$S$_2$, the surface Fermi arcs. One canget two different surfaces terminated with Sn and S, respectively, by cleavingat the weak Sn-S bonding. The Fermi arc related states can range from theenergy of Weyl points to $E_F$-0.1 eV in the Sn terminated surface. Whereas,the Fermi arc can only exist with energy above Weyl points for that withS-terminal. Therefore, it is possible to observe the Fermi arcs from ARPESmeasurements. To simulate the quansiparticle-interferenc (QPI) in STM, we alsocalculated the joint density of states (JDOS), and found that the QPI patternscontributed from Fermi arc related scatterings are obviously visible for bothterminations. This work should be helpful for the comprehensive understandingof the topological properties in Co$_3$Sn$_2$S$_2$ and the further ARPES andSTM measurements.
机译：Weyl半金属（WSM）可以存在于具有反演或时间反对称分裂的系统中。尽管已经通过反演对称破碎的WSM进行了实验验证，但仍然没有确凿的实验证据证明存在磁性WSM。最近，半金属的Co $ _3 $ Sn $ _2 $ S $ _2 $被预测为磁性WSM，Weyl点仅比费米能级（$ E_F $）高60meV。由于载流子密度低和拓扑能带结构引起大的Berry曲率，Co $ _3 $ Sn $ _2 $ S $ _2 $同时具有大反常霍尔电导率（AHC）和大反常霍尔金勒（AHA）的运输能力， Weyl点存在的证据。在这项工作中，我们从理论上研究了WSM Co $ _3 $ Sn $ _2 $ S $ _2 $的另一拓扑特征，即表面费米弧。通过切割弱的Sn-S键，可以得到分别以Sn和S终止的两个不同表面。费米弧相关状态的范围可以从Weyl点的能量到Sn终止表面中的$ E_F $ -0.1 eV。而费米弧只能以S端的Weyl点以上的能量存在。因此，可以从ARPES测量中观察费米弧。为了模拟STM中的量子粒子干扰素（QPI），我们还计算了态的联合密度（JDOS），发现对于费米弧，由费米弧相关散射贡献的QPI图案对于两个终止都是明显可见的。这项工作应有助于全面理解Co $ _3 $ Sn $ _2 $ S $ _2 $中的拓扑属性以及进一步的ARPES和STM测量。

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