強磁場中心張昌錦課題組利用穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置的五號水冷磁體,在30特斯拉磁場強度和0.36?K極低溫條件下進行了精密的數(shù)據(jù)測量,對近期發(fā)現(xiàn)的潛在的拓撲超導材料PdTe2的電子結(jié)構(gòu)進行了研究,得到了完美的強磁場振蕩信號。該工作從磁性和電性兩個方面給出了該體系中占主導地位的單帶電子結(jié)構(gòu),這一結(jié)果對后期關(guān)于拓撲超導材料的電子態(tài)結(jié)構(gòu)研究具有重要意義。研究成果以“De?Hass-van?Alphen?and?magnetoresistance?reveal?predominantly?single-band?transport?behavior?in?PdTe2”為題,發(fā)表在8月12日出版的Scientific?Reports上?[Sci.?Rep.?6,?31554?(2016)]。
拓撲超導材料由于其在基礎物理研究和產(chǎn)業(yè)應用中的巨大前景而成為當前凝聚態(tài)物理和材料物理研究領(lǐng)域的熱點課題。在過去的幾年里,在摻雜的拓撲絕緣體中發(fā)現(xiàn)了CuxBi2Se3,SrxBi2Se3等潛在的拓撲超導材料,引起了人們廣泛的關(guān)注。但是,目前對拓撲超導材料的電子態(tài)還沒有比較完整的認識。
前期的理論計算和角分辨光電子能譜實驗結(jié)果均表明PdTe2材料具有復雜的多帶電子結(jié)構(gòu),這極大地限制了對該體系的進一步研究。張昌錦課題組通過強磁場下的磁性測量觀測到非常清晰和周期性的de Hass-van Alphen振蕩信號,對該振蕩信號進行傅里葉變換分析,發(fā)現(xiàn)該體系中存在一個占主導地位的振蕩峰,相比于這個振蕩峰,其它振蕩峰(代表不同能帶)的幅度至少都低一個數(shù)量級以上。這就說明該體系的電子結(jié)構(gòu)完全可以簡化為單帶結(jié)構(gòu)。該課題組還利用強磁場下的電阻率測試,從磁阻行為上也得到了單帶行為的證據(jù)。
該工作得到了科技部、國家自然科學基金委及合肥大科學中心項目資助。
文章鏈接:http://www.nature.com/articles/srep31554。
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圖.?(a)在0.36 K極低溫和強磁場下,PdTe2樣品呈現(xiàn)出良好的de Hass-van Alphen振蕩信號;(b)該振蕩信號表現(xiàn)出隨磁場強度的倒數(shù)的周期性振蕩信為,插圖中的富利葉變化譜表明體系具有單帶電子行為。