新型拓扑半金属及二维量子材料的输运测量
发布时间：2021-08-16 07:57
新奇物性材料的发现往往会为基础研究的突破和电子器件的应用带来契机,对推动凝聚态物理学的发展有非常重要的作用。电输运以及热输运测量技术是凝聚态研究材料性质的最基本,也是最常用的方法。本篇博士论文采用电和热输运技术,结合其它辅助手段,研究了凝聚态物理领域前沿的两种新奇材料的量子输运性质,分别为:半金属磷化铌（NbP）中受自旋螺旋性保护的外尔费米子;新型热电材料锡化硒（SnSe）的电子结构和空穴掺杂的起源。狄拉克、外尔以及马拉约那费米子是狭义相对论框架下的三种基本费米子。但迄今为止,除了狄拉克费米子,高能物理实验上仍然没有发现另外两种费米子。凝聚态物理为研究这种相对论性粒子提供了一条捷径。理论和第一性原理计算预言,在一些特殊的固体材料里面,准粒子的集体模式可以模拟这些费米子的行为。我们通过量子输运、热电势和能斯特效应研究发现,在磷化铌这种半金属材料里面的确存在外尔费米子。对于无质量外尔费米子,自旋螺旋性将自旋和动量的方向锁定,这种锁定会显著降低载流子的背散射几率,所以NbP在低温下的迁移率可以高达107cm2V-1S-1。我们发现,这些外尔费米子对磁性杂质非常敏感。非磁性杂质比如Zn和Cu的...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【图文】：
图１．２两个距离相近的氢原子，电子从单个能级扩展为两个能级
图１．３自发对称破缺示意图。系统的动力学函数是对称的，但是因为量子??扰动，系统所处的状态是对称破缺的。??图１．３势场中心的粒子会因为量子扰动而最终滑落到周围的低能量态上，而系统所处的??这个状态是非对称的。从动力学的对称态到基态所处的非对称态的过程就称之为自发??对称破缺。Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ的铁电转变是一个典型的自发对称破缺过程，铁电从ｃｕｂｉｃ变成??ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ，三个轴的旋转对称性只保留ｚ－ａｘｉｓ的。自发对称破缺可以解释绝大多数有序??（Ｏｒｄｅｒ）物理现象，在这些体系中我们都可以用一个对称序参量（Ｏｒｄｅｒ?ｐａｒａｍｅｔｅｒ）来描述??体系的演变。比如在铁磁体中，序参量是磁化强度：在铁磁转变温度以上，材料中磁矩??沿着各个方向随机分布，整体上看是满足空间（中心）对称性的，序参量是零。当温度降??低到铁磁转变温度以下的时候，如果施加外场，所有的磁矩会沿着磁场的方向排列，如??果不施加外场，所有的磁矩会沿着一个随机的方向排列，对称性降低，序参量不等于零??了。超导也可以用一个序参量来描述
可以用同一种结构来表示，我们就称它们之间是拓扑不变的，可以用一个拓扑数Ｃ去描??述［｜４】。比如对一个甜甜圈、呼啦圈或者一个钥匙扣来说，它们的拓扑数是一致的，可以??表示为（７?＝?１。同样，图１．４中的足球可以表示为Ｃ?＝?０，扳手可以表示为Ｃ?＝?２。通过任??何连续变化，这个拓扑数不会增加也不会降低，因而是拓扑不变的。??ｊ?＃?＾??????ｊ??｜??ｉＱ；?＾??Ｑ?１卜，??ｒ?Ｊ??Ｖ、；?Ｊ?ｖ?Ｊ??图１．４拓扑概念。在内部电子因为杂质和缺陷的存在发生局域化，无法参??与导电ｓ在边界处因为界面散射而产生的一维导电通道。??同祥的概念也可以延仲到物理上。一个物理系统时可以用拉格朗日量或者哈密顿量??描述的。如果哈密顿量经过连续的变化，能够保持某些性质不发生变化，我们就称这些??性质为拓扑性质。这个过程反映的是在变化的过程中，并不存在一个零能隙的激发态可??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Observation of Fermi Arcs in Non-Centrosymmetric Weyl Semi-Metal Candidate NbP[J]. 徐迪飞,杜永平,王震,李宇鹏,牛晓海,姚岐,Dudin Pavel,许祝安,万贤纲,封东来. Chinese Physics Letters. 2015 (10)
本文编号：3345290
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【图文】：
图１．２两个距离相近的氢原子，电子从单个能级扩展为两个能级
图１．３自发对称破缺示意图。系统的动力学函数是对称的，但是因为量子??扰动，系统所处的状态是对称破缺的。??图１．３势场中心的粒子会因为量子扰动而最终滑落到周围的低能量态上，而系统所处的??这个状态是非对称的。从动力学的对称态到基态所处的非对称态的过程就称之为自发??对称破缺。Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ的铁电转变是一个典型的自发对称破缺过程，铁电从ｃｕｂｉｃ变成??ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ，三个轴的旋转对称性只保留ｚ－ａｘｉｓ的。自发对称破缺可以解释绝大多数有序??（Ｏｒｄｅｒ）物理现象，在这些体系中我们都可以用一个对称序参量（Ｏｒｄｅｒ?ｐａｒａｍｅｔｅｒ）来描述??体系的演变。比如在铁磁体中，序参量是磁化强度：在铁磁转变温度以上，材料中磁矩??沿着各个方向随机分布，整体上看是满足空间（中心）对称性的，序参量是零。当温度降??低到铁磁转变温度以下的时候，如果施加外场，所有的磁矩会沿着磁场的方向排列，如??果不施加外场，所有的磁矩会沿着一个随机的方向排列，对称性降低，序参量不等于零??了。超导也可以用一个序参量来描述
可以用同一种结构来表示，我们就称它们之间是拓扑不变的，可以用一个拓扑数Ｃ去描??述［｜４】。比如对一个甜甜圈、呼啦圈或者一个钥匙扣来说，它们的拓扑数是一致的，可以??表示为（７?＝?１。同样，图１．４中的足球可以表示为Ｃ?＝?０，扳手可以表示为Ｃ?＝?２。通过任??何连续变化，这个拓扑数不会增加也不会降低，因而是拓扑不变的。??ｊ?＃?＾??????ｊ??｜??ｉＱ；?＾??Ｑ?１卜，??ｒ?Ｊ??Ｖ、；?Ｊ?ｖ?Ｊ??图１．４拓扑概念。在内部电子因为杂质和缺陷的存在发生局域化，无法参??与导电ｓ在边界处因为界面散射而产生的一维导电通道。??同祥的概念也可以延仲到物理上。一个物理系统时可以用拉格朗日量或者哈密顿量??描述的。如果哈密顿量经过连续的变化，能够保持某些性质不发生变化，我们就称这些??性质为拓扑性质。这个过程反映的是在变化的过程中，并不存在一个零能隙的激发态可??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Observation of Fermi Arcs in Non-Centrosymmetric Weyl Semi-Metal Candidate NbP[J]. 徐迪飞,杜永平,王震,李宇鹏,牛晓海,姚岐,Dudin Pavel,许祝安,万贤纲,封东来. Chinese Physics Letters. 2015 (10)
本文编号：3345290
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