Abstract The electronic structure of yttrium trihydride (YH3) under pressure has been explored by using the first-principle calculation. The existence of semiconductor phase of YH3 is predicted at low pressure with symmetry group p 3 ¯ c 1 $p\overline{3}c1$ (165). In the range of 10–24 GPa, electron- and hole-like bands near the Fermi level are overlapped and form a snake-like nodal ring around Γ point. Different from previous literature (D. Shao, T. Chen, Q. Gu, et al., “Nonsymmorphic symmetry protected node-line semimetal in the trigonal YH3,” Sci. Rep., vol. 8, 2018.; J. Wang, Y. Liu, K.-H. Jin, et al., Phys. Rev. B, vol. 98, p. 201112, 2018), which assumes the band degeneracy is protected by mirror symmetry, we argue that the nodal line is protected by the space inversion symmetry and the time reversal symmetry. For weak spin-orbital coupling (SOC), the fermion modes at the band crossings are real 3D Majorana fermions. This is a typical double charged nodal-line semimetal, meaning that there are two topological invariants of this nodal line: a 1D Berry’s phase and a Z 2 monopole charge, which are related to the first and the second Stiefel-Whitney classes of the Berry bundle and can be given by the first-principle calculation. It turns out that the 1D Berry’s phase is nontrivial, but the Z 2 monopole charge is trivial. Therefore, this nodal line can shrink to a point and gapped out without breaking the topological constraints.

中文翻译：

---

YH3中的压力诱导节点线半金属

摘要 利用第一性原理计算，研究了压力作用下三氢化钇（YH3）的电子结构。YH3 半导体相的存在是在低压下预测的，对称群 p 3 ¯ c 1 $p\overline{3}c1$ (165)。在10-24 GPa范围内，费米能级附近的类电子带和类空穴带重叠，在Γ点周围形成蛇形节点环。不同于以往的文献（D. Shao, T. Chen, Q. Gu, et al., “Nonsymmorphic symmetry protected node-line semimetal in the trigonal YH3,” Sci. Rep., vol. 8, 2018.; J. Wang , Y. Liu, K.-H. Jin, et al., Phys. Rev. B, vol. 98, p. 201112, 2018)，假设带简并受镜像对称保护，我们认为节点线受到空间反转对称性和时间反转对称性的保护。对于弱自旋轨道耦合 (SOC)，带交叉处的费米子模式是真正的 3D Majorana 费米子。这是一个典型的双电荷节点线半金属，这意味着该节点线有两个拓扑不变量：一维贝瑞相位和一个 Z 2 单极电荷，它们与贝瑞的第一和第二 Stiefel-Whitney 类有关束，可以由第一性原理计算给出。事实证明，一维 Berry 的相位是不重要的，但 Z 2 单极子电荷是不重要的。因此，该节点线可以收缩到一个点并在不打破拓扑约束的情况下出现缺口。一维 Berry 相位和 Z 2 单极电荷，它们与 Berry 丛的第一和第二 Stiefel-Whitney 类有关，可以通过第一性原理计算给出。事实证明，一维 Berry 的相位是不重要的，但 Z 2 单极子电荷是不重要的。因此，该节点线可以收缩到一个点并在不打破拓扑约束的情况下出现缺口。一维 Berry 相位和 Z 2 单极电荷，它们与 Berry 丛的第一和第二 Stiefel-Whitney 类有关，可以通过第一性原理计算给出。事实证明，一维 Berry 的相位是不重要的，但 Z 2 单极电荷是不重要的。因此，该节点线可以收缩到一个点并在不打破拓扑约束的情况下出现缺口。