Na3Bi和Cd3As2中的三维狄拉克锥载流子动力学

报道了关于三维狄拉克材料的光学测量和能带计算。在Cd$_3$As$_2$和Na$_3$Bi单晶的反射谱中识别出了与狄拉克锥相关的电子性质。在Na$_3$Bi中，由于狄拉克锥中热激发的自由载流子，等离子体边缘被发现具有强烈的温度依赖性。该热行为提供了对费米能级$E_F=25$ meV和与重铋狄拉克带相关的z轴费米速度$v_z = 0.3 \text{ eV} \AA$的估计。在$\Gamma$点Lifshitz能隙能量以上的高能处，指示狄拉克锥带间跃迁的频率和温度无关的$\epsilon_2$转化为$ab$面费米速度$3 \text{ eV} \AA$。观测到的红外声子数量排除了$\text{P}6_3\text{/mmc}$空间群对称性，但与$\text{P}\bar{3}\text{c}1$候选对称性一致。发现了在等离子体频率附近持续宽温度范围的plasmaron激发。在Na$_3$Bi中，由$\Gamma$点鞍点产生的大联合态密度的光学特征被强烈抑制，这与能带计算一致，计算显示由于狄拉克带极小的s轨道特征，偶极跃迁矩阵元很弱。在Cd$_3$As$_2$中，识别出了由于狄拉克锥带间跃迁起始处预期的$\epsilon_1$对数发散引起的反射率中的独特峰。该峰的中心频率随温度移动，定量上与线性色散和载流子密度$n=1.3\times10^{17}\text{ cm}^{-3}$一致。峰宽给出了费米速度各向异性的度量$10\%$，表明近乎球形的费米面。线形给出了势涨落能量尺度的7 meV上限估计。