我科學(xué)家發(fā)現新一類(lèi)半金屬
記者從中科院強磁場(chǎng)科學(xué)中心獲悉，該中心田明亮研究員課題組通過(guò)對層狀結構的PtBi2在40特斯拉高磁場(chǎng)下的量子輸運特性測量及第一性原理能帶計算研究，發(fā)現層狀結構的PtBi2是新一類(lèi)三重簡(jiǎn)并拓撲半金屬，相關(guān)研究成果日前在線(xiàn)發(fā)表在《自然·通訊》上。
拓撲半金屬材料具備奇異的磁輸運性質(zhì)，如手性負磁阻、巨磁電阻、極高的載流子遷移率等特點(diǎn)，在未來(lái)低能耗電子學(xué)器件應用上具有重要價(jià)值，因而成為國際凝聚態(tài)物理研究的前沿和熱點(diǎn)研究方向之一。
此前實(shí)驗發(fā)現的拓撲半金屬材料有三種，分別為狄拉克(Dirac)半金屬、外爾(Weyl)半金屬、節線(xiàn)(nodal-line)半金屬，且三種材料中包含的準粒子均為四重或兩重簡(jiǎn)并費米子，即在同一個(gè)能級態(tài)同時(shí)存在兩種或者四種半奇數自旋數。但是目前人們僅在鎢—碳型材料WC和MoP中確認存在三重簡(jiǎn)并費米子。
科研人員制備了高質(zhì)量的具有三角格子特征的層狀PtBi2單晶樣品，利用穩態(tài)強磁場(chǎng)實(shí)驗裝置的水冷磁體和混合磁體對其磁輸運性質(zhì)進(jìn)行了詳細表征研究，并進(jìn)一步利用第一性原理方法研究了層狀PtBi2的能帶結構。結果表明，層狀結構的PtBi2是新一類(lèi)三重簡(jiǎn)并拓撲半金屬，且具有兩大特點(diǎn)，一是相對于WC和MoP兩種材料，PtBi2的三重簡(jiǎn)并點(diǎn)離費米面較近，可直接對應為新奇費米子的特性。二是層狀PtBi2易于解理，在制備器件方面具有天然優(yōu)勢，這對制備小尺寸微納器件及性能的調控具有重要的應用潛力。
這項研究工作對促進(jìn)人們認識電子拓撲物態(tài)，發(fā)現新奇物理現象，開(kāi)發(fā)新型電子器件以及深入理解基本粒子性質(zhì)具有重要的意義。(記者吳長(cháng)鋒)
