狄拉克色散在 Weyl 半金属中产生大能斯特效应
介观与纳米尺度物理
2018-04-25 v3
摘要
Weyl 半金属通过增添具有线性色散电子态的体 Berry 单极子以及终止于体节点投影的拓扑鲁棒、无隙表面费米弧，拓展了关于拓扑保护输运的研究。在此，我们展示能斯特效应（结合熵与电荷输运）如何为 Dirac 能带的存在提供独特特征。NbP 的能斯特热电势（在 9 T、109 K 下最大值为 800 microV K-1）超过其传统热电势百倍，且显著大于传统热电材料的热电势。能斯特效应在 T_M=90 +/- 20 K=mu_0/kB 附近有一个显著最大值（mu_0 为 T=0 K 时的化学势）。一个无可调参数的自洽理论表明，这源于在 T>=TM 时由电荷中性和 Dirac 能带对称性驱动的 electrochemical potential 钉扎到 Weyl 点能量。能斯特效应的温度和场依赖性（电荷极性的偶函数）源于 Weyl 费米子的内在双极性本质。通过此项研究，我们提供了对电化学势相对于 Weyl 点的位置的温度依赖性的理解，并展示了拓扑与能斯特效应之间的直接联系，后者是一个用于研究拓扑态和手性异常的潜在稳健实验工具。
引用
@article{arxiv.1703.04700,
title = {Dirac dispersion generates large Nernst effect in Weyl semimetals},
author = {Sarah J. Watzman and Timothy M. McCormick and Chandra Shekhar and Shu-Chun Wu and Yan Sun and Arati Prakash and Claudia Felser and Nandini Trivedi and Joseph P. Heremans},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.04700},
year = {2018}
}