Papers
Topics
Authors
Recent
Search
2000 character limit reached

Surface quantum critical phenomena in disordered Dirac semimetals

Published 17 Dec 2023 in cond-mat.dis-nn and cond-mat.mes-hall | (2312.10790v2)

Abstract: We study a non-Anderson disorder driven quantum phase transition in a semi-infinite Dirac semimetal with a flat boundary. The conformally invariant boundary conditions, which include those that are time-reversal invariant, lead to nodal-like surface states on the boundary. In this case the boundary becomes metallic at a critical disorder that is weaker than that for the semimetal-diffusive metal transition in the bulk. The latter transition takes place in the presence of a metallic surface; in the language of surface critical phenomena this corresponds to the so-called extraordinary transition. The lines of the surface and the extraordinary transitions meet at the special transition point. To elucidate universal properties at different transitions on the phase diagram, we employ renormalization group methods and compute the corresponding surface critical exponents using $\varepsilon$-expansion.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (59)
  1. N. P. Armitage, E. J. Mele, and A. Vishwanath, Rev. Mod. Phys. 90, 015001 (2018).
  2. K.-Y. Yang, Y.-M. Lu, and Y. Ran, Phys. Rev. B 84, 075129 (2011).
  3. A. A. Burkov, Nat. Mat. 15, 1145 (2016).
  4. D. T. Son and B. Z. Spivak, Phys. Rev. B 88, 104412 (2013).
  5. K. Hashimoto, T. Kimura, and X. Wu, Prog. Theor. Exp. Phys. 2017, 053I01 (2017).
  6. Z. Faraei, T. Farajollahpour, and S. A. Jafari, Phys. Rev. B 98, 195402 (2018), arXiv: 1807.01139.
  7. O. Shtanko and L. Levitov, PNAS 115, 5908 (2018).
  8. E. Brillaux and A. A. Fedorenko, Phys. Rev. B 103, L081405 (2021).
  9. V. A. Volkov and V. V. Enaldiev, JETP 122, 608 (2016).
  10. E. Abrahams, ed., 50 Years of Anderson Localization (World Scientific, Singapore, 2010).
  11. F. Evers and A. D. Mirlin, Rev. Mod. Phys. 80, 1355 (2008).
  12. S. V. Syzranov and L. Radzihovsky, Ann. Rev. Cond. Mat. Phys. 9, 35 (2018).
  13. B. Roy and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 90, 241112(R) (2014),  see also erratum 93, 119911 (2016).
  14. T. Louvet, D. Carpentier, and A. A. Fedorenko, Phys. Rev. B 94, 220201(R) (2016).
  15. B. Sbierski, K. S. C. Decker, and P. W. Brouwer, Phys. Rev. B 94, 220202(R) (2016).
  16. E. Fradkin, Phys. Rev. B 33, 3263 (1986).
  17. B. Roy, V. Juričić, and S. Das Sarma, Sci. Rep. 6, 32446 (2016).
  18. P. Goswami and S. Chakravarty, Phys. Rev. Lett. 107, 196803 (2011).
  19. P. Hosur, S. A. Parameswaran, and A. Vishwanath, Phys. Rev. Lett. 108, 046602 (2012).
  20. Y. Ominato and M. Koshino, Phys. Rev. B 89, 054202 (2014).
  21. A. Altland and D. Bagrets, Phys. Rev. Lett. 114, 257201 (2015),  Phys. Rev. B 93, 075113 (2016).
  22. A. L. Szabó and B. Roy, Phys. Rev. Res. 2, 043197 (2020).
  23. B. Sbierski, E. J. Bergholtz, and P. W. Brouwer, Phys. Rev. B 92, 115145 (2015).
  24. S. Liu, T. Ohtsuki, and R. Shindou, Phys. Rev. Lett. 116, 066401 (2016).
  25. S. Bera, J. D. Sau, and B. Roy, Phys. Rev. B 93, 201302(R) (2016).
