纳米厚度 ZrTe$_5$ 薄片的电输运：从三维到二维

ZrTe$_5$ 是一种新发现的拓扑材料。在单层 ZrTe$_5$ 被预测为二维拓扑绝缘体后不久，已有一些针对块体 ZrTe$_5$ 晶体的实验，但这些实验表明其块体形式可能是一种三维拓扑 Dirac 半金属。我们报道了针对厚度低至 10 nm 的超薄 ZrTe$_5$ 薄片的首次输运研究。观察到特征电阻率在温度依赖关系中的最大值随厚度发生显著调制。值得注意的是，金属性行为在块体中仅出现在约 150 K 以下，而在厚度小于 20 nm 的薄片中持续至超过 320 K。此外，电阻率最大值可通过离子门控进行大幅调控。结合霍尔电阻，我们确认了来自半导体能带和半金属能带的贡献。薄片中金属态的增强是能带移动的结果。我们的结果表明能带结构敏感依赖于薄膜厚度，这或许可以解释块体材料上分歧的实验观测。