网赌平台

网赌平台
院系概況
物理系概況
系主任致辭
領導團隊
歷史沿革
師資隊伍
教職人員
實驗室人員
兼職教授
博士后流動站
科學研究
研究團隊
研究進展
科研亮點
科研項目
科研獲獎
學術交流
支撐平臺
人才培養
本科生教育
研究生教育
學生工作
學生活動
黨團動態
學生發展
校友風采
招生錄取
本科生招生
研究生招生
暑期學校
國際交流
最新動態
學術講座
通知公告
綜合新聞
郵箱登錄

夏天龍教授課題組在狄拉克半金屬BaGa2研究方面取得重要進展

| 2020-05-14


近日,中國人民大學物理系夏天龍教授、盧仲毅教授、劉凱副教授和清華大學物理系周樹云教授合作,證實了BaGa2中準二維狄拉克費米子的存在,并在層間輸運上觀測到處于量子極限下零級朗道能級上的準二維狄拉克費米子隧穿引起的負磁阻效應。該研究成果以“Interlayer Quantum Transport in Dirac Semimetal BaGa2”為題于2020年5月12日在線發表于《Nature Communications》。

理想的二維狄拉克/外爾半金屬,由于其狄拉克/外爾能帶不存在kz方向的色散,因此在層間輸運中不提供層間電導。對于一個處于量子極限下的二維狄拉克/外爾半金屬體系,如果在c方向外加磁場,其零級朗道能級上的簡并度會隨著磁場的增強而急劇增加。此時處于零級朗道能級上的狄拉克/外爾費米子就會通過隧穿的形式直接參與到層間輸運中引起額外的隧穿電導,隧穿電導隨著磁場的增強而增大,導致層間負磁阻效應。BaGa2的晶體結構由蜂窩狀的Ga層和Ba層組成。其準二維的狄拉克錐由Ga的pz軌道貢獻,狄拉克點正好落在費米能級上。角度依賴的dHvA量子振蕩實驗,第一性原理計算和ARPES實驗結果聯合表明:BaGa2在第一布里淵區的K點存在準二維的狄拉克錐,且狄拉克點剛好位于費米能級上;外加磁場和電場都沿c軸方向時,層間電阻隨著磁場的增強而減弱,表現出負磁阻行為;當磁場從平行于c軸轉到ab面內的過程中,層間電阻逐漸增大并在B//ab時出現層間電阻峰值。以上實驗現象表明當B//c時,微弱的外磁場即可使得體系達到量子極限,處于量子極限下的準二維狄拉克費米子則通過隧穿的形式直接參與層間輸運;而在B//ab時,準二維狄拉克能帶的量子化被抑制,層間隧穿電導消失。本工作首次實驗證實了BaGa2中存在準二維的狄拉克費米子,并觀測到了處于量子極限下零朗道能級上的狄拉克費米子隧穿導致的層間負磁阻。

夏天龍教授課題組生長了高質量的BaGa2單晶樣品,開展了細致的dHvA振蕩研究以及轉角層間電阻測試分析,盧仲毅教授、劉凱副教授課題組為該工作提供了詳細的第一性原理計算,周樹云教授課題組為該工作提供了重要的ARPES實驗測試和分析。人大物理系博士生徐升,郭鵬杰,王義炎和清華物理系博士生鮑昌華為論文共同第一作者。該工作得到了科技部、國家自然科學基金委和中央高校基礎研究基金的支持。


論文信息:

S. Xu+, C. Bao+, P.-J. Guo+, Y.-Y. Wang+, Q.-H. Yu, L.-L. Sun, Y. Su, K. Liu, Z.-Y. Lu, S. Zhou, and T.-L. Xia*, Nat. Commun. 11, 2370 (2020).

doi:10.1038/s41467-020-15854-0