杭州師范大學SHMFF用戶李玉科博士,借助水冷磁體產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)強磁場條件,在二元化合物TaSb2材料的量子輸運性質(zhì)方面取得重要進展,他們發(fā)現(xiàn)該材料不僅具有低載流子濃度、超高載流子遷移率、巨磁阻效應、量子震蕩等通常半金屬材料的特征,還具有類似拓撲絕緣體的飽和電阻平臺以及類似外爾半金屬的負磁阻行為。?
研究人員通過測量強磁場下的電阻量子震蕩行為,并對其進行擬合,從而有效的推斷二元化合物TaSb2材料具有拓撲非平庸的Berry相位。結(jié)合第一性原理計算,發(fā)現(xiàn)其電子結(jié)構(gòu)既具有Dirac錐,又有體態(tài)載流子,類似于摻雜弱拓撲絕緣體。這一系列實驗和計算結(jié)果確認該材料屬于一類新的拓撲半金屬材料,并對低溫電阻平臺和負磁阻等輸運現(xiàn)象的傳統(tǒng)理論解釋提出了挑戰(zhàn)。?
該研究成果在預印本網(wǎng)站公布 (arxiv: 1601.02062) 之后,立刻引起了國內(nèi)外學者的關(guān)注和引用。研究工作以“拓撲半金屬TaSb2的電阻平臺和負磁阻行為(Resistivity plateau and negative magnetoresistance in the topological semimetal TaSb2 ) ”在物理學權(quán)威雜志《物理評論B》(Physical Review B)作為快訊 (Rapid communication)發(fā)表。?
由于該研究成果的創(chuàng)新性和前沿性,該成果在今年的《強關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)國際大會》上榮獲 “最佳Poster” 獎。?
通常的拓撲絕緣體體內(nèi)具有能隙而絕緣,但其表面具有的狄拉克(Dirac)型載流子仍可以導電,從而表現(xiàn)出奇特的輸運性質(zhì)和磁電效應?;谕負浣^緣體的這些獨特的電子結(jié)構(gòu)和拓撲學性質(zhì),對發(fā)現(xiàn)并確認具有拓撲非平庸電子結(jié)構(gòu)的拓撲材料,成為這一領(lǐng)域中的挑戰(zhàn)性課題。2015年,中科院物理研究所從理論上預言非中心對稱11-型TaAs體系可能展現(xiàn)新的拓撲電子態(tài)---即外爾(Weyl)半金屬,并很快被實驗證實,引起國內(nèi)外專家的關(guān)注。外爾半金屬具有拓撲非平庸的能帶結(jié)構(gòu),被稱為是“三維的石墨烯”,不僅在基礎(chǔ)研究方面具有重要地位,而且在器件應用方面有潛在價值。特別是當外加磁場平行于電場時,材料出現(xiàn)負磁阻現(xiàn)象,這被認為是由手性相反的Dirac (Weyl) 錐引起一種內(nèi)稟量子效應(即手征反常)的直接證據(jù)。外爾半金屬的發(fā)現(xiàn)被英國物理學會主辦的《物理世界》(Physics World)評為“2015年物理學十大突破”之一。?

TaSb2 巨大磁電阻效應(磁場垂直電流)和負的磁電阻(磁場平行電流)

霍爾效應和清晰的量子震蕩行為、非平庸的Berry 相位
文章鏈接:?
[1] http://arxiv.org/abs/1601.02062?
[2] http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.94.121115?
[3] http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.93.195106?
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