一些新型拓扑半金属的输运行为研究

发布时间：2022-01-05 10:56

　　近年来拓扑绝缘体以及拓扑半金属等一系列拓扑物态成为凝聚态研究领域的热点。新奇的物性和独特的电子结构使得这些量子材料不但成为基础物理的研究平台,也在技术研究领域展现出巨大的潜在应用价值。寻找新的拓扑材料不但有助于理解材料的拓扑特性,而且可以推动和完善拓扑理论。目前,拓扑研究领域主要朝着两个方向发展。一方面,随着拓扑理论研究的不断深入,不断有新的拓扑材料被提出。相关的ARPES和输运测试结果证实新型的拓扑物态,加深人们对这种新型拓扑材料的理解和认识。另一方面,在已经被证实的拓扑材料中,不断有新的拓扑量子效应被发现。而这些新的效应反过来也可以成为探测新型拓扑材料的有力手段。我们的研究主要是利用磁阻和量子振荡等手段来研究拓扑半金属的输运行为。一方面利用磁阻和量子振荡等手段研究新型拓扑半金属材料,给出其拓扑特性的输运证据。另一方面,在已经证实的拓扑半金属中寻找新的拓扑效应。本论文共分为五章:第一章绪论本章分为三个部分,分别系统地介绍了拓扑绝缘体、拓扑半金属以及量子振荡的相关内容。首先我们回顾了拓扑绝缘体的发展历史,接着介绍了拓扑绝缘体的概念、相关理论、拓扑特性以及研究进展。第二小节,我们系统地介... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１．１整数量子霍尔效应：（ａ）实验发现：ＫＰＰ和ＦＨ随着匕变化曲线，其中Ｆｇ与费米能级??成正比，其中插图为测量原理示意图，磁场方向向外，温度为１．５ＫＷ

第一章绪论称性的保护，两个边界通道上的电子散射是不允许无序和非磁性杂质的破坏。与整数量子霍尔效应一用拓扑序来描述。不同的是，拓扑序不再是陈数，由于具有量子自旋霍尔效应的系统具有时间反演对这时第一陈数为零，所以不能再用第一陈数对具有时扑分类。利用ｚ２拓扑不变量进行边界态的稳定性与费米面相交次数为奇数时才会形成稳定的拓扑非ｅｌｅ的理论工作不但提出了拓扑绝缘体进行拓扑分类拓扑绝缘体的形成条件，即自旋－轨道耦合与时间反体研究的理论基础。??

用会使得表面态的自旋退简并，但是时间反演不变点的自旋简并会由于??ｒａｍｅｒｓ简并而得到保留［２４，２５］。因而理论上来说表面态的能带会在这些特殊位置??形成二维Ｄｉｒａｃ点。而Ｔｉａ的值将会决定这四个Ｄｉｒａｃ点在（００１）面上的连接方式。??体来说，对于任意两个Ｄｉｒａｃ点７＾和六６，当ＴＴａＴｉｂ?＝?＿１时，对应的表面态能带??过费米面奇数次，当ＴＴａＴＴ＆?＝?＋１时，对应的表面态能带穿过费米面偶数次。这??，表面费米弧将会把表面布里渊区分为两个区域，即Ｔｔａ?＝?－１的Ｄｉｒａｃ点ｉｒａ?＝???１的Ｄｉｒａｃ点分别在不同的区域，如图１．１．４（ｂ）所示。我们可以根据叫的值来对??维拓扑绝缘体进行区分。当叫＝０时，我们称之为弱拓扑绝缘体，其表面费米??包含０或者２个Ｄｉｒａｃ点，弱拓扑绝缘体可以看做是一系列二维拓扑绝缘体沿??与此表面垂直的方向上叠加而得；当ｖ〇?＝?ｌ时，我们称之为强拓扑绝缘体，其??面费米弧包含１个Ｄｉｒａｃ点。对于弱拓扑绝缘体来说，其表面态容易受到无序??杂质的破坏，并不是非常稳定。而对于强拓扑绝缘体，其表面会受到时间反演??称性的保护［３，４］。??０；?（００１）?０；?（０１１）?〇；（１１１）??


本文编号：3570226