拓扑半金属的角分辨光电子能谱研究

发布时间：2023-04-29 04:08

　　自从量子自旋霍尔效应和拓扑态被发现以来,非平庸的拓扑态因其奇异的物性和潜在的应用前景迅速成为凝聚态物理中非常重要和热门的研究课题。在凝聚态物理中,很多奇异的拓扑态被理论预言和实验证实,像拓扑绝缘体,拓扑半金属和拓扑超导体等等。在过去十年里,拓扑绝缘体被广泛研究。在当前的凝聚态物理物态研究中,拓扑半金属引起了大量的关注。拓扑半金属是指一类电子结构在费米能附近具有受晶体对称性保护的能带简并点的金属态。根据能带简并点(交叉点)维度的不同,可以把拓扑半金属分为两类。第一类拓扑半金属在动量空间具有零维分立的能带交叉点,最有名的例子是拓扑狄拉克(Dirac)和外尔(Weyl)半金属。在拓扑Dirac和Weyl半金属的体态电子结构中,两个二重简并或非简并的能带发生交叉,形成四重简并的Dirac点或二重简并的Weyl点。能带交叉点附近的低能准粒子激发可以和高能物理中的Dirac或Weyl费米子相比拟。第二类拓扑半金属在动量空间具有一维的四重或二重简并的能带交叉点。具有这种拓扑节线(nodal line)的材料被称为拓扑节线半金属。和零维的拓扑节点(nodal point)相比,一维的nodal-lin...

【文章页数】：137 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 拓扑起源和发展
    1.1 拓扑绝缘体
        1.1.1 整数量子霍尔效应与TKNN不变量
        1.1.2 量子自旋霍尔效应与Z₂拓扑不变量
        1.1.3 三维拓扑绝缘体
        1.1.4 其他拓扑绝缘体分类及进展
    1.2 拓扑半金属
        1.2.1 Dirac半金属和Weyl半金属
        1.2.2 拓扑nodal-line半金属
        1.2.3 其他新型拓扑半金属
    1.3 论文主要结构
第二章 角分辨光电子能谱及上海光源“梦之线”
    2.1 角分辨光电子能谱
        2.1.1 基本原理
        2.1.2 光电发射量子理论
        2.1.3 单粒子谱函数
        2.1.4 EDC、MDC线型
        2.1.5 矩阵元效应
    2.2 ARPES实验系统
        2.2.1 光源
        2.2.2 超高真空系统
        2.2.3 样品操纵系统
        2.2.4 电子分析器
    2.3 上海光源“梦之线”实验站
        2.3.1 光束线
        2.3.2 ARPES实验站
        2.3.3 性能测试
    2.4 光子能量、入射角的影响
        2.4.1 光子能量的影响
        2.4.2 光的入射角的影响
第三章 Weyl费米子的实验发现
    3.1 简介
        3.1.1 Dirac费米子
        3.1.2 Weyl费米子
    3.2 Weyl费米子分类及材料预测
        3.2.1 Weyl费米子分类
        3.2.2 几种典型的Weyl半金属材料
    3.3 Weyl半金属TaAs的实验发现
        3.3.1 TaAs中费米弧表面态的实验观测
        3.3.2 TaAs中体态Weyl点的实验观测
        3.3.3 TaAs中费米弧表面态的自旋结构的实验观测
        3.3.4 总结
    3.4 总结与展望
第四章 突破传统分类的三重费米子的实验发现
    4.1 凝聚态物理中的非传统费米子简介
    4.2 点式空间群中非传统的三重简并费米子
    4.3 MoP中三重简并的非传统费米子的实验发现
    4.4 总结与展望
第五章 TiB₂中nodal-chain结构的实验观测
    5.1 拓扑nodal-line半金属简介
        5.1.1 基本物理性质
        5.1.2 分类和材料
    5.2 TiB₂中nodal-chain结构的实验观测
    5.3 总结和展望
第六章 总结与展望
参考文献
个人简历
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致谢



本文编号：3805136