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物理学院廖志敏课题组在《物理评论快报》发表狄拉克半金属中量子输运研究新进展
日期: 2018-07-31  信息来源: 物理学院

狄拉克半金属在动量空间的三个方向都具有线性的能带色散关系和受拓扑保护的费米弧状表面态,呈现出许多新奇的物理性质,在未来电子学器件中具有潜在的应用前景。然而,由于狄拉克半金属的体态电导很高,输运上很难探测到表面态的性质。

北京大学物理学院俞大鹏院士领导的“纳米结构与低维物理”团队在该领域取得系列重要进展。该团队廖志敏研究员等在高晶体质量的狄拉克半金属cd3as2纳米线中观测到手征反常导致的负磁电阻效应【nat. commun. 6, 10137 (2015)】;并借助于纳米线比表面积大的优势,测量到起源于拓扑表面态输运的π a-b效应【nat. commun. 7, 10769 (2016); phys. rev. b 95, 235436(2017)】。

最近,他们通过输运测量首次在狄拉克半金属cd3as2纳米线中观测到连续体态和离散表面态耦合产生的fano共振现象。研究表明直径约为60 nm的cd3as2纳米线的表面态能带会发生劈裂,通过栅压调制费米能级到一个表面态子能带的带底时,会呈现零偏压微分电导峰;在磁场作用下,由于塞曼效应,零偏压电导峰会发生劈裂,测量得到表面态的朗德因子为32;fano共振进一步导致零偏压微分电导峰随偏置电压具有非对称的线形,并可能对材料中起源于“外尔轨道”的量子振荡频率产生修正。这项工作对于深入研究拓扑半金属的输运性质,以及设计实现可电学调控的fano体系有着重要意义。

(a)cd3as2纳米线中量子限制效应引起的电导振荡;(b)栅压调制的微分电导谱

该研究工作以“fano interference between bulk and surface states of a dirac semimetal cd3as2 nanowire”为题发表在《物理评论快报》【physical review letters, 120, 257701 (2018)】。

北京大学物理学院博士生王硕、林本川是该论文的共同第一作者。这项工作得到科技部重点专项、国家自然科学基金委、北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、“2011计划”量子物质科学协同创新中心等支持。

编辑:麦洛


   
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