我科學家發(fā)現(xiàn)新一類半金屬
記者從中科院強磁場科學中心獲悉，該中心田明亮研究員課題組通過對層狀結(jié)構(gòu)的PtBi2在40特斯拉高磁場下的量子輸運特性測量及第一性原理能帶計算研究，發(fā)現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)的PtBi2是新一類三重簡并拓撲半金屬，相關研究成果日前在線發(fā)表在《自然·通訊》上。
拓撲半金屬材料具備奇異的磁輸運性質(zhì)，如手性負磁阻、巨磁電阻、極高的載流子遷移率等特點，在未來低能耗電子學器件應用上具有重要價值，因而成為國際凝聚態(tài)物理研究的前沿和熱點研究方向之一。
此前實驗發(fā)現(xiàn)的拓撲半金屬材料有三種，分別為狄拉克(Dirac)半金屬、外爾(Weyl)半金屬、節(jié)線(nodal-line)半金屬，且三種材料中包含的準粒子均為四重或兩重簡并費米子，即在同一個能級態(tài)同時存在兩種或者四種半奇數(shù)自旋數(shù)。但是目前人們僅在鎢—碳型材料WC和MoP中確認存在三重簡并費米子。
科研人員制備了高質(zhì)量的具有三角格子特征的層狀PtBi2單晶樣品，利用穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置的水冷磁體和混合磁體對其磁輸運性質(zhì)進行了詳細表征研究，并進一步利用第一性原理方法研究了層狀PtBi2的能帶結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，層狀結(jié)構(gòu)的PtBi2是新一類三重簡并拓撲半金屬，且具有兩大特點，一是相對于WC和MoP兩種材料，PtBi2的三重簡并點離費米面較近，可直接對應為新奇費米子的特性。二是層狀PtBi2易于解理，在制備器件方面具有天然優(yōu)勢，這對制備小尺寸微納器件及性能的調(diào)控具有重要的應用潛力。
這項研究工作對促進人們認識電子拓撲物態(tài)，發(fā)現(xiàn)新奇物理現(xiàn)象，開發(fā)新型電子器件以及深入理解基本粒子性質(zhì)具有重要的意義。(記者吳長鋒)
