磁性半导体HgCr 2 Se 4 的输运性质研究

发布时间：2022-07-15 13:02

　　反常霍尔效应是最基本的电子输运性质之一,经过一百多年的研究,人们逐步建立起了内禀、斜散射和边跳三种微观机制。二十一世纪初,牛谦等人的理论工作表明,反常霍尔效应的内禀机制与材料能带结构的贝里曲率有关。以往在其他材料中观察到的反常霍尔效应,都基本使用单粒子图像下的输运理论进行解释,而电子间的多体相互作用是否会对反常霍尔电导产生显著的影响还不甚清楚。磁性半导体是一类可以同时操纵电子电荷和自旋自由度的材料体系。HgCr₂Se₄是一种具有尖晶石晶格结构的磁性半导体,在电子浓度低至10¹⁵ cm^-3的情况下仍然保持金属性,为探索反常霍尔效应和多体相互作用提供了一个独特的实验平台。HgCr₂Se₄在2011年还被理论预言为磁性外尔半金属,但其拓扑性质迄今未被证实。本论文选用高质量的n型HgCr₂Se₄单晶样品进行详细的输运性质研究,包括磁电阻效应和反常霍尔效应,主要的研究成果总结如下:1、n-HgCr₂S... 

【文章页数】：167 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 磁性半导体概述
        1.1.1 浓磁半导体
        1.1.2 稀磁半导体
        1.1.3 二维磁性半导体
    1.2 HgCr_2Se_4的研究进展
        1.2.1 HgCr_2Se_4的晶格结构
        1.2.2 HgCr_2Se_4的能带结构
        1.2.3 HgCr_2Se_4的磁性
        1.2.4 HgCr_2Se_4的研究进展
    1.3 反常霍尔效应
        1.3.1 反常霍尔效应的物理机制
        1.3.2 反常霍尔效应的标度理论
        1.3.3 量子反常霍尔效应
    1.4 本论文的研究动机和内容
第2章 实验技术和方法
    2.1 低温实验技术
        2.1.1 ~4He制冷机
        2.1.2 ~3He制冷机
        2.1.3 稀释制冷机
    2.2 实验方法
        2.2.1 样品生长
        2.2.2 器件制备
        2.2.3 数据处理
第3章 HgCr_2Se_4的负磁电阻效应
    3.1 负磁电阻的常见机制
        3.1.1 自旋散射机制
        3.1.2 弱局域效应
        3.1.3 手性反常
    3.2 HgCr_2Se_4的负磁电阻效应
        3.2.1 基本输运性质
        3.2.2 磁化性质
        3.2.3 负磁电阻效应
    3.3 HgCr_2Se_4的负磁电阻机制
    3.4 HgCr_2Se_4铁磁基态的物理本质
    3.5 本章小结
第4章 反常霍尔效应的量子修正
    4.1 研究背景与动机
        4.1.1 电子输运性质的量子修正
        4.1.2 反常霍尔效应量子修正的研究进展
    4.2 HgCr_2Se_4的量子修正效应
        4.2.1 纵向电导的量子修正
        4.2.2 正常霍尔效应的量子修正
        4.2.3 反常霍尔效应的量子修正
        4.2.4 HgCr_2Se_4反常霍尔效应的微观机制
    4.3 反常霍尔效应量子修正的机制讨论
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
个人简历及发表文章目录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]电荷与自旋的联姻:磁性半导体[J]. 王海龙,赵建华.  现代物理知识. 2019(01)
[2]磁性拓扑绝缘体与量子反常霍尔效应[J]. 翁红明,戴希,方忠.  物理学进展. 2014(01)
[3]Diluted ferromagnetic semiconductor（LaCa）（ZnMn）SbO isostructural to “1111” type iron pnictide superconductors[J]. HAN Wei,ZHAO Kan,WANG XianCheng,LIU QingQing,NING FanLong,DENG Zheng,LIU Ying,ZHU JinLong,DING Cui,MAN HuiYuan,JIN ChangQing.  Science China（Physics,Mechanics ＆ Astronomy）. 2013(11)



本文编号：3662097