有限尺寸平板及特定结构中Weyl半金属表面态是否无能隙？

嘿，这个问题问到了Weyl半金属表面态和边界受限效应的核心差异，我来一步步拆解清楚：

问题1：有限尺寸平板几何结构中的Weyl半金属表面态是否无能隙？ #

这个问题不能直接给绝对的“是”或“否”——关键要看平板的受限方向、Weyl点的位置分布，以及边界是否破坏了Weyl半金属的核心对称性（比如手性对称性）。

Weyl半金属的表面态本质是连接不同手性Weyl点的费米弧，这种态的稳定性依赖于Weyl点的手性保护。如果平板的受限方向没有破坏手性对称性，且不会让不同表面的态发生能隙性杂化，表面态就能保持无能隙；但如果受限方向刚好导致表面态之间的杂化完全破坏费米弧的连续性，或者边界引入了破缺手性对称性的相互作用，就可能出现能隙。

问题2：沿$z$轴存在一对Weyl点，仅$x$方向有限（$y、z$方向无限）的平板结构，其表面态是否仍保持无能隙？ #

答案是是的，依然保持无能隙，这和你提到的文献结论一致：

正如PhysRevB.95.195306的图2b及第三节第一段直接给出的结论，这种构型下表面态没有能隙。

为什么不会出现类似二维量子自旋霍尔绝缘体条带结构中的边缘杂化能隙？核心差异在于两者表面/边缘态的维度和对称性保护机制：

• 二维量子自旋霍尔绝缘体的边缘态是一维螺旋态，当做成x方向有限的条带时，左右两个边缘的态在动量空间（$k_y$）完全重叠，随着条带宽度减小，边缘态之间的杂化作用持续增强，最终打开能隙。
• 而Weyl半金属的表面态是二维费米弧态：对于x方向有限的平板，两个x表面（$x=0$和$x=L$）的态在动量空间（$k_y$-$k_z$）的重叠区域非常有限，更关键的是，Weyl点的手性保护会维持费米弧的连续性——杂化作用只能在局部产生微小扰动，无法整体破坏费米弧的无能隙特性，除非边界引入了磁性等破缺手性对称性的因素。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者xiaohuamao