Hybrid-order topology with tunable chiral hinge modes and unpinned Dirac surface states in the altermagnetic insulator Eu$_{3}$In$_{2}$As$_{4}$

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作者
Yufei Zhao,Hyeonhu Bae,Yiyang Jiang,Yongkang Li,Chao‐Xing Liu,Binghai Yan
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2403.06304
摘要

The exploration of magnetic topological states is instrumental in exploring axion electrodynamics and intriguing transport phenomena, such as the quantum anomalous Hall effect. Here, we predict that the recently-synthesized material Eu$_{3}$In$_{2}$As$_{4}$ exhibits as both an axion insulator and a 3D Stiefel-Whitney insulator with an altermagnetic order. When spins align in the $ab$ plane, we find an unpinned surface Dirac cone on the $ab$ plane and chiral hinge states along the $c$ direction, where hinge states can generate a half-quantized surface anomalous Hall effect on the $ac$ and $bc$ facets. When spins align along $c$, we observe a mirror-protected topological crystalline insulator. Furthermore, the ferromagnetic phase, in which spins are aligned in the same direction by an external in-plane magnetic field, presents an ideal Weyl semimetal with a single pair of type-I Weyl points and no extra Fermi pocket. Our work predicts rich topological states tuned by magnetic structures in Eu$_{3}$In$_{2}$As$_{4}$, supporting the further study of the topological transport and Majorana fermions in proximity to a superconductor.
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