  26. I. Balog, D. Carpentier, and A. A. Fedorenko, Phys. Rev. Lett. 121, 166402 (2018).
  27. T. Louvet, D. Carpentier, and A. A. Fedorenko, Phys. Rev. B 95, 014204 (2017).
  28. B. Sbierski and C. Fräßdorf, Phys. Rev. B 99, 020201(R) (2019).
  29. J. Klier, I. V. Gornyi, and A. D. Mirlin, Phys. Rev. B 100, 125160 (2019).
  30. M. Janssen, Phys. Rep. 295, 1 (1998).
  31. E. Brillaux, D. Carpentier, and A. A. Fedorenko, Phys. Rev. B 100, 134204 (2019).
  32. T. Holder, C.-W. Huang, and P. M. Ostrovsky, Phys. Rev. B 96, 174205 (2017).
  33. V. Gurarie, Phys. Rev. B 96, 014205 (2017).
  34. R. Nandkishore, D. A. Huse, and S. L. Sondhi, Phys. Rev. B 89, 245110 (2014).
  35. J. H. Pixley, D. A. Huse, and S. Das Sarma, Phys. Rev. X 6, 021042 (2016a).
  36. J. H. Pixley, D. A. Huse, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 94, 121107(R) (2016b).
  37. K. Ziegler and A. Sinner, Phys. Rev. Lett. 121, 166401 (2018).
  38. M. Buchhold, S. Diehl, and A. Altland, Phys. Rev. Lett. 121, 215301 (2018a).
  39. M. Buchhold, S. Diehl, and A. Altland, Phys. Rev. B 98, 205134 (2018b).
  40. J. Pixley and J. H. Wilson, Annals of Physics 435, 168455 (2021).
  41. J. Cardy, Scaling and Renormalization in Statistical Physics (Cambridge University Press, 1996).
  42. T. C. Lubensky and M. H. Rubin, Phys. Rev. B 11, 4533 (1975a).
  43. T. C. Lubensky and M. H. Rubin, Phys. Rev. B 12, 3885 (1975b).
  44. H. W. Diehl, International Journal of Modern Physics B 11, 3503 (1997), arXiv:cond-mat/9610143 [cond-mat.stat-mech] .
  45. A. R. Subramaniam, I. A. Gruzberg, and A. W. W. Ludwig, Phys. Rev. B 78, 245105 (2008).
  46. S. S. Babkin and I. S. Burmistrov, Phys. Rev. B 108, 205429 (2023).
  47. R.-J. Slager, V. Juričić, and B. Roy, Phys. Rev. B 96, 201401(R) (2017).
  48. S. Giombi, E. Helfenberger, and H. Khanchandani, J. High Energy Phys. 2022, 18.
  49. C. P. Herzog and V. Schaub, J. High Energy Phys. 2023, 129.
  50. D. McAvity and H. Osborn, Nucl. Phys. B 406, 655 (1993).
  51. P. M. Ostrovsky, I. V. Gornyi, and A. D. Mirlin, Phys. Rev. B 74, 235443 (2006).
  52. A. A. Fedorenko, D. Carpentier, and E. Orignac, Phys. Rev. B 85, 125437 (2012).
  53. J. Zinn-Justin, Quantum field theory and critical phenomena, 5th ed. (Oxford University Press, Oxford, 2021).
  54. H. W. Diehl, in Phase Transitions and Critical Phenomena, Vol. 10, edited by C. Domb and J. L. Lebowitz (Academic London, 1986).
  55. A. J. Bray and M. A. Moore, J. Phys. A: Math. Gen. 10, 1927 (1977).
  56. H. W. Diehl, European Physical Journal B 93, 195 (2020).
  57. A. A. Burkov, M. D. Hook, and L. Balents, Phys. Rev. B 84, 235126 (2011).
  58. S. Zhu and S. Syzranov, Annals of Physics 459, 169501 (2023).
  59. A. R. Akhmerov and C. W. J. Beenakker, Phys. Rev. B 77, 085423 (2008).

Summary

Paper to Video (Beta)

Whiteboard

No one has generated a whiteboard explanation for this paper yet.

Open Problems

We haven't generated a list of open problems mentioned in this paper yet.

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

Tweets

Sign up for free to view the 2 tweets with 0 likes about this paper